20世紀(jì)80年代初，德國曼內(nèi)斯曼公司推出了該公司研究所與巴斯夫化學(xué)工業(yè)公司共同研制的3層結(jié)構(gòu)聚烯烴涂層（MAPEC）和擠壓聚烯烴涂層的性能優(yōu)勢，克服了兩種涂層單獨使用時性能上的不足。它首先在歐洲廣泛應(yīng)用，深受用戶好評，是使用最多的管線涂層體系。在北美，有關(guān)學(xué)者指出，熔結(jié)環(huán)氧涂層在近期內(nèi)將繼續(xù)占有主導(dǎo)地位，但是會舉薦與改進的擠壓聚烯烴涂層體系和多涂層體系（環(huán)氧粉末-擠壓聚烯烴體系）分享管線防腐市場。

中國石油天然氣集團公司于1994年夏決定引進3PE涂敷作業(yè)和涂敷技術(shù)，用于即將開工的陜京輸氣管道和庫鄯輸油管道的外防腐涂層。同年12月，由中石油基建局、管道局、四川石油設(shè)計院、西北管道指揮部專家聯(lián)合組團赴美國、意大利、土耳其等國考察3PE涂敷作業(yè)線。1995年5月，由遼河油建一公司負(fù)責(zé)招標(biāo)從加拿大根勞公司引進了我國第一條3PE涂敷作業(yè)線。1996年初投入正常生產(chǎn)。1996年意大利索克薩姆公司與哈爾濱塑料六廠合資建設(shè)的朔州防腐廠竟改造于5月投入正常生產(chǎn)。西北管道指揮部與港商合資從荷蘭引進的3PE涂敷作業(yè)線，于1996年在寶雞亞東防腐公司建成投產(chǎn)，至此，3PE防腐在中國得到關(guān)注和應(yīng)用。從澀寧蘭管道建設(shè)開始，通過招標(biāo)，加之3PE防腐材料全部國產(chǎn)化，3PE防腐的預(yù)制價格大幅下降，從此開始了國內(nèi)3PE防腐廣泛應(yīng)用的時代，迄今已有20000KM埋地鋼管外防腐采用3PE防腐涂層。

目前國內(nèi)已有數(shù)十條3PE涂敷作業(yè)線，具有加工Φ25-2800mm鋼管3PE涂層的能力，加工方式既有纏繞式，也有圓模包覆式。纏繞式分上纏繞和下纏繞；圓模包覆式中，負(fù)壓包覆已在一些作業(yè)線上使用，較好地解決了焊縫兩側(cè)的空洞問題。

隨著3PE涂層在國內(nèi)大規(guī)模的推廣使用，與之配套的補口材料也迅速發(fā)展。從采用3PE防腐初期的陜京管道、庫鄯管道進口國外輻射教練聚乙烯熱縮帶，發(fā)展到西氣東輸工程和陜京二線工程以及國產(chǎn)輻射交聯(lián)三層結(jié)構(gòu)、輻射交聯(lián)熱縮套、熱縮帶為主，國外進口為輔局面。知名國內(nèi)熱縮材料廠家生產(chǎn)的反應(yīng)型熱熔膠的3層結(jié)構(gòu)補口帶，除熱性能不如3PE外，其它性能已接近3PE。且以解決熱縮帶固定片滑移問題，一經(jīng)粘上，熱縮帶完全可以與熱縮套一樣周向均勻烘烤，不用擔(dān)心固定片下發(fā)生滑移，徹底解決了熱縮套發(fā)生的被割盜、內(nèi)層熱熔膠被污染的問題。

  

標(biāo)準(zhǔn)制定

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中油工程技術(shù)研究院在引進3PE涂敷技術(shù)初期，于1995年4月參照DIN30670-1991和NFA49-710（1988年3月版）編制了中國第一個3PE涂敷施工驗收規(guī)范，用于陜京管道、庫鄯管道建設(shè)。同年升級為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T4013-1995，經(jīng)過幾年工程建設(shè)的總結(jié)和實踐，2001年改版為SY/T0413-2002，并于2002年8月1號起實施。

標(biāo)準(zhǔn)制定之初，根據(jù)中國的實際情況，聚乙烯以高密度聚乙烯為主，維卡軟化點定為不小于110℃；外防腐層的厚度按以低、中密度聚乙烯為主的德國標(biāo)準(zhǔn)DIN30670-1991來確定。極大地提高了3PE防腐層的抗沖擊強度，保證了陜京管道和庫鄯管道的施工質(zhì)量，SY/T0413-2002又將3PE防腐層的剝離強度、抗沖擊的指標(biāo)大幅提高，并明確規(guī)定了據(jù)一些專用料炭黑含量，保證了3PE防腐層的機械強度和耐候性能，并加大了補口剝離強度（即熱縮套、熱縮帶的對底漆鋼的剝離強度）抽測頻次，為保證管道外防腐涂層的質(zhì)量做出了貢獻(xiàn)。

  

可靠研究

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針對采用3PE涂層在國內(nèi)發(fā)生的爭論，中油工程技術(shù)研究院受北京華油天然氣有限公司委托，完成了《陜京輸氣管道外防腐3層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)聚乙烯涂層安全評價研究》。該項研究包括從國外文獻(xiàn)收集到北京華油天然氣有限公司2001-2003年進行的管線外防腐層開挖檢查和不開挖檢查的結(jié)果分析，以及陜京管道未用完露天堆放在華北石油鋼管廠2年和6年的3PE防腐性能檢測，得出如下結(jié)論：

（1） 目前國內(nèi)外防腐層應(yīng)用效果評價很好，對其使用中產(chǎn)生的缺陷報道的很少。報道的主要缺點有露點、剝離、陰極剝離、陰極保護屏蔽、剝離防腐層膜下腐蝕等，而且大部分有關(guān)缺陷的報道還停留在理論推測階段，如資料中提到陰極保護屏蔽的問題，到目前還沒有關(guān)于防腐層實際運作中出現(xiàn)陰極保護屏蔽的實例報道。經(jīng)過多年的實踐表明，隨著使用年限的增加，出現(xiàn)缺陷最少的涂層系統(tǒng)是FBE/擠壓聚乙烯3層結(jié)構(gòu)防腐系統(tǒng)。

（2） 通過對歐洲聚乙烯防腐層30年應(yīng)用史的回顧，雖然理論上剝離防腐層下會發(fā)生腐蝕或應(yīng)力腐蝕開裂，但目前還沒有發(fā)生剝離防腐層下出現(xiàn)膜下腐蝕或應(yīng)力開裂的案例。在德國曼內(nèi)斯曼研究所，曾經(jīng)進行了長期的腐蝕實驗室實驗，以模擬防腐層應(yīng)用效果。腐蝕實驗環(huán)境有土壤、水、試驗主要檢查應(yīng)力腐蝕開裂問題，其實驗防腐是把有缺陷的聚乙烯防腐層鋼管置于腐蝕條件和應(yīng)力條件下，腐蝕環(huán)境為含有NaHCO3的沙土環(huán)境，溫度70℃，管地電位-430~-460mV，鋼管表面以不同方式預(yù)處理，所有鋼管均帶壓循環(huán)。實驗結(jié)束，防腐層缺陷周圍或多或少都有剝離，但剝離區(qū)為發(fā)現(xiàn)腐蝕。表面無氧氣化皮的鋼管為出現(xiàn)應(yīng)力開裂，有氧化皮的鋼管出現(xiàn)了開裂，裂紋最大深度0.2mm，可能是由應(yīng)力腐蝕造成。由此得出結(jié)論，徹底的表面處理是防止應(yīng)力開裂的有效手段。

（3） 陜京管道2003年開挖763m長管段，3PE防腐層共有破損點四個。由破損點的缺陷形式可以看出，防腐層的破損均是由硬物劃傷所致。對3PE直管和冷彎管3個探坑檢查，共檢測17出剝離強度，其中5處剝離強度值低于70N/ cm，最小剝離強度120N/cm,最大剝離強度200 N/cm。產(chǎn)生原因為陜京管道是國內(nèi)首次采用3PE涂敷技術(shù)，涂敷商的涂敷水平有限，對工藝工程的控制能立相對較差，可能導(dǎo)致個別管道的涂敷工藝設(shè)置不當(dāng)造成防腐層的粘接力差。防腐層剝離強度低只是個別部位，而且只要防腐層無破損，也不會造成管道腐蝕。

（4） 1999年和2003年對華北石油鋼管廠露天存放的陜京管道剩余防腐管進行了抽測，其防腐的性能基本沒有下降，尤其是華龍公司采用齊魯聚乙烯生產(chǎn)的防腐管，存放6年后各項指標(biāo)仍符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)SY/T0413-2002規(guī)定，說明3PE防腐層確實具有優(yōu)良的耐久和抗衰老性能。

綜合調(diào)研情況和陜京管道的檢測結(jié)果，3PE防腐層的主要缺陷是施工過程中的機械損傷。

  

尚待解決

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1熱煨彎管防腐

第一批采用3PE外防腐層的陜京管道和庫鄯管道，熱煨彎管的外防腐涂層分別采用進口TEK-RAP冷纏帶和進口3M公司液體環(huán)氧外纏中央制塑聚丙烯增強纖維膠帶保護兩種方式，以后的工程有采用熱縮套蝦米搭接、單層FBE外纏膠帶保護等多種形式的外防腐方式，但綜合性能都達(dá)不到3PE防腐水平，造價卻高了很多。熱煨彎管究竟用何種方式防腐，以成為設(shè)計、施工、運行管理者急需解決的問題，如果這個問題解決不徹底解決，熱煨彎管將成為3PE防腐涂層系統(tǒng)的瓶頸。目前彎管常用熱縮纏繞帶防腐，而且性能也得到大家的肯定，北京正在用熱縮纏繞帶全面替代原來的冷纏帶防腐方式。

2環(huán)氧粉末質(zhì)量

自2001年起，因招標(biāo)引發(fā)的價格站導(dǎo)致環(huán)氧粉末售價偏離正常水平，其直接反映結(jié)果是：1.3PE涂敷聲場線上的上粉率下降到85%以下；2.單層FBE涂層的上分率下降，涂層露點多、易受損傷，此問題已出現(xiàn)在國內(nèi)某重點工程上。對于3PE防腐，目前尚未發(fā)現(xiàn)問題，幾年后是否會出現(xiàn)粘結(jié)力不足的問題，還很難預(yù)料，但犧牲質(zhì)量來換取價格有事是不可取的。環(huán)氧粉末涂層是中間連接層，直接決定了3PE涂層和鋼管的粘結(jié)情況，如果粘結(jié)力有問題，那么防腐效果是大打折扣，甚至導(dǎo)致防腐措施失效，所以環(huán)氧粉末的質(zhì)量問題一定要注意。就是補口用熱縮帶、熱縮套在收縮前涂敷的環(huán)氧粉末底漆也需要加強，用戶在選擇時最好用配套廠家的，因為膠層各個廠家配方有區(qū)別，在測試時也是和自己所選用環(huán)氧粉末的底漆來做的，如果冒然選用其他底漆，就有可能出現(xiàn)問題。

3涂敷工藝的問題

國內(nèi)各防腐廠拋丸處理后只注意除銹效果和卯紋深度，對清潔后的鋼管粉塵僅滿足于吹掃，對鋼管表面殘存的微塵既不重視又不檢驗，粉塵附著過多，將嚴(yán)重影響環(huán)氧粉末對鋼管的長期附著力。引進3PE涂敷技術(shù)初期，由于涂敷經(jīng)驗不足，當(dāng)年陜京管道翹邊主要原后經(jīng)摸索，找出翹邊主要原因是內(nèi)接頭耗熱量大，導(dǎo)致管端溫度太低造成的。陜京二線發(fā)生的34根翹邊管中，有幾根就是因涂敷廠取消內(nèi)接頭，兩根管端頭相互錯位，壓輥沒有實現(xiàn)周向全壓實所致；為便于端頭處理，管端包紙無可非議，但陜京二線出現(xiàn)的34根翹邊管中多數(shù)為包紙不當(dāng)造成的缺陷，有的是操作工的手汗造成管面局部污染所致。從全長850KM的陜京二線看，3PE防腐管的涂敷質(zhì)量是很好的，但34根防腐管出現(xiàn)翹邊現(xiàn)象引起了業(yè)主的高度重視，兩次組織專家到現(xiàn)場逐根對翹邊防腐管進行鑒別，花去了大量人力物力，對此各防腐廠必須引進高度重視。還有就是補口用熱縮套、熱縮帶的施工工藝對質(zhì)量影響很大，還有施工人員水平也是很重要的一個因素，以后本站將有相應(yīng)文章專門討論。

3標(biāo)準(zhǔn)完善

SY/T0413-2002標(biāo)準(zhǔn)的基本框架來源于德國標(biāo)準(zhǔn)DIN3067-1991,國外標(biāo)準(zhǔn)對原材料的性能基本上不做詳細(xì)要求，但對于轉(zhuǎn)型期的中國來講，信譽問題還沒有取得根本好轉(zhuǎn)，對原材料提出更詳細(xì)又便于檢查的項目顯得什么重要，建議標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)調(diào)整以下幾項指標(biāo)：

（1） 膠層厚度上下限。按照SY/T0413-2002標(biāo)準(zhǔn)中表2.0.2的規(guī)定為170-250μm，對于圓模包覆作業(yè)線，這一厚度值沒有問題；對纏繞作業(yè)線，這一厚度范圍就無法保證了。纏繞作業(yè)線擠出的是伯母片材，其厚度若大于170μm, 則搭邊部分肯定超過250μm。如果要求滿足目前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，膠層擠出時，片材的厚度不應(yīng)大于60μm，采用多層搭接才能滿足行標(biāo)要求，否則膠層厚度就不能保證為170-250μm。因此，膠層厚度的上下限值至少應(yīng)相差一倍。

（2） 共聚膠的名稱和指標(biāo)。目前我國3PE防腐用膠實際為接枝膠，共聚膠實際上是3PE防腐第一帶膠粘劑，踏實聚乙烯與聚丙烯酸酐接枝的產(chǎn)物，所以應(yīng)該稱為接枝膠更為恰當(dāng)；目前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T0413-2002 中，共聚膠的指標(biāo)只有四項，不能全面反映膠的工藝性能，至少應(yīng)該增加拉伸強度和斷裂伸長率兩項指標(biāo)，以確保膠的加工性能。

（3） 聚乙烯熱老化性能指標(biāo)。SY/T0413-2002中聚乙烯耐熱老化性能需做100天或200天試驗。在生產(chǎn)過程中需要抽樣檢查聚乙烯行性能時，這項實驗周期太長，無操作性可言，能否用熱氧化誘導(dǎo)期值代替值得研究。如果能改用氧化誘導(dǎo)期代替?zhèn)鹘y(tǒng)的熱老化性能測試，將極大地縮短抽樣的時間。同樣耐環(huán)境應(yīng)力開裂F50改為F0是否可以縮短檢驗周期也應(yīng)探索

中國的3PE防腐要取得突破，首先還是標(biāo)準(zhǔn)的完善，希望有關(guān)部門重視起來。

  

項目應(yīng)用

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當(dāng)前，3PE防腐成功解決了鋼管外壁耐腐蝕，耐磕碰的的問題，但是內(nèi)壁防腐目前國內(nèi)通常采用液體環(huán)氧涂料IPN8710，該液體環(huán)氧常溫下需要很長一段時間才能固化，而且內(nèi)壁采用液體環(huán)氧涂料，只能起到減阻的能力，不能達(dá)到耐腐蝕和乃沖刷，若采用輸水管道中，內(nèi)壁必須采用熱熔結(jié)環(huán)氧樹脂粉末形式可以更好的提高內(nèi)壁的耐蝕性和耐摩擦能力。其中，南水北調(diào)中線河南段采用的外3PE內(nèi)熔結(jié)環(huán)氧復(fù)合鋼管成功應(yīng)用到南水北調(diào)配套中。解決了內(nèi)壁不易結(jié)垢，光滑，耐磨耐蝕的特點。