加蓬3LPO防腐層剝離

1、管道防腐層剝離及其腐蝕風(fēng)險(xiǎn)后果Disbondments of pipeline coatings and their consequence on corrosion risksD. Melot, G Paugam, M Roche法國(guó)Total SA17th International Conference on Pipeline Protection, 2007, pp 102-114王向農(nóng) 譯摘要就人們關(guān)注的管道外腐蝕風(fēng)險(xiǎn)而言，人們面臨的最大威脅是防腐層隨著時(shí)間的推移而發(fā)生的剝離問(wèn)題，因?yàn)樗鼤?huì)阻止陰極保護(hù)電流使之無(wú)法到達(dá)鋼管表面（即產(chǎn)生“屏蔽效應(yīng)”）。用在線檢測(cè)工具已經(jīng)檢測(cè)出一些埋地管道

2、外防腐層失效的情況。主要腐蝕風(fēng)險(xiǎn)與在地下10至15年后適度升高的溫度下熱縮套（HSS）大面積剝離有關(guān)。也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在三層聚烯烴防腐層（3LPO）的環(huán)氧粉末底漆與鋼管的界面上發(fā)生剝離。但是，因?yàn)榉栏瘜优c鋼管之間的間隙非常小，所以在此情況下尚未發(fā)生腐蝕。了解了那些產(chǎn)生重要影響并導(dǎo)致3LPO防腐層剝離的參數(shù)，評(píng)價(jià)了剝離的防腐層下影響腐蝕的各種因素。此外，正在制定一項(xiàng)計(jì)劃，更好地知道各種現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口防腐材料，包括與管道本體防腐層搭接的補(bǔ)口材料的長(zhǎng)期性能。人們已經(jīng)根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)討論了應(yīng)用于地表的電法檢查方法，特別是近間隔電位測(cè)量（Close Interval Potential Survey - CIPS）和直

3、流電壓梯度（Direct Current Voltage Gradient - DCVG）檢測(cè)防腐層損傷的有效性，包括檢測(cè)防腐層剝離和相應(yīng)的腐蝕問(wèn)題。1.引言埋地的和水下的管道均采用防腐層構(gòu)成的“鈍態(tài)”體系防止外腐蝕?，F(xiàn)今，實(shí)際上總是在特定的防腐廠里在管段上涂敷防腐層的，并且在現(xiàn)場(chǎng)周向焊縫焊接后用現(xiàn)場(chǎng)防腐層補(bǔ)口（FJC）確保整條管道完整的防腐體系。陰極保護(hù)（CP）是重要的輔助的積極的防護(hù)系統(tǒng)，萬(wàn)一防腐層缺陷部位使鋼管表面暴露在腐蝕性電解質(zhì)環(huán)境中時(shí)，陰極保護(hù)系統(tǒng)可以有效防止鋼管腐蝕。只要防腐層繼續(xù)黏結(jié)在鋼管上，并且正確運(yùn)行、監(jiān)測(cè)和維護(hù)陰極保護(hù)系統(tǒng)，那么就不存在任何腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。已知的大部分腐蝕事例是

4、由于防腐層剝離而可能阻礙了陰極保護(hù)電流到達(dá)鋼管。這種情況就構(gòu)成了所謂的“陰極保護(hù)電流屏蔽效應(yīng)”，但似乎是個(gè)僅限于陸上埋地管道需要關(guān)注的問(wèn)題。人們知道在管溝里采用煤焦油或煤瀝青瓷漆或冷纏膠粘帶的老管道發(fā)生的腐蝕和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（SCC）的事例已經(jīng)很久了。至今用在線檢測(cè)技術(shù)（ILI）尚未檢測(cè)出海水中的管道發(fā)生外腐蝕的事例，盡管大多數(shù)檢測(cè)可能存在某些防腐層剝離問(wèn)題。這可能是因?yàn)楹Ｋ母唠妼?dǎo)率和均質(zhì)性的緣故，使陰極保護(hù)電流即使在電屏蔽下也較容易流入。在以前發(fā)表的文獻(xiàn)中，特別是在第16屆國(guó)際管道防護(hù)會(huì)議上發(fā)表的報(bào)告中，已經(jīng)歸納總結(jié)了法國(guó)道達(dá)爾公司已經(jīng)遇到的各種管道防腐層的使用經(jīng)驗(yàn)，尤其是在熱縮套、3LPE

5、、熔結(jié)環(huán)氧粉末（FBE）等新型防腐層上最近幾年發(fā)現(xiàn)的失效問(wèn)題。本文的目的是介紹最近遇到的管道防腐層問(wèn)題的最新情況，以及至今實(shí)施的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)計(jì)劃所得的結(jié)果，目的是解釋所發(fā)生的問(wèn)題，以便道達(dá)爾公司修訂技術(shù)規(guī)程，改進(jìn)今后防腐層的選擇決策。本文還討論了各種檢驗(yàn)方法檢測(cè)防腐層缺陷的有效性，包括防腐層剝離和相應(yīng)的腐蝕問(wèn)題。2. 管道防腐層剝離的最新情況本文列舉的都是實(shí)際發(fā)生的各種事例.其中提到的熱縮套（HSS）問(wèn)題是至今最需要關(guān)注的與腐蝕有關(guān)的問(wèn)題。即使3LPE/PP防腐層的剝離尚未導(dǎo)致明顯的腐蝕問(wèn)題，但是，必須對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行深入的研究，以防將來(lái)發(fā)生腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。2.1 現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口用的熱縮套最近應(yīng)用在線檢測(cè)技術(shù)

6、（ILI）在一系列管道上進(jìn)行的檢查已經(jīng)表明，熱縮套在地下使用10至15年后，發(fā)生大面積剝離，并且在剝離的熱縮套下發(fā)生了嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題。這些防腐層剝離失效以及隨后的腐蝕主要發(fā)生在適度高溫（大約50 60）和鋼管表面鋼絲刷除銹規(guī)定達(dá)到St 3清潔度以及有或沒(méi)有液體環(huán)氧底漆的防腐層上。本文列舉了這類剝離失效和腐蝕的實(shí)例。2.1.1 加蓬18英寸輸油管道在第16屆國(guó)際管道防護(hù)會(huì)議上已經(jīng)介紹過(guò)這個(gè)事例。應(yīng)用在線檢測(cè)技術(shù)（ILI），在這條Rabi Batanga輸油管道的起始15 km管道檢測(cè)出外腐蝕，這段管道是全線運(yùn)行溫度最高的（> 55），已經(jīng)埋地運(yùn)行了15年。土壤是濕的壓實(shí)砂土（樣品的pH值5

7、.4）。所用的熱縮套是熱熔黏接劑型，補(bǔ)口采用快速固化型液體環(huán)氧底漆（標(biāo)稱最高操作溫度80）。鋼管表面預(yù)處理采用鋼絲刷清理達(dá)到St 3級(jí)清潔度。公司檢驗(yàn)員負(fù)責(zé)全程監(jiān)控防腐層涂敷過(guò)程。熱縮套在鋼管表面發(fā)生大面積剝離，在熱縮套與工廠預(yù)制3LPE防腐層搭接部位也發(fā)生剝離，使水能夠滲透到鋼管表面，最終由于“陰極保護(hù)屏蔽效應(yīng)”而使鋼管發(fā)生腐蝕。圖1所示就是此項(xiàng)實(shí)例。圖1加蓬18英寸輸油管道上熱縮套與聚乙烯層發(fā)生剝離（左）以及熱縮套與鋼管表面發(fā)生剝離（右）在此管道的進(jìn)一步開(kāi)挖已經(jīng)揭示了在較低操作溫度（低到35）的管段，熱縮套與鋼管表面的殘余附著力實(shí)際上已經(jīng)蕩然無(wú)存，但是并沒(méi)有發(fā)生明顯的腐蝕。2.1.2 敘利

8、亞16英寸輸油管道應(yīng)用在線檢測(cè)技術(shù)（ILI）在敘利亞的16英寸壁厚7.1 mm的出口輸油管道進(jìn)行了檢測(cè)，此管道已經(jīng)運(yùn)行了大約12年，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在許多周向焊縫部位發(fā)生了嚴(yán)重的外腐蝕。這些焊接部位鋼管表面采用鋼絲刷除銹清理，沒(méi)有采用液體環(huán)氧底漆，直接采用了熱熔黏接劑型熱縮套補(bǔ)口。圖2是這個(gè)實(shí)例照片。開(kāi)挖結(jié)果驗(yàn)證了在線檢測(cè)技術(shù)（ILI）的檢測(cè)情況，揭示出明顯存在軋制鐵鱗的現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口下方有一些腐蝕坑。顯然，由于熱縮套與鋼管表面發(fā)生剝離，由于鋼管表面預(yù)處理質(zhì)量太差，也由于熱縮套與工廠預(yù)制防腐層的搭接太窄（1 cm），最終造成補(bǔ)口部位鋼管發(fā)生了腐蝕。此外，土壤也非常富有侵蝕性（水里氯離子Cl-含量為2 g/l

9、，在剝離的熱縮套下方觀察到鹽晶體），特別在Al Furat河附近已經(jīng)發(fā)現(xiàn)重大缺陷。這個(gè)地區(qū)含鹽度非常高，僅僅幾年時(shí)間就發(fā)生了嚴(yán)重的侵蝕。此外，在此管道初始20 km溫度比較高（> 55），正是受影響最大的管段。腐蝕速度可能已經(jīng)非常高。在第3.1節(jié)里進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中，評(píng)價(jià)得出的剝離的防腐層下鋼管的最大腐蝕速度為0.7 mm/年，其大致相當(dāng)于管道運(yùn)行10年后所發(fā)生的最大腐蝕速度。圖2 敘利亞16英寸輸油管道剝離的熱縮套下鋼管的嚴(yán)重腐蝕2.1.3 其他事例最近同樣應(yīng)用在線檢測(cè)技術(shù)（ILI）發(fā)現(xiàn)了類似事例：加蓬12英寸的Coucal Rabi管道和位于法國(guó)巴黎盆地的一條6英寸輸油管道。同樣，兩

10、條管道的操作溫度均高于50。2.2 工廠預(yù)制3LPE/PP管道防腐層剝離在剝離的現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口熱縮套下檢測(cè)出腐蝕問(wèn)題后，自2004年起通過(guò)開(kāi)挖已經(jīng)觀察到運(yùn)行10至15年的管道的3LPE防腐層的熔結(jié)環(huán)氧粉末底漆與鋼管之間發(fā)生大面積剝離。如果管道處于潮濕環(huán)境而管道運(yùn)行溫度大約為50-60時(shí)，這些剝離問(wèn)題往往是最為明顯的。然而，至今尚未發(fā)現(xiàn)在剝離的3LPE防腐層下發(fā)生了嚴(yán)重的腐蝕。2.2.1 加蓬18英寸輸油管道一個(gè)重要事例是加蓬18英寸Rabi Batanga輸油管道的3LPE防腐層發(fā)生了剝離，在第16屆國(guó)際管道防護(hù)會(huì)議上已經(jīng)介紹過(guò)這個(gè)事例。防腐層是低密度聚乙烯，部分采用側(cè)向擠出成型工藝（聚乙烯黏接劑也

11、是擠出的），部分采用縱向擠出成型工藝（聚乙烯黏接劑以粉末狀噴涂），其符合道達(dá)爾公司要求最薄70微米厚度的熔結(jié)環(huán)氧粉末（FBE）的技術(shù)規(guī)程。從外觀看，工廠預(yù)制的3LPE防腐層總的來(lái)說(shuō)是完好的，但是在溫度最高的管段開(kāi)挖并用工具切割后，發(fā)現(xiàn)熔結(jié)環(huán)氧粉末（FBE）底漆與鋼管之間已經(jīng)完全剝離。除了在鋼管表面存在重要的四氧化三鐵銹層外，鋼管上沒(méi)有令人關(guān)注的明顯的腐蝕。在少數(shù)事例中，開(kāi)挖證實(shí)了用在線檢測(cè)技術(shù)（ILI）檢測(cè)出的少數(shù)管段發(fā)生的一些輕微腐蝕。在此事例中，發(fā)現(xiàn)聚乙烯防腐層發(fā)生縱向開(kāi)裂，并且，在3點(diǎn)鐘和9點(diǎn)鐘位置敞開(kāi)了。對(duì)這些位置所取的聚乙烯樣品進(jìn)行的測(cè)量結(jié)果表明發(fā)生重要的熱老化（如紅外光譜所示，失去

12、斷裂伸長(zhǎng)率，增加了黏度和肖氏D硬度）。除了以前文獻(xiàn)報(bào)告的詳細(xì)情況外，還注意到在溫度只有35的情況下也發(fā)生失去附著力的問(wèn)題，如圖3所示。在此情況下，與在較高溫度下發(fā)現(xiàn)的情況相比較，環(huán)氧底漆更容易肉眼看見(jiàn)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)生成任何四氧化三鐵銹層。并且，已經(jīng)證實(shí)這種剝離問(wèn)題發(fā)生在兩個(gè)不同的供應(yīng)商的預(yù)制防腐層管子上，而且他們采用了不同的涂敷工藝和不同的環(huán)氧粉末。表1歸納了儲(chǔ)存時(shí)直接暴露在紫外線下和大氣酷熱條件下的備用管子上進(jìn)行的剝離強(qiáng)度試驗(yàn)和陰極剝離強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，其再次證實(shí)埋地管道防腐層的剝離與所暴露的土壤條件有關(guān)系（特別是水的擴(kuò)散）。這些結(jié)果也說(shuō)明采用橫向擠出成型工藝的防腐層的剝離強(qiáng)度比采用縱向擠出成型工藝

13、的防腐層的剝離強(qiáng)度高得多（差別與黏接劑的類型有關(guān)），但是，兩者的陰極剝離強(qiáng)度處于同一數(shù)量級(jí)（兩種環(huán)氧粉末之間沒(méi)有明顯的差別），在60測(cè)量的剝離強(qiáng)度值非常高。圖3加蓬18英寸輸油管道3LPE防腐層的剝離表1儲(chǔ)存了15年的3LPE防腐層管子樣品的剝離試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)溫度縱向擠出成型工藝側(cè)向擠出成型工藝平均剝離強(qiáng)度（N/10 mm）2394±9226±346038±3142±13陰極剝離 -1.5V，28天（徑向長(zhǎng)度mm）236.3±0.76.6±0.46032.2±1.628.6±4.12.2.2其他事例在敘利亞1

14、6英寸輸油管道上觀察到防腐層局部剝離，在這些剝離的現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口熱縮套下發(fā)現(xiàn)存在嚴(yán)重的腐蝕。在法國(guó)有一條距離較短采用3LPP防腐層的管道，雖然在環(huán)境溫度下運(yùn)行，但是防腐層完全失去附著力，而剝離的防腐層下并沒(méi)有發(fā)生任何腐蝕。在此事例中，對(duì)附近所有其他部位進(jìn)行的檢查卻沒(méi)有發(fā)現(xiàn)防腐層剝離問(wèn)題，這種情況只能說(shuō)明這是特定使用條件造成的特殊問(wèn)題。圖4敘利亞16英寸輸油管道3LPE防腐層的剝離在印度尼西亞有一段近海管道是采用3LPP防腐層的（并有混凝土加重層），運(yùn)行溫度大約80，管段切開(kāi)檢查是否發(fā)生內(nèi)腐蝕。已經(jīng)注意到鋼管上的3LPP防腐層發(fā)生剝離，表明近海管道上也可能發(fā)生這類3LPP防腐層剝離問(wèn)題。3.實(shí)驗(yàn)室研究

15、和工程趨勢(shì)3.1 在剝離的防腐層下“陰極保護(hù)屏蔽效應(yīng)”的參數(shù)研究法國(guó)煤氣公司和道達(dá)爾公司合作，在法國(guó)煤氣公司實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行了研究，以腐蝕速率作為與外部電解質(zhì)直接接觸的那個(gè)點(diǎn)的距離為函數(shù)，評(píng)價(jià)在模擬的剝離防腐層下面控制腐蝕速率的主要參數(shù)的影響。已經(jīng)研究過(guò)的參數(shù)有鋼材表面與模擬的剝離防腐層之間的間隙高度、滯水或者更新的水、水的電阻率、各種陰極保護(hù)電位的應(yīng)用或者不用陰極保護(hù)。所有試驗(yàn)都是在環(huán)境溫度下進(jìn)行的。主要結(jié)果如下。更詳細(xì)的說(shuō)明見(jiàn)參考文獻(xiàn)11、12、13。表2歸納了試驗(yàn)計(jì)劃，圖5是試驗(yàn)結(jié)果。水的更新的有害影響得到清楚的驗(yàn)證。在滯水情況下，不管有無(wú)實(shí)施陰極保護(hù)，幾厘米的人造防腐層缺陷的腐蝕速率實(shí)際為

16、零。當(dāng)然，這沒(méi)有考慮可能發(fā)生的微生物腐蝕（MIC），因?yàn)樵趯?shí)際情況下是可能發(fā)生微生物腐蝕的。這樣可以根據(jù)整個(gè)腐蝕過(guò)程溶解氧的消耗情況比較容易進(jìn)行解釋。當(dāng)離人造缺陷的距離增加時(shí)，即使實(shí)施陰極保護(hù)，任何水的更新也都會(huì)增加腐蝕速率。當(dāng)陰極保護(hù)電位增強(qiáng)時(shí)，能夠看見(jiàn)某些積極的影響。在所研究的范圍內(nèi)，增加鋼材表面與防腐層之間的間隙高度的有害影響，恰恰說(shuō)明了在三層聚烯烴防腐層體系（3LPO）中，為什么防腐層剝離似乎一般沒(méi)有造成腐蝕的有害后果，因?yàn)檫@樣的間隙始終是非常小的，這種情況與煤焦油或?yàn)r青瓷漆、膠帶或熱縮套（HSS）等其他防腐層的情況正好相反。圖5模擬剝離的防腐層下腐蝕速率與距離的關(guān)系表2人造防腐層剝離

17、條件下的腐蝕試驗(yàn)參數(shù)序號(hào)水更新陰極保護(hù)間隙高度電解質(zhì)鼓泡1+-2-+3+-+-4-+-+5-+-6+-+-+7-+-8+電位+0-850 mV0.5 mm水充氣的電位-1.5 cm/min-1200 mV4 mm鹽水脫氧的圖6所示是這些結(jié)果的高斯形態(tài)分布，腐蝕速率大約為0.15 mm/年，最大腐蝕速率達(dá)到0.35 mm/年。腐蝕速率的這種分布形態(tài)可以用于解釋在環(huán)境溫度下埋地管道已經(jīng)發(fā)生防腐層剝離但不清楚是哪些影響因素的共同作用的情況。這種分布狀況相當(dāng)于實(shí)際上我們常見(jiàn)的值。例如，按照NACE RP0502-2002標(biāo)準(zhǔn)，在缺少任何具體數(shù)據(jù)的情況下，建議剝離的防腐層下腐蝕速率為0.4 mm/年。根

18、據(jù)通用的經(jīng)驗(yàn)法則，當(dāng)溫度升高30時(shí)，腐蝕速率大致需要乘以2，這樣，我們得出50時(shí)平均腐蝕速率大約為0.3 mm/年，并且最大腐蝕速率大約為0.7 mm/年。圖6腐蝕速率的分布3.2 現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口認(rèn)為熱縮套剝離的原因是鋼管表面僅僅采用鋼絲刷清理，并且還有溫度的影響。在剝離的熱縮套下鋼管的腐蝕原因可能是：- 水通過(guò)熱縮套與工廠預(yù)制防腐層之間已經(jīng)剝離的搭接部位滲透；- 屏蔽效應(yīng)阻止了陰極保護(hù)電流的到達(dá)，加上“真實(shí)”陰極保護(hù)電位太弱；- 溫度加快了腐蝕速率。眼下已經(jīng)決定，作為最起碼的要求，在熱縮套施工前，周向焊縫應(yīng)當(dāng)用磨料噴砂清理達(dá)到Sa 2.5，陸上管道或者溫度高于50時(shí)，應(yīng)涂刷液體環(huán)氧底漆。但是，總的

19、趨勢(shì)是陸上管道現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口采用液體聚氨酯（PUR）或者環(huán)氧改性的聚氨酯來(lái)取代熱縮套，目前在也門(mén)施工的重要輸氣管道就是這樣做的（圖7）。所用防腐產(chǎn)品（聚氨酯類產(chǎn)品設(shè)計(jì)最高使用溫度80）以及施工參數(shù)、設(shè)備和人員都已經(jīng)在防腐層施工承包商的生產(chǎn)場(chǎng)所通過(guò)了全面的資質(zhì)評(píng)定，包括程序評(píng)定試驗(yàn)（PQT），并且，在現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)生產(chǎn)前試驗(yàn)（PPT）在開(kāi)始施工前進(jìn)行了驗(yàn)證。資質(zhì)評(píng)定試驗(yàn)過(guò)程中所取的樣品已經(jīng)在第三方實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了測(cè)試，主要是按照ISO 4624標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行撕剝?cè)囼?yàn)測(cè)量防腐層的附著力，以及在各種溫度（最高80）的自來(lái)水里經(jīng)過(guò)不同持續(xù)時(shí)間浸泡后（最長(zhǎng)28天），用劃格法測(cè)量浸泡前后的附著力。圖8所示是這樣進(jìn)行的系列撕剝?cè)?/p>

20、驗(yàn)。由表3可見(jiàn)，當(dāng)施工參數(shù)（尤其是底材溫度）得到優(yōu)化時(shí)，工廠預(yù)制聚乙烯防腐層的測(cè)試數(shù)據(jù)是可以完全接受的。鋼管表面采用磨料噴砂清理達(dá)到Sa 2.5，并且這樣打磨后，無(wú)須對(duì)聚乙烯進(jìn)行任何額外的輔助處理。圖73LPE防腐層管道現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口采用環(huán)氧改性的聚氨酯圖8環(huán)境溫度下聚氨酯類產(chǎn)品的撕剝?cè)囼?yàn)和劃格法試驗(yàn)左圖：在鋼上的聚氨酯類產(chǎn)品在23自來(lái)水里浸泡28天后右圖：在聚乙烯上的聚氨酯類產(chǎn)品在80自來(lái)水里浸泡28天后表3采用聚氨酯類液體涂料的現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口浸泡28天后的附著力試驗(yàn)水溫鋼上附著力（MPa）打磨的聚乙烯上附著力（MPa）2315 - 205 - 156015 - 205 - 118015 - 205 -

21、 10此外，道達(dá)爾公司正在實(shí)行一項(xiàng)各種現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口技術(shù)（聚乙烯/聚丙烯基熱縮套、液體聚氨酯或環(huán)氧、火焰噴涂）的比較計(jì)劃，特別是進(jìn)行熱水浸泡試驗(yàn)，并對(duì)潮濕環(huán)境中補(bǔ)口材料與工廠預(yù)制防腐層的相容性進(jìn)行評(píng)價(jià)。對(duì)于熱縮套（HSS），在Sa 2-1/2和St 3兩種表面清理等級(jí)下進(jìn)行了試驗(yàn)。對(duì)于液體補(bǔ)口產(chǎn)品，試驗(yàn)了各種工廠預(yù)制防腐層的表面處理方法：采用或不采用氧化火焰以及其他專利處理技術(shù)。試驗(yàn)包括陰極剝離（在23和80進(jìn)行28天，在65進(jìn)行48小時(shí)）；分別在23、60、80、100（僅用于PP）的溫度下，進(jìn)行鋼材上的撕剝?cè)囼?yàn)和在工廠預(yù)制防腐層上的撕剝?cè)囼?yàn)；按照ASTM G14標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行沖擊試驗(yàn)；分別在40、60

22、、80水溫的去離子水里浸泡28天后再進(jìn)行鋼材上的撕剝?cè)囼?yàn)和在補(bǔ)口與工廠預(yù)制防腐層的搭接部位的撕剝?cè)囼?yàn)。道達(dá)爾公司樂(lè)意與任何對(duì)此感興趣的單位分享我們的試驗(yàn)成果。3.3 嘗試解釋3LPE/PP防腐層的剝離問(wèn)題對(duì)3LPE防腐層剝離問(wèn)題可能做出的解釋是： 水和氧氣擴(kuò)散通過(guò)聚乙烯層； 根據(jù)環(huán)氧樹(shù)脂類型，在FBE環(huán)氧粉末底漆層中水的飽和與擴(kuò)散； 鋼材表面生成四氧化三鐵銹層所發(fā)生的膚淺的表面腐蝕； 溫度使所有這些步驟加速進(jìn)行； 由于涂敷過(guò)程中的受熱歷程而產(chǎn)生的PE/PP防腐層內(nèi)應(yīng)力可能的影響，其可以用于解釋為什么采用熔結(jié)環(huán)氧粉末FBE防腐層時(shí)并不發(fā)生這樣大面積的剝離。在剝離的3LPE防腐層下，只有在熱老化導(dǎo)

23、致發(fā)生開(kāi)裂的時(shí)候，才發(fā)生明顯的腐蝕，因?yàn)榇藭r(shí)剝離的防腐層與鋼材之間出現(xiàn)明顯的間隙，允許新的腐蝕劑侵入，并發(fā)生陰極保護(hù)電流屏蔽效應(yīng)。自2006年起，對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行解釋的研究已經(jīng)集中在： 實(shí)行一項(xiàng)基礎(chǔ)研究，作為博士論文課題研究環(huán)氧樹(shù)脂的附著機(jī)理，詳見(jiàn)在2007年第17屆國(guó)際管道防護(hù)會(huì)議上Legghe發(fā)表的報(bào)告“實(shí)施陰極保護(hù)的三層聚烯烴防腐管道的剝離”（Loss of adhesion of three layers pipelines coatings under cathodic protection）； 參與開(kāi)發(fā)歐洲管道研究集團(tuán)（EPRG）發(fā)起的新的加速試驗(yàn)的研究，確保在預(yù)測(cè)防腐層長(zhǎng)期性能時(shí)能

24、夠更好地進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定。至今那些傳統(tǒng)的撕剝?cè)囼?yàn)和陰極剝離試驗(yàn)方法都無(wú)法進(jìn)行這樣的預(yù)測(cè)。這項(xiàng)研究仍在進(jìn)行中，結(jié)果暫時(shí)保密。 法國(guó)石油研究院（IFP）進(jìn)行了六種環(huán)氧粉末的水敏感性研究。在2007年第17屆國(guó)際管道防護(hù)會(huì)議上，Sauvant-Moynot歸納了這些試驗(yàn)結(jié)果，見(jiàn)“三層聚烯烴防腐層：熔結(jié)環(huán)氧粉末FBE底漆的性能如何控制防腐層長(zhǎng)期附著力”（Three layer polyolefin coatings：how the FBE primer properties govern the long term adhesion）。3.4 低密度聚乙烯的水熱老化已經(jīng)研究了不同來(lái)源的各種聚乙烯材料(用或

25、不用EVA穩(wěn)定的低密度聚乙烯、兩種類型的中密度聚乙烯)在潮濕條件下的熱老化性能，目前的方法局限于干燥條件下的質(zhì)量評(píng)定。問(wèn)題是：在100的熱水里，聚乙烯發(fā)生物理化學(xué)熱老化嗎？腐蝕技術(shù)研究所（Korrosionstechnik Heim）已經(jīng)進(jìn)行了這些試驗(yàn)。采用的試驗(yàn)條件為：100熱風(fēng)，水溫分別為60、80、100的去離子水，溫度分別為60和80的飽和水蒸氣的空氣。用斷裂伸長(zhǎng)試驗(yàn)和抗張強(qiáng)度試驗(yàn)以及熔體質(zhì)量流量（NFR）試驗(yàn)評(píng)價(jià)了老化的影響。5000小時(shí)試驗(yàn)后，所有產(chǎn)品和所有試驗(yàn)條件沒(méi)有發(fā)生明顯的變化。所以，至今無(wú)法對(duì)加蓬Rabi輸氣管道某些部位聚乙烯外防護(hù)層開(kāi)裂導(dǎo)致腐蝕的情況做出解釋。依然認(rèn)為EV

26、A添加劑的消耗可能是原因所在，但是沒(méi)有得到驗(yàn)證解釋。在此事中可能涉及某一批號(hào)質(zhì)量太差的聚乙烯原料。4.如何檢測(cè)腐蝕和防腐層剝離檢測(cè)管道外腐蝕和內(nèi)腐蝕最好的辦法是用智能清管器進(jìn)行在線檢測(cè)（ILI）。此方法允許我們出本文列舉事例中的外腐蝕。有項(xiàng)重要進(jìn)展是在線檢測(cè)過(guò)程中，不僅可以檢測(cè)腐蝕，而且可以檢測(cè)剝離的防腐層。這正是管道研究理事會(huì)公司（PRCI）的研究項(xiàng)目的目的，測(cè)試中其在磁通量泄漏（MFL）清管器上增加了一個(gè)電磁聲傳輸（EMAT）傳感器。供應(yīng)商現(xiàn)在還提供一個(gè)利用EMAT技術(shù)的工具，可以檢測(cè)出鋼材中的裂縫和防腐層剝離狀況。另一種方法是在地面采用“電方法”，特別在按照NACE RP 0502-20

27、02標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管道外腐蝕直接評(píng)價(jià)（ECDA）時(shí)。依然需要做更多的工作來(lái)精確評(píng)價(jià)這些不同方法的有效性。應(yīng)用直流電壓梯度（DCVG）可以檢測(cè)防腐層缺陷（并可以大致確定缺陷的大?。?，只有當(dāng)一些電流在鋼管與土壤之間流動(dòng)時(shí)它才有效，而防腐層依然完整連續(xù)發(fā)生剝離時(shí)情況不是這樣的。幸好此時(shí)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)是很不明顯的，因?yàn)闆](méi)有來(lái)自土壤的電解質(zhì)的明顯滲透和更新。這項(xiàng)技術(shù)往往可以用于間接檢測(cè)外腐蝕：按照直流電壓梯度（DCVG）檢測(cè)結(jié)果在指定地點(diǎn)進(jìn)行的開(kāi)挖可能在此處并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)腐蝕（陰極保護(hù)正在防腐層受損部位起作用），但是，除去剝離的防腐層能夠揭示出遠(yuǎn)離防腐層暴露部位發(fā)生了腐蝕。除了存在重要的雜散電流或者復(fù)雜的管道網(wǎng)絡(luò)

28、的例外情況外，通常越來(lái)越多采用“通/斷密間隔電位測(cè)量（CIPS）”，并且在“真實(shí)”電位比接受的保護(hù)準(zhǔn)則（-0.85 V/飽和硫酸銅參比電極在普通電阻率的土壤里）更正的部位，成功檢測(cè)出腐蝕。在已經(jīng)剝離的防腐層下已經(jīng)檢測(cè)出腐蝕的管道上，“通/斷密間隔電位測(cè)量（CIPS）”的應(yīng)用已經(jīng)揭示出電位等級(jí)不足。在2005年第16屆國(guó)際管道防護(hù)會(huì)議上Roche發(fā)表的報(bào)告“管道防腐層失效的最新經(jīng)驗(yàn)”（Recent experience with pipeline coating failures）中已經(jīng)展示了加蓬Rabi輸氣管道斷電電位不足的數(shù)據(jù)。有些情況下，有可能檢測(cè)出每隔12 m的周期性電位峰值，其相當(dāng)于現(xiàn)

29、場(chǎng)補(bǔ)口熱縮套（HSS）的失效問(wèn)題。圖9匯總了在此管道上進(jìn)一步測(cè)試所得出的通/斷直流電壓梯度（DCVG）和密間隔電位測(cè)量（CIPS）的記錄。得到了很有希望的結(jié)果，但是需要對(duì)它們進(jìn)一步進(jìn)行評(píng)價(jià)。當(dāng)通電與斷電的直流電壓梯度（DCVG）記錄具有相同的曲線形態(tài)時(shí)，即使沒(méi)有電流在管道與土壤之間流動(dòng)，辨別出剝離部位也許是可能的（電容效應(yīng)？）。目前一項(xiàng)綜合性的詳細(xì)研究正在進(jìn)行之中。圖9通/斷直流電壓梯度和密間隔電位測(cè)量的綜合記錄在敘利亞16英寸出口輸油管道上,用斷電電位測(cè)量評(píng)價(jià)了同樣類型的欠保護(hù)問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)管道有非常嚴(yán)重的腐蝕，圖10是腐蝕時(shí)的檢測(cè)結(jié)果與糾正幾個(gè)月后的檢測(cè)結(jié)果。在此事例中，建立起非常負(fù)的斷電電位（大約為-1.2V/飽和硫酸銅參