石油需求量猛增，帶動(dòng)石油勘探、采集、煉制以及石油設(shè)備制造業(yè)的迅速發(fā)展。我國石油管道生產(chǎn)規(guī)模已達(dá)年產(chǎn)400萬t。為了在存貯、運(yùn)輸過程中防止鋼管的銹蝕，石油管道生產(chǎn)中需噴涂或刷涂1道防銹清漆（也稱硬質(zhì)防銹油），每年防銹油的需求量在1萬t左右。一般防銹漆膜厚度控制在20μm左右，有3~6個(gè)月的戶外防銹能力。隨著中國石油業(yè)向海外擴(kuò)展、向深海進(jìn)軍，油管的貯存運(yùn)輸周期更長(zhǎng)，環(huán)境更加惡劣。海外一些石油公司對(duì)石油管道的防銹性能提出了更高要求，要求管道在海洋環(huán)境、濕熱帶氣候下存放1~2年不出現(xiàn)大面積的腐蝕。為此，我國鋼管生產(chǎn)企業(yè)需要在生產(chǎn)工藝、技術(shù)裝備上加以改進(jìn)，提高鋼管的防銹能力，以滿足新的市場(chǎng)需求。

    1 石油管道防銹層的基本要求

    根據(jù)石油管道的生產(chǎn)流程、長(zhǎng)途運(yùn)輸條件和露天堆放時(shí)間，防銹清漆應(yīng)具備以下性能：良好的施工性能，安全環(huán)保，干燥快；漆膜光亮、透明，不遮蓋噴碼標(biāo)識(shí)，不掩蓋鋼管表面生銹狀態(tài)；石油管道要經(jīng)受風(fēng)吹、日曬、雨淋等環(huán)境條件的影響，防銹層應(yīng)具有良好的耐候性；在石油管道的裝卸和運(yùn)輸過程中，存在撞擊、顛簸和沖擊等破壞性因素，防銹層應(yīng)具有良好的耐沖擊性；海運(yùn)、濕熱帶地區(qū)作業(yè)時(shí)，防銹層應(yīng)具有良好的耐濕熱性、耐鹽霧性；在冬季嚴(yán)寒地區(qū)和夏季沙漠地區(qū)，環(huán)境溫度可達(dá)-30~60℃，防銹層應(yīng)具有良好的耐溫變性。

    2 石油管道的生產(chǎn)流程和防銹清漆的涂裝工藝

    不同種類的石油管道生產(chǎn)工藝流程有所差別；

    同樣類型的石油管道不同廠家的生產(chǎn)布局也不完全相同。以石油套管的生產(chǎn)流程為例，來考察防銹清漆的涂裝工藝和條件。

    約11m長(zhǎng)的無縫鋼管上線，經(jīng)過淬火，回火，校直，磁漏探傷，水壓試驗(yàn)后開始A端車絲，A端螺紋檢驗(yàn)，密封油接箍；B端車絲，B端螺紋檢驗(yàn)，密封油接箍，兩端帶保護(hù)環(huán)；鏈條輸送鋼管縱向進(jìn)入涂裝室，啟動(dòng)噴槍噴涂，30~60s噴完1根管子，然后打碼；鋼管進(jìn)入晾干區(qū)，橫向平移，手工涂刷色帶，在晾干區(qū)干燥30min左右，也有的生產(chǎn)線采用低溫烘烤15min；鋼管成品檢驗(yàn)，打包吊裝入庫。噴漆是生產(chǎn)流程中的一個(gè)工序，防銹層質(zhì)量受上下工序的影響。在噴涂工序，配制好的防銹漆存放在貯罐內(nèi)，由高壓無氣噴槍或空氣噴槍噴涂，噴涂參數(shù)由中控室控制。鋼管進(jìn)入噴涂室內(nèi)，噴槍裝置開啟噴涂，鋼管離開，噴槍裝置停止噴涂，鋼管進(jìn)入晾干區(qū)干燥。噴涂室內(nèi)徑向分布8個(gè)噴頭，噴涂室有抽排風(fēng)系統(tǒng)抽排漆霧，噴涂室底部有回收槽，回收漆液。

    分析生產(chǎn)流程發(fā)現(xiàn)，下面一些因素影響涂層的防銹性能：有的油管表面平整度好，有的比較差，坑洼較多，比鑄造件好，而不如鋼板平整；油管在戶內(nèi)短期存放基本沒有銹蝕，如果長(zhǎng)期存放于戶外，會(huì)出現(xiàn)比較明顯的銹蝕，有深度銹坑；鋼管經(jīng)過淬火，形成一定厚度（5~10μm）的氧化皮；生產(chǎn)過程中的各種粉塵、雜質(zhì)產(chǎn)生污染，油管表面污染程度比較嚴(yán)重；雖然配置多個(gè)噴頭，鋼管涂層仍厚薄不均勻（5~30μm），超過30μm時(shí)產(chǎn)生流掛；鋼管間隙進(jìn)入噴涂室內(nèi)，噴槍時(shí)開時(shí)關(guān)會(huì)造成管子兩端漏涂；鋼管從涂漆完畢到打包吊裝，漆層沒有干透，傳送吊運(yùn)破壞涂層的完整性。

    涂層管是在普通石油管道上噴涂防腐涂料制備的一種防腐管，其涂層的防腐防銹能力很強(qiáng)。與涂層油管的噴涂工藝相比，石油管道防銹層的涂裝工藝顯得過于簡(jiǎn)單：施工中鋼管表面沒有前處理；僅噴涂1道防銹漆，涂層厚度不夠而且不均勻；涂層干燥不足，涂層強(qiáng)度不夠，容易破壞；對(duì)涂層外觀、厚度、漏點(diǎn)、附著力等沒有檢驗(yàn)控制。由此可以看出：

    要提高石油管道防銹層的性能，優(yōu)化生產(chǎn)工藝、保證涂裝質(zhì)量是必要的。

    3 石油管道用防銹清漆

    我國石油管道用的防銹清漆有硬質(zhì)防銹油、改性醇酸清漆、石油樹脂清漆、改性丙烯酸清漆、瀝青漆等，也可采用水性或光固化等環(huán)保型防銹清漆。改性丙烯酸清漆的綜合性能好，在市場(chǎng)上占有較大份額。

    我國幾家主要石油管道防銹漆供應(yīng)廠商的產(chǎn)品大多是改性丙烯酸清漆。其涂層附著力強(qiáng)，柔韌性好，耐磨耐碰，硬度明顯高于傳統(tǒng)防銹漆；防銹性能好，海運(yùn)可確保3個(gè)月不生銹；耐寒、耐熱性能穩(wěn)定，零下40℃冰凍不龜裂；透明度好，暴曬不失光，能清晰觀察到鋼管被涂表面銹蝕情況；抗浸泡腐蝕性能穩(wěn)定，地下5年內(nèi)不變質(zhì)。

    改性丙烯酸清漆由丙烯酸樹脂、改性樹脂、緩蝕劑、光穩(wěn)定劑、溶劑等組成，改性丙烯酸清漆經(jīng)受了各種惡劣氣候和固井水泥親合力的考驗(yàn)。

    丙烯酸樹脂干燥快、耐候性好、漆膜透明，作為鋼管防銹漆的成膜物很合適。用酚醛樹脂改性，可提高涂層的耐蝕性、耐磨性，形成光亮堅(jiān)韌的漆膜；用石油樹脂改性，可以改善涂層在鋼管表面的延展性、耐水性，降低成本。選擇防銹性和油溶性好的油溶性防銹劑，能大大提高漆膜保護(hù)金屬、抵抗大氣腐蝕的性能，從而增強(qiáng)對(duì)金屬的防銹作用。復(fù)合防銹劑比單一防銹劑具有更好的協(xié)同效應(yīng)。這是因?yàn)閺?fù)合防銹劑可在金屬表面形成多元保護(hù)膜，從而解決原有保護(hù)膜安全性差、腐蝕電位分布不均等缺陷。溶劑選用要從現(xiàn)場(chǎng)施工線的安全角度考慮，毒性要小、閃點(diǎn)要高。

    改性丙烯酸防銹清漆的閃點(diǎn)較高，在自然條件下干燥較慢，為了達(dá)到快干，涂膜較薄，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量膜厚一般不超過20μm。控制膜厚的另一個(gè)參數(shù)是黏度，防銹清漆的黏度低，處于空氣噴涂的下限；低黏度帶來的另一影響就是涂膜容易出現(xiàn)流掛。涂層還設(shè)定了耐鹽霧性、耐濕熱性和人工老化的技術(shù)指標(biāo)，體現(xiàn)涂層的耐蝕性。

 4 石油管道涂裝工藝改進(jìn)及防銹清漆選用

    事實(shí)上，出口到海外的石油管道在油田存放不到半年就面目全非。石油管道出口到海外，要求1~2年鋼管表面沒有大面積的銹蝕，采用改性丙烯酸防銹清漆和目前的生產(chǎn)工藝顯然無法滿足要求。對(duì)現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝條件稍作改動(dòng)，選擇紫外光固化防銹清漆是一個(gè)可行的方案：一是石油管道的結(jié)構(gòu)規(guī)整，適合涂裝紫外光固化涂料；二是在現(xiàn)有的工藝上稍作調(diào)整，基本能滿足紫外光固化涂料的施工條件。

    由于車間設(shè)備和流程是在原有工藝上布局的，對(duì)生產(chǎn)線大改動(dòng)不現(xiàn)實(shí)，例如新增拋丸裝置對(duì)鋼管進(jìn)行表面處理。但通過以下適當(dāng)?shù)墓に囌{(diào)整來提高涂層質(zhì)量也是必要的：鋼管上線前逐根進(jìn)行外觀檢查，表面應(yīng)無油污、無摔坑、鑿痕、缺口及腐蝕坑等缺陷；涂裝前采用人工或機(jī)械方法清除鋼管表面油污和灰塵，以保證鋼管與防腐涂層能很好的黏結(jié)；紫外光固化涂料自身是液態(tài)，可以利用現(xiàn)有的噴涂設(shè)備噴涂紫外光固化涂料；生產(chǎn)線上新增一套紫外光固化裝置，設(shè)備成本低，占地空間也小，在車間場(chǎng)地安排上并不困難。

    濕膜在特定波長(zhǎng)范圍的紫外光照射下引發(fā)聚合，在幾秒鐘內(nèi)能夠完全固化，快速干燥工藝可滿足鋼管的加工過程，不影響石油管道的生產(chǎn)效率。光固化后形成的硬膜，可防止涂層在輸送過程中被傳送帶大面積損壞，這是溶劑型改性丙烯酸防銹清漆無法達(dá)到的。

    如鋼管表面不作嚴(yán)格處理，防銹層要有良好的防腐性能，涂層厚度應(yīng)不低于50μm。改性丙烯酸防銹清漆的固含量30%~40%，濕膜中的成膜物含量低，其中的大量溶劑揮發(fā)到空氣中，漆膜厚度最高不到30μm，加上管子表面不平整，涂層很難起到長(zhǎng)效的保護(hù)作用。與之相比較，紫外光固化防銹清漆的成膜物接近100%，濕膜幾乎全部固化為防銹層，可形成厚膜，大大提高了防銹性能。

    一般來說，紫外光固化涂料交聯(lián)度高，收縮率大，漆膜較脆，在鋼管生產(chǎn)過程中容易被磕碰掉。采用紫外光固化聚氨酯涂料，可較好地解決這一問題。

    聚氨酯涂料具有耐候性、耐磨性、柔韌性好等特點(diǎn)，適合于無縫鋼管的涂裝。

    按現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝，鋼管表面無噴砂、高壓水噴射等表面處理，紫外光固化涂料要能適應(yīng)低表面處理要求。通過引入特殊結(jié)構(gòu)并含有極性基團(tuán)的低聚物和附著力促進(jìn)劑，使之與金屬表面產(chǎn)生物理和化學(xué)作用，提高對(duì)基材表面，甚至銹蝕表面的附著力；控制涂料的表面張力，使之與基材表面匹配，可有效在基材表面延展；調(diào)整涂料的組分，增大其對(duì)非極性油脂的溶解性，可以將油污溶解并包含在漆膜中；選擇分子鏈柔韌的低聚物，調(diào)整交聯(lián)密度，控制固化膜的體積收縮和玻璃化溫度，從而提高其對(duì)難附著的銹蝕和油漬的附著力。這些方法較好地解決了紫外光固化涂料在未經(jīng)表面處理的鋼鐵底材上的附著力問題。

    為了提高防銹性能，加強(qiáng)對(duì)涂層質(zhì)量的監(jiān)控也很有必要。將涂層厚度、外觀、附著力、漏涂點(diǎn)作為涂層的驗(yàn)收項(xiàng)目。具體的技術(shù)要求根據(jù)涂層防銹性能，參照已有的標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)和工程實(shí)例來確定。一般要求涂層表面平滑、色澤均勻、無暗泡、無麻點(diǎn)、無裂縫，厚度檢查應(yīng)遵循85/85規(guī)則，膜厚不夠處應(yīng)補(bǔ)涂到規(guī)定膜厚，黏結(jié)力要求不低于3MPa。總之，通過對(duì)鋼管質(zhì)量的控制，表面適當(dāng)?shù)那疤幚恚x擇合適的紫外光固化涂料，加強(qiáng)涂層質(zhì)量的監(jiān)控，可以大幅度提高涂層的防銹性能，滿足鋼管防銹性能的新要求。