油气管道外防腐补口技术研究进展

在管道防腐施工中，补口是保证管道防腐完整性的重要工艺，一旦补口失效，极易造成补口部位的腐蚀，甚至发生严重事故。据统计，大部分穿孔事故发生在管道焊缝补口附近，此部位的严重腐蚀事故在国内外屡见不鲜。多年来，国内外学者在补口材料、方法、工艺和技术设备等方面不断开展研究，开发了许多管道防腐补口的新技术，使管道腐蚀得到有效控制。

管道现场防腐层补口技术与干线管道防腐层技术发展一致。管道防腐层经历了从沥青类及冷缠胶带等防腐层到高科技聚合物防腐层的演变。现场补口必须完全适用于干线管道防腐层并且与其具有相似的特性，因此，与防腐层配套的管道防腐补口技术也经历了从沥青热浇涂补口、聚乙烯粘胶带补口等到环氧粉末补口、聚乙烯热收缩材料补口和液体环氧材料补口等的发展历程。近年来，国内外相继开发了一些防腐补口材料和技术，如聚丙烯热收缩套、粘弹体补口涂料、聚合物网络补口技术等，均有着较好的应用前景。

1.防腐补口技术与应用现状

随着管道防腐技术的进步，各种新型材料和涂覆工艺不断涌现，外防腐层补口技术和方式逐渐呈多样化趋势。补口材料有聚乙烯、聚丙烯热收缩带（套），以及聚氨酯、无溶剂液态环氧、粘弹体、聚合物网络补口材料等。由于环保和生产需要，石油沥青、煤焦油瓷漆及溶剂型环氧煤沥青等传统补口材料已退出市场。

1.1三层聚乙烯防腐层补口现状

1.1.1 聚乙烯热收缩带（套）补口技术

20世纪60年代，聚乙烯交联技术的发展造就了热收缩带（套）补口技术，其已成为目前常见的管道现场补口技术。聚乙烯热收缩带（套）由辐射交联聚乙烯片材和热熔性胶粘剂组成。施工时，将聚乙烯热收缩带（套）包覆在补口处均匀加热，内层胶随之熔化，使收缩带（套）紧密地与钢管表面粘接在一起，达到密封防腐的目的。新的补口工艺在热收缩带（套）与管体之间涂敷一层双组份环氧底漆，以提高补口段的防腐性和粘结性。但是，热收缩带（套）补口依靠现场人工操作，施工质量受环境和人为因素影响较大，主要表现在热收缩带（套）与主体管道防腐层和钢管粘结不良，剥离强度偏低，甚至脱粘，在补口处易引起管道腐蚀

1.1.2 无溶剂液体环氧补口技术

无溶剂液体环氧涂料是一种双组分快速固化涂料，其特点是固化快，可直接喷涂而无需加热被涂钢管，涂层机械性能好，且涂层间结合力好，与3PE等防腐层也有很强的结合力，不会产生阴极屏蔽。在涂敷作业方式上，无溶剂液体涂料主要采用机械喷涂作业，也可采用手工涂刷。该技术具有环保、安全、经济、高效率、高性能、适应各种环境等优点。

1.1.3 液体聚氨酯涂料补口技术

在国外，无溶剂聚氨酯液体涂料被认为是与3PE防腐管道匹配性较好的补口涂层之一。聚氨酯液体涂料补口的主要优势在于：①涂层对阴极保护完全没有屏蔽作用；②聚氨酯在聚乙烯搭接面有良好的粘接，有良好的抗土壤剪切能力；③涂层和钢管表面粘接牢固，能够长期抵御土壤腐蚀介质的侵蚀；④在涂敷作业方式上，主要采用机械喷涂，补口速度快、质量可靠。该涂料补口的优点恰恰能够弥补聚乙烯热缩材料补口的不足，因此，国内外许多大的管道工程均倾向于采用液体聚氨酯涂料补口，如撒哈拉天然气管道工程、巴库―第比利斯―杰伊汗原油管道工程以及我国轮南―吐鲁番管道工程等。据统计，仅到2011年，液体聚氨酯涂料在管道防腐补口的用量已逾200×104个。目前，液体聚氨酯补口在3PE管道得到广泛认可，是补口主流技术之一，其中3PE防腐管道液体聚氨酯补口主要应用于欧洲、中东和非洲以及俄罗斯，而我国自主研发的液体聚氨酯补口技术在西气东输三线工程中也实现了规模性应用。

1.1.4 粘弹体、聚合物网络补口技术

粘弹性是指塑料对应力的响应，兼有弹性固体和粘性流体的双重特性。利用部分高聚物材料的粘弹性制成粘弹体防腐材料，兼有类似聚乙烯的固体特性和液体的一些特性，因此表现出良好的粘结性能和抗蠕变性能，损坏时具有一定程度的自愈合能力，可用于3PE管道补口和异型管件的防腐。自愈合粘弹体补口已经在大型管道工程中成功应用，如荷兰管径1200 mm纵贯南北的天然气管道，沙特阿拉伯管径1500 mm的天然气管道，国内华北某条管径800 mm的原油管道等。国内青海油田仙翼输气管道、西气东输一线部分站场管道也曾采用粘弹体技术进行防腐层修复。

1.2 熔结环氧粉末防腐层补口技术

对于熔结环氧粉末防腐管道，优先选用熔结环氧粉末作为现场补口防腐涂料。其现场涂敷工艺与工厂预制工艺基本相同，即现场喷砂除锈、静电加热喷涂。主要优点是熔结好，与钢管粘结力强，与管体涂层兼容性好；缺点是补口时对现场机具要求高，工艺控制非常严格，对环境和气候特别敏感，实际施工中影响因素很多，质量难以保证。该技术国外应用较多，而国内仅有一定量的使用，主要用于河流穿跨越管段的补口。

2.管道防腐补口技术发展趋势

近年来，国内外对管道防腐技术的研究与应用发展很快，然而对于补口技术来讲，现有的方式、方法并不能满足当前管道建设的需要，因此，需要进一步深入研究补口新材料、工艺和技术设备，使管道防腐补口技术向着材料环保、工艺简单、设备自动化方向发展。

利用纳米技术对有机涂层防腐材料进行改性，可有效增加材料的机械强度、硬度、附着力，提高耐光性、耐老化性、耐候性等。通过向材料中加入纳米粒子，能增加材料的密封性，达到更好的防水、防腐效果。当前已有一些通过纳米技术对防腐材料进行改性的技术获得了..，在市场上也出现了此类防腐材料。可以肯定，纳米技术应用于管道防腐补口材料，具有广阔的发展前景。

补口检测与评价是补口质量的重要保证。需要积极开展补口的检测与评价研究，深入研究补口设计及施工标准，重新审视以往国家、行业标准中的相关参数，完善各项技术要求和实施条件；建立对于补口质量有重要影响的自动化检测系统，提高非破坏性检测的精度和连续性，避免人工检测不能及时发现问题的缺陷；在防腐补口施工中实行标准化作业，并加强施工中监理方的职责，强化补口质量的过程管理，实行全过程、全方位的质量检验。同时，要对在役管道的补口质量进行跟踪测试研究，取得补口效果的数据材料，通过研究设计，逐步形成防腐补口效果长效在役监测机制。

结语

目前，常用的管道防腐补口技术各有优缺点，在补口工程中应根据技术可靠、经济合理、因地制宜的原则进行选择。尽管我国在补口技术方面取得了显著成绩和进步，但是，与国外先进补口技术相比，我国在补口材料、工艺设备以及检测技术等方面尚存不足。随着我国管道建设的飞速发展，加强管道补口涂层质量控制及与补口涂层相关的新材料和新技术方面的研发工作，仍然是我国管道防腐技术研究的主攻方向。