直埋蒸汽管道外护管材料选择及分类

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    随着热力管道项目的广泛推广，预制直埋蒸汽管道越来越普遍的得到运用，而且受到了极高度的重视。直埋蒸汽管道外护管材料选择及分类也成为至关重要的环节。

  1 直埋蒸汽管道外护管管材选择
  1.1玻璃钢管
  由于玻璃钢管的耐高温性较差，一般最高承受温度只能承受130℃，一旦埋地蒸汽管道发生泄露，蒸汽温度较高，容易造成玻璃钢管损坏，影响安全运行；玻璃钢管的抗冲击性比较差，一般用于管沟敷设，不能直接采用顶管、直埋方式，造成施工成本较高；且玻璃钢管的弹性模量较低，易发生变形；所以埋地蒸汽管道一般不直接采用玻璃钢。
  1.2钢管
  为节省工程投资，直埋蒸汽管外套管一般会采用焊接钢管。焊接钢管是由钢板或带钢卷成筒状经焊接而生产的钢管。根据焊接方法可分为电弧焊管、高频或低频电阻焊管、气焊管、炉焊管等；根据焊缝形式可分为直缝焊管和螺旋焊管。螺旋焊管与直缝焊管技术特性的比较：
  1.2.1 材料的冶金性能
  直缝埋弧焊管是用钢板生产的，而螺旋焊管是用热轧卷板生产的。热轧带钢机组轧制工艺具有一系列的优点，具有获得生产优质管线钢的冶金工艺能力。卷板的合金含量(碳当量)往往低于相似等级的钢板，这也提高了螺旋焊管的可焊性。
  1.2.2 焊接工艺
  从焊接工艺而言，螺旋焊管与直缝钢管的焊接方法一致，但直缝焊管不可避免地会有很多的丁字焊缝，因此存在焊接缺陷的机率也大大提高，而且丁字焊缝处的焊接残余应力较大，焊缝金属往往处于三向应力状态，增加了产生裂纹的可能性。
  1.2.3静压爆破强度
  经有关对比试验证实，螺旋焊管的塑性变形能力优于直缝焊管，爆破口一般只局限于一个螺距内，这是螺旋焊缝对裂口的扩展起了有力的约束作用所致。
  1.2.4 现场可焊性
  由于螺旋焊管管型规整、焊缝均匀分布，相对于直缝焊管，螺旋钢管有非常好的管口椭圆度和端面垂直度，保证了现场钢管焊接组对时的组对精度。
  1.2.5直埋蒸汽管道外护管价格分析
  认真考察螺旋焊管与直缝焊管的价格差异，螺旋焊管的价位略高于直缝焊管是由于生产主材的价格差异所致。然而钢管制作仅只是项目工程的一部份，若考虑到工程整体质量、项目综合造价等因素，螺旋焊管仍具有整体优势。
  综合以上分析，在长输热网专有技术直埋预制蒸汽管的外套管选用的是螺旋焊接钢管。
  2 外防腐涂层选用原则
  按照有关防腐规范要求，埋地蒸汽管道外护管外防腐涂层选用应遵照以下原则：
  ①实际工程应用中技术成熟可靠，防腐效果好;
  ②有良好的化学稳定性，与管道具有良好粘结力，耐阴极剥离，耐植物根茎穿透，耐微生物腐蚀，具有足够机械强度和绝缘性能，易于补口补伤，能与阴极保护联合使用;
  ③质量可靠，来源广泛，经济合理，在达到防腐技术要求前提下节省投资;
  ④能机械化连续生产，满足工程建设需要;
  ⑤防腐层能耐60℃以上温度。
  3 钢质管道防腐涂层的选择
  目前用于蒸汽管道外护管外防腐的涂层主要有：环氧煤沥青、熔结环氧粉末、三层 PE、耐高温玻璃钢、聚脲等，实践证明每种涂层各有其优缺点和适用条件。

  3.1 环氧煤沥青+玻璃布
  环氧煤沥青由环氧树脂、煤焦油沥青、防腐颜填料、溶剂及固化剂组成。它的主要优点是具有良好的物理性能和耐化学腐蚀性能，优良的的耐水性、绝缘性、抗菌性腐蚀及植物根侵蚀的特点，在各种酸、碱、盐、水和油类中长期浸泡无变化，另外，该涂料施工方便，具有长效防腐功能。由于涂料的固体含量高，成膜快，因此可以采用冷涂施工。它是一种比石油沥青优异的防腐材料，而且价格也比较便宜。
  该涂料的主要缺点是施工过程中固化时间长，固化期间风沙、雨水、霜雪对防腐层质量产生不良影响，常温自干的防腐层机械性能和耐阴极剥离性能不如环氧粉末和挤塑聚乙烯防腐层，但由于它比合成树脂防腐层价格低、施工方便，在性能方面有其独特的长处，市场潜力较大，常用于盐湖地区。此外，环氧煤沥青抗紫外线性能差，宜用于埋地管道。
  长输热网专有技术工程中一般外套管防腐采用环氧煤沥青特加强级防腐，防腐结构为一底三布五面（底漆-面漆-玻璃布-面漆-玻璃布-面漆-玻璃布-两层面漆）。
  3.2 熔结环氧粉末（FBE ）
  熔结环氧粉末（FBE ）是以热固型环氧树脂为主要原料，与一般溶剂型防腐涂料不同，它不是以易燃的有机溶剂作为分散剂，而是以空气作为分散介质，借助于高速气流和电荷引力将粉末均匀喷射在预热好的钢管表面，在高温作用下，粉末熔融成均匀的防腐漆末。由于其粘结力强、阴极剥离半径小、使用温度范围宽、化学稳定性好、硬度大、抗土壤应力好等优点，在国外被广泛应用，国内也已在油气管道上推广使用。其主要缺点是涂层薄而硬，对钢管表面处理、环境温度、湿度等条件要求很严，稍有疏忽就会产生针孔，影响防腐效果；防腐涂层非常不耐尖锐物的碰撞、水汽渗透率也很高，不宜用于山地和潮湿的环境。熔结环氧涂层为薄涂层，厚度仅0.4mm，抗冲击与耐磨性能差，在运输、储存、施工过程中要求十分小心，否则补伤工作量将十分巨大，造成补伤费用剧增，并给管道的安全运行留下隐患。
  该涂层从二十世纪七十年代初正式投入使用，八十年代末开始少量用于长输管道的河流定向钻穿越。
  3.3 玻璃钢
  玻璃钢防腐采用玻璃纤维无捻布和不饱和树脂作原料，采用机械湿法缠绕而成，其结构由一层底漆、多层玻璃布和面漆组成。具有质轻、表面光滑、强度大、硬度高、耐冲击、耐高温、电绝缘性强，耐酸碱盐腐蚀性等优点，现场补口工艺简便，造价适中。
  3.4 聚脲
  PUA喷涂聚脲弹性体是由异氰酸酯半预聚体、端氨基聚醚、胺扩链剂等原料现场喷涂成型的第三代聚脲弹性体。喷涂成型后的SPUA 是一种有一定厚度的无缝涂层，喷涂后 2 分钟内便可踩踏、上人行走或进入下一步工序；材料本身具有优异的物理力学性能：拉伸强度高、延伸率可调，以超常的耐磨蚀性能适应现代建设的需要；固化快，可在任意曲面、垂直面及顶面连续喷涂而不产生流挂现象，一次施工即可达到设计厚度要求，施工周期极短，日作业面积可达 1000m2 ；与聚氨酯及环氧树脂不同，SPUA 是疏水的，因而不受潮湿或寒冷表面的影响，该材料及施工技术可在-28℃的寒冷环境下正常施工固化，适应性极强；100％固含量，不含有机挥发物，无毒害作用，符合环保要求； 附着力极强：在钢、铝、混凝土等各类常见底材上均具有优良的附着力，即使是凝胶时间只有 3s 的快速固化体系，仍具有极好的附着力；具有良好的耐候性及热稳定性，可在-50℃～120℃下长期使用；可承受 150℃的热；中击；人工热老化试验 3000小时后，材料性能基本不降低，在户外长期使用不粉化、不开裂、不脱落可引入短切玻璃纤维、碳纤维，对材料进行增强。
  外防腐涂层的选择首先要讲究实用——确保管道防腐绝缘，延长管道使用寿命，其次是防腐涂层价格上的考虑。防腐涂层的费用约占管道总费用的 3-5%，若不能保证管道防腐质量，就可能因小失大，使管道受到损害，甚至发生严重事故。在防腐涂层选择时，不仅要看 防腐涂层的单价，更要看重防腐涂层的最终使用经济效益，包括防腐涂层性能好坏、使用寿命、补伤费用、管沟回填费用、敷管速度、阴极保护费用和阴极保护对外部埋地装置的干扰和环境污染。
  4 结语
  综合以上防腐涂层的比较，长输热网专有技术工程中一般采用环氧煤沥青多层厚涂的方式进行防腐。随着技术的不断提升和发展，在直埋预制蒸汽管的外套管技术中，将更为普遍的采用螺旋焊管+环氧煤沥青多层厚涂的技术。确保每一个工程成为一个稳定、可靠、投资少的优质工程。