1 涂层材料的作用

  为了起到防锈作用对钢管外表面进行涂层， 钢管表面生锈， 会影响到实际使用效果、 质量， 且影响其外观形象， 所以钢管涂层工艺对钢管产品质量有着很大影响。

  2 涂层材料的要求

  根据美国石油协会标准规定， 钢管需要达到三个月之内不锈蚀， 所以涂层后对钢管的防腐时间需要符合这一标准要求。然而如今用户对钢管防锈时间要求越来越高， 很多的用户要求满足 3 ～6 个月的外场堆放， 钢管不生锈的效果， 用户提高了对钢管防锈时间的要求。除了防锈时间的要求之外， 他们对涂层的外观质量也有一定要求， 主要体现在钢管涂层后需要表面光洁， 防腐剂在钢管表面分布均匀， 无漏涂、 滴挂等影响外观质量的现象。

  3 涂层材料种类及优缺点

  目前城市地下管网中， 越来越多的钢管被使用。作为用于输送燃气、 石油、 水等的管道， 其外表面防腐覆盖材料， 从早期的沥青材料正逐渐发展到聚乙烯树脂、 环氧树脂材料。钢管表面使用聚乙烯涂衬从上世纪 80 年代就开始了， 根据用途的不同， 聚乙烯树脂的成分和涂衬工艺也在逐步改进。

  3.1 石油沥青防腐层。

  石油沥青涂层是一种传统的防腐层， 具有悠久的历史， 它由石油沥青层和加强玻璃布以及外保护的聚氯乙烯膜组成， 具有优良的防水性能， 再加上价格便宜， 耐候性及对多种物体的粘结性较好， 施工简单， 技术成熟， 所以至今仍大量用于金属防腐。沥青涂层的缺点是温度依耐性极大， 高温软化， 易熔融， 低温下变脆， 冲击时易产生龟裂， 易老化， 埋在有岩石的土壤里， 管线要增加机械保护层或在沟内填充砂土， 增加了费用。易受细菌侵蚀， 劳动条件差， 损耗大， 特别是生产和埋设时的环境污染问题， 使之在城市人口密集地区的使用受到限制。

  3.2 环氧煤沥青防腐层。

  环氧煤沥青是以环氧树脂和煤焦油沥青为基料， 加热混溶， 添加适量溶剂、 防锈颜料、 填料和固化剂混合研磨制成。具有优良的耐水性、耐药性、 防腐性及良好的粘接力， 机械强度和绝缘性优点， 可以带温冷涂， 因而较石油沥青、 煤焦油沥青便于生产。环氧煤沥青涂料的缺点是涂后需要较长的固化时间， 才能达到可供运输的起码强度要求， 即使在夏季， 也要 1 ～2 天。在固化期间， 风沙、 雨水、 霜雪都对防腐层表面有不良影响， 在气温低时无法施工。另外所使用的底漆、 面漆、 固化剂、 稀释剂要分类存放， 防晒放火的成本较高。

  3.3 环氧树脂粉末防腐层。

  环氧粉末防腐层是上世纪 60 年代出现的防腐层， 它是通过静电喷涂的方法， 将粉末喷涂到经预处理并已预热的管体表面， 在管体表面发生固化反应， 形成一层致密的防腐层。该防腐层耐腐蚀性好， 对环境污染小， 具有如下优点：（1）使用温度范围为 100℃至 －60℃， 较 PE 更广；（2）与管体粘着力大， 耐阴极剥落性好；（3）抗冲击性、 韧性、 耐温性好，焊接损伤小；（4）防水性、 电绝缘性好；（5）损伤易发现， 易修补。

  环氧树脂粉末涂层主要缺点是膜较薄， 易受外伤， 出现砂眼， 生产技术要求高， 设备也较复杂， 野外施工管理难度大。不同生产厂家， 甚至不同批次的产品性能差异较大， 选择时应着眼于其机械性能和密合性等。除了耐热性外， 无论是作为防腐材料还是防腐系统都劣于聚乙烯。国外对它的研究主要集中在低温下的耐冲击性、 耐弯曲性和电气绝缘性；高温下耐水性、 密合性和耐阴极剥落性；以及其保护材料的成本高、 施工难度大等问题也被列为课题在研究。

  3.4 聚乙烯防腐涂层。

  聚乙烯具有良好的耐冲击、 硬度高等物理和机械性能。并且它的温度适用范围也比较广（粘合型：60℃ ～ － 40℃；密合型：80℃ ～ －45℃）。特别是在低温条件下比其他材料有更优良的弯曲性和耐冲击性， 所以在俄罗斯、 西欧等寒冷地区的管道上应用广泛。包覆聚乙烯涂层是挤塑机将热融聚乙烯挤涂到钢管表面上， 形成一个塑料外壳， 以防止腐蚀， 也称聚乙烯热塑涂层或夹克。这是国外上世纪 50 年代开发的新产品， 发展很快， 在各种防腐层使用中曾独占鳌头， 目前德国几乎所有的油气管道都使用这样的防腐涂层。我国从上世纪 80 年代开始使用， 在小管径管道上取得了成功的经验， 但在大口径管道上存在夹克层应力开裂问题， 当夹克进水后， 夹克层下的钢管发生腐蚀。所以， 聚乙烯的材料和涂敷工艺还有待于进一步研究和改进。

  4 涂层材料常见问题

  经过总结得出常见的问题大致可以分为三种， 它们分别是涂层不均、 防腐剂挂滴、 防腐剂起泡。（1）涂层不均。这类问题的根本表现是防腐剂在钢管表面分布不均， 有的部位涂得太厚， 而有的部位太薄或根本没有涂到油。因此导致涂得太厚的地方涂层厚度超过标准， 造成浪费现象；而涂得太薄或没有涂到的地方会造成钢管防腐能力降低， 致使最终产生锈蚀的现象。（2）防腐剂挂滴。防腐剂像水滴一样凝固在钢管表面就是防腐剂挂滴现象， 这种现象的产生往往没有直接影响到防腐性， 也可以保证钢管一定要求的防腐蚀力；但是从美观的角度来看，有防腐剂挂滴的钢管看上去不光泽、 不均匀， 直接影响了钢管的外观。

  （3）防腐剂起泡。由于防腐剂里面进入了空气使得钢管涂层中形成了一个个气泡， 这些气泡根据钢管规格不同， 大小也不同。较大气泡的形状就像有些家电遥控器的保护套上的气泡， 手稍微用力按下去就会弄破气泡。防腐剂起泡现象不仅影响了钢管的外观， 使整个钢管表面显得毛糙不光滑， 而且气泡的破损会减少涂层膜厚的标准， 降低了防腐能力， 最终导致了气泡所处的钢管部位的锈蚀。

  5 质量问题产生的原因分析

  每一个问题产生的原因都是多种多样， 是由多种因素导致的；而一捆钢管所凸现出来的质量问题也有可能是几种的结合。涂层不均的原因大致可分为两种， 一是钢管进入涂层箱后由于喷涂而造成的不均现象；二是非喷涂造成的不均现象。

  第一种现象的原因显然易见， 到涂层设备时钢管进入涂层箱在周围 360°共有 6 把喷枪（套管线有 12 把喷枪）进行喷射。如果每把喷枪喷射出来的流量大小不同， 那么就会导致防腐剂在钢管各个表面的分布不均匀。

  第二种原因就是抛开喷涂因素外的其他导致涂层不均现象的原因。有很多种因素， 如钢管来料生锈、 毛糙， 使涂层很难均匀分布；钢管表面有测水压时留下的乳化液， 这时进行涂层由于和乳化液接触， 使防腐剂很难依附在钢管表面， 使有乳化液的钢管部位没有涂层， 导致整根钢管的涂层不均。

  （1）防腐剂挂滴原因。钢管的横截面是圆形的， 每次防腐剂喷涂在钢管表面后， 上部和边缘的防腐剂由于重力的因素会向下部流动， 从而形成挂滴现象。好在现在钢管厂涂层生产线上有烘箱设备， 可及时给喷涂在钢管表面的防腐剂加热凝固， 减少防腐剂的流动性。但如果防腐剂的粘度不高；喷涂后没有及时加热；或加热温度不高；喷嘴工作状态不好等都会导致防腐剂挂滴。（2）防腐剂起泡原因。由于作业现场环境的空气湿度、 涂料分散过度、 分散过程温度下降都会造成防腐剂气泡现象。空气湿度比较大的环境、 温度比较低的条件下， 防腐剂喷射出来时被分散成细小的液滴， 会导致温度下降。温度下降后较高湿度的空气中的水， 会结露形成细微水滴混入防腐剂， 最终进入涂层内部， 造成涂层起泡现象。