直埋蒸汽管道的外套應(yīng)該保證使內(nèi)管和保溫材料在嚴(yán)格防水的空間內(nèi)運(yùn)行，如果外套管損壞（腐蝕、機(jī)械損傷、焊接質(zhì)量等原因造成）地下水滲流進(jìn)保溫層，受到內(nèi)管高溫的蒸發(fā)變?yōu)樗魵猓瑢⑹贡夭牧系慕缑鏈囟群屯馓坠艿耐獗頊囟入y以控制，嚴(yán)重時(shí)能夠造成全線保溫和防腐失效，管線報(bào)廢。因此研究鋼套鋼蒸汽管道的外套外壁防腐措施是非常重要的。
直埋蒸汽管道的保溫材料種類較多，外滑動(dòng)結(jié)構(gòu)形式一般選用選用復(fù)合增水硅酸鹽、離心玻璃棉等，內(nèi)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)內(nèi)層選用微孔硅酸鈣，外層選用聚氨酯材料，各材料性能如下：
離心玻璃棉
項(xiàng)目? 單位? 指標(biāo)?
容重? kg/m3? 48?
導(dǎo)熱系數(shù)? W/m.k? 0.050?
導(dǎo)熱方程? λ＝a+bT+cT3
a=2.9071×10-2/b=1.1022×10-4/c=7.6523×10-10?
最高使用溫度? ℃? 538?
吸水率? %? ≤2%?
渣球含量? %? ≤1%?
特點(diǎn)? 產(chǎn)品無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)刺激、無(wú)污染、不可燃?
硅酸鈣 項(xiàng)目? 單位? 管殼?
密度? kg/m3? 180-250?
導(dǎo)熱系數(shù)? W/m·k 0.062?
抗壓強(qiáng)度? Mpa? ≥0.5?
抗折強(qiáng)度? Mpa? 0.2-0.3?
使用溫度? ℃? 650?
特點(diǎn)? 產(chǎn)品無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)刺激、無(wú)污染、不可燃?
聚氨酯 項(xiàng)目? 單位? 管殼?
密度? kg/m3? ＞60?
導(dǎo)熱系數(shù)? W/m·k ＜0.033?
閉孔率? %? ＞88?
抗壓強(qiáng)度? Mpa? ＞0.3?
使用溫度? ℃? ＞140?
吸水率? 沸水中浸沒(méi)90分鐘體積吸水率＜10%?
復(fù)合憎水硅酸鹽 項(xiàng)目? 單位? 管殼? 型材?
密度? kg/m3? ≤160? 70-110?
導(dǎo)熱
系數(shù)? 常溫? W/m.k? 0.048? 0.039-0.055?
623K? W/m.k? ≤0.11? ≤0.11?
抗拉強(qiáng)度? Kpa? ≥100? ≥100?
使用溫度? ℃? -40-800? -40-800?
特點(diǎn)? 產(chǎn)品無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)刺激、無(wú)污染、不可燃?
環(huán)氧煤瀝青
此涂層于80年代在我國(guó)開(kāi)始應(yīng)用，十幾年內(nèi)在各種埋地管線中大量應(yīng)用，由環(huán)氧與煤瀝青兩種主要成份組成，是甲（環(huán)氧）乙（固化劑）雙組份涂料，它綜合了環(huán)氧樹(shù)脂（強(qiáng)度高）與煤瀝青（防腐性能好）的優(yōu)點(diǎn)，具有防腐層性能穩(wěn)定，使用年限長(zhǎng)，耐一定高溫（110℃以下），涂層強(qiáng)度高、施工方便、可半機(jī)械化或手工生產(chǎn)、涂層造價(jià)低廉等特點(diǎn)，適合直埋蒸汽管外套管防腐涂層的要求，但在生產(chǎn)中存在下列問(wèn)題：固化受溫度影響較大，低溫（5℃以下）固化慢，北方冬季施工受限制。尤其在現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口時(shí)，該涂層達(dá)到固化的時(shí)間長(zhǎng)，難以得到工期保證。
玻璃鋼
采用聚酯、環(huán)氧樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂作為主要原材料。強(qiáng)度高、硬度高、耐沖擊、表面光滑，防腐性能高，可半機(jī)械化或手工生產(chǎn)，固化時(shí)間較短，但造價(jià)較高。
熔結(jié)環(huán)氧粉末
熔結(jié)環(huán)氧粉末于20世紀(jì)60年代在美國(guó)和加拿大普及應(yīng)用，是采用熱固性粉末涂料噴涂一次成膜的生產(chǎn)工藝，其防腐性能極其優(yōu)越，耐化學(xué)腐蝕耐老化性好，與基材粘結(jié)強(qiáng)度高，表面光滑，耐磨、耐高溫，壽命可超過(guò)40年。在美國(guó)幾乎取代了傳統(tǒng)上使用的煤焦油瓷漆，從1992-1995年五年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中看，它的用量占了全部管線防腐用量的41%。
熔結(jié)環(huán)氧粉末的每個(gè)顆料均包含所有的組成成份，使成膜后的涂層具有連續(xù)穩(wěn)定的均勻性。熔結(jié)環(huán)氧粉末經(jīng)熔融合涂裝，充分熔化流動(dòng)，并且流平覆蓋于鋼管表面，與基材間沒(méi)有空隙，完全緊密結(jié)合，更重要的是在此過(guò)程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，環(huán)氧粉末樹(shù)脂受熱固化交聯(lián)形成連續(xù)的熱固性聚合物，并且和鋼管形成某種程度的化學(xué)鍵，從而決定了優(yōu)良防腐特性。
在美國(guó)和加拿大熔結(jié)氧粉末幾乎壟斷了全部的長(zhǎng)輸管線，我國(guó)首先引入防腐層起源于穿越工程。迄今為止熔結(jié)環(huán)氧粉末依然是埋地管線穿越工程的首選外防腐層，我國(guó)的一些長(zhǎng)輸管線也采用此型式防腐。
它的補(bǔ)口采用雙組份液態(tài)氧，一般2個(gè)小時(shí)即可完全固化，可大大提高施工速度。目前國(guó)內(nèi)直埋蒸汽管生產(chǎn)廠家應(yīng)用該技術(shù)的比較少，由于其造價(jià)逐漸下降，具有很大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。
聚乙烯三層結(jié)構(gòu)
聚乙烯三層結(jié)構(gòu)防護(hù)層又稱三層PE/PP，是近幾年從國(guó)外引進(jìn)的先進(jìn)的防腐技術(shù)。它的全稱為熔結(jié)環(huán)氧/擠塑聚乙烯結(jié)構(gòu)防護(hù)層，結(jié)構(gòu)由以下三層組成：底層為熔結(jié)環(huán)氧（60－80μm）；中間層為膠粘劑（170-250μm）；面層為擠塑聚乙烯（約2mm）。防護(hù)層總厚度大于2.2-2.9mm，在三層結(jié)構(gòu)中，環(huán)氧漆的主要作用是形成連續(xù)的涂膜，與鋼管表面直接粘結(jié)，具很好的耐化學(xué)腐蝕和抗陰極剝離性能；與中間層膠粘劑的活性基團(tuán)反應(yīng)形成化學(xué)粘結(jié)，保證整體防腐層在較高溫度下具有良好的粘結(jié)性。中間層通常為其聚合物粘結(jié)劑，其主要成分是聚烯烴，目前廣泛采用的是乙烯基共聚物膠粘劑。共聚物膠粘劑的極性部分官能團(tuán)與環(huán)氧底漆部分與面層聚乙烯具有很好的親合作用，所以中間層與面層也具有很好的粘結(jié)性能。聚乙烯面層的主要作用是起機(jī)械保護(hù)與防腐作用。
三層結(jié)構(gòu)聚乙烯防腐層綜合了環(huán)氧涂層和擠壓聚乙烯兩種防腐劑的優(yōu)良性質(zhì)，將環(huán)氧涂層的界面特性和耐化學(xué)特性，與抗壓聚乙烯防腐層的機(jī)械保護(hù)特性等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，從而顯著改善了各自的性能。并且在補(bǔ)口方式上采用熱縮帶式接口方式，簡(jiǎn)便易行，施工周期短，因此作為埋地管線的外護(hù)層是非常優(yōu)越的。據(jù)有關(guān)資料介紹，三層PE可埋地管道的壽命達(dá)到50年。
陰極保護(hù)
陰極保護(hù)在金屬防腐蝕工藝中，是電化學(xué)保護(hù)方法的一種。同其它防腐工藝不同的是，它通過(guò)給被保護(hù)金屬體施加電流，從而使被保護(hù)金屬體的電極負(fù)移，使金屬失去了由原子態(tài)自發(fā)變?yōu)殡x子態(tài)的趨勢(shì)，因而從根本上抑制了腐蝕的發(fā)生。但這個(gè)過(guò)程必須在電解質(zhì)中進(jìn)行，因此埋地鋼管道非常適宜采取陰極保護(hù)。陰極保護(hù)與管道本身的防腐層互相補(bǔ)充，防腐層可大大減少陰極保護(hù)的消耗電流，而陰極保護(hù)可以彌補(bǔ)防腐層完好性方面的不足，從而在安全性和經(jīng)濟(jì)方面達(dá)到完美組合，是目前公認(rèn)的最佳防腐方案
，如果外套管損壞（腐蝕、機(jī)械損傷、焊接質(zhì)量等原因造成）地下水滲流進(jìn)保溫層，受到內(nèi)管高溫的蒸發(fā)變?yōu)樗魵猓瑢⑹贡夭牧系慕缑鏈囟群屯馓坠艿耐獗頊囟入y以控制，嚴(yán)重時(shí)能夠造成全線保溫和防腐失效，管線報(bào)廢。因此研究鋼套鋼蒸汽管道的外套外壁防腐措施是非常重要的。
直埋蒸汽管道的保溫材料種類較多，外滑動(dòng)結(jié)構(gòu)形式一般選用選用復(fù)合增水硅酸鹽、離心玻璃棉等，內(nèi)滑動(dòng)結(jié)構(gòu)內(nèi)層選用微孔硅酸鈣，外層選用聚氨酯材料，各材料性能如下：
離心玻璃棉
項(xiàng)目? 單位? 指標(biāo)?
容重? kg/m3? 48?
導(dǎo)熱系數(shù)? W/m.k? 0.050?
導(dǎo)熱方程? λ＝a+bT+cT3
a=2.9071×10-2/b=1.1022×10-4/c=7.6523×10-10?
最高使用溫度? ℃? 538?
吸水率? %? ≤2%?
渣球含量? %? ≤1%?
特點(diǎn)? 產(chǎn)品無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)刺激、無(wú)污染、不可燃?
硅酸鈣 項(xiàng)目? 單位? 管殼?
密度? kg/m3? 180-250?
導(dǎo)熱系數(shù)? W/m·k 0.062?
抗壓強(qiáng)度? Mpa? ≥0.5?
抗折強(qiáng)度? Mpa? 0.2-0.3?
使用溫度? ℃? 650?
特點(diǎn)? 產(chǎn)品無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)刺激、無(wú)污染、不可燃?
聚氨酯 項(xiàng)目? 單位? 管殼?
密度? kg/m3? ＞60?
導(dǎo)熱系數(shù)? W/m·k ＜0.033?
閉孔率? %? ＞88?
抗壓強(qiáng)度? Mpa? ＞0.3?
使用溫度? ℃? ＞140?
吸水率? 沸水中浸沒(méi)90分鐘體積吸水率＜10%?
復(fù)合憎水硅酸鹽 項(xiàng)目? 單位? 管殼? 型材?
密度? kg/m3? ≤160? 70-110?
導(dǎo)熱
系數(shù)? 常溫? W/m.k? 0.048? 0.039-0.055?
623K? W/m.k? ≤0.11? ≤0.11?
抗拉強(qiáng)度? Kpa? ≥100? ≥100?
使用溫度? ℃? -40-800? -40-800?
特點(diǎn)? 產(chǎn)品無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)刺激、無(wú)污染、不可燃?
環(huán)氧煤瀝青
此涂層于80年代在我國(guó)開(kāi)始應(yīng)用，十幾年內(nèi)在各種埋地管線中大量應(yīng)用，由環(huán)氧與煤瀝青兩種主要成份組成，是甲（環(huán)氧）乙（固化劑）雙組份涂料，它綜合了環(huán)氧樹(shù)脂（強(qiáng)度高）與煤瀝青（防腐性能好）的優(yōu)點(diǎn)，具有防腐層性能穩(wěn)定，使用年限長(zhǎng)，耐一定高溫（110℃以下），涂層強(qiáng)度高、施工方便、可半機(jī)械化或手工生產(chǎn)、涂層造價(jià)低廉等特點(diǎn)，適合直埋蒸汽管外套管防腐涂層的要求，但在生產(chǎn)中存在下列問(wèn)題：固化受溫度影響較大，低溫（5℃以下）固化慢，北方冬季施工受限制。尤其在現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口時(shí)，該涂層達(dá)到固化的時(shí)間長(zhǎng)，難以得到工期保證。
玻璃鋼
采用聚酯、環(huán)氧樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂作為主要原材料。強(qiáng)度高、硬度高、耐沖擊、表面光滑，防腐性能高，可半機(jī)械化或手工生產(chǎn)，固化時(shí)間較短，但造價(jià)較高。
熔結(jié)環(huán)氧粉末
熔結(jié)環(huán)氧粉末于20世紀(jì)60年代在美國(guó)和加拿大普及應(yīng)用，是采用熱固性粉末涂料噴涂一次成膜的生產(chǎn)工藝，其防腐性能極其優(yōu)越，耐化學(xué)腐蝕耐老化性好，與基材粘結(jié)強(qiáng)度高，表面光滑，耐磨、耐高溫，壽命可超過(guò)40年。在美國(guó)幾乎取代了傳統(tǒng)上使用的煤焦油瓷漆，從1992-1995年五年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中看，它的用量占了全部管線防腐用量的41%。
熔結(jié)環(huán)氧粉末的每個(gè)顆料均包含所有的組成成份，使成膜后的涂層具有連續(xù)穩(wěn)定的均勻性。熔結(jié)環(huán)氧粉末經(jīng)熔融合涂裝，充分熔化流動(dòng)，并且流平覆蓋于鋼管表面，與基材間沒(méi)有空隙，完全緊密結(jié)合，更重要的是在此過(guò)程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，環(huán)氧粉末樹(shù)脂受熱固化交聯(lián)形成連續(xù)的熱固性聚合物，并且和鋼管形成某種程度的化學(xué)鍵，從而決定了優(yōu)良防腐特性。
在美國(guó)和加拿大熔結(jié)氧粉末幾乎壟斷了全部的長(zhǎng)輸管線，我國(guó)首先引入防腐層起源于穿越工程。迄今為止熔結(jié)環(huán)氧粉末依然是埋地管線穿越工程的首選外防腐層，我國(guó)的一些長(zhǎng)輸管線也采用此型式防腐。
它的補(bǔ)口采用雙組份液態(tài)氧，一般2個(gè)小時(shí)即可完全固化，可大大提高施工速度。目前國(guó)內(nèi)直埋蒸汽管生產(chǎn)廠家應(yīng)用該技術(shù)的比較少，由于其造價(jià)逐漸下降，具有很大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。
聚乙烯三層結(jié)構(gòu)
聚乙烯三層結(jié)構(gòu)防護(hù)層又稱三層PE/PP，是近幾年從國(guó)外引進(jìn)的先進(jìn)的防腐技術(shù)。它的全稱為熔結(jié)環(huán)氧/擠塑聚乙烯結(jié)構(gòu)防護(hù)層，結(jié)構(gòu)由以下三層組成：底層為熔結(jié)環(huán)氧（60－80μm）；中間層為膠粘劑（170-250μm）；面層為擠塑聚乙烯（約2mm）。防護(hù)層總厚度大于2.2-2.9mm，在三層結(jié)構(gòu)中，環(huán)氧漆的主要作用是形成連續(xù)的涂膜，與鋼管表面直接粘結(jié)，具很好的耐化學(xué)腐蝕和抗陰極剝離性能；與中間層膠粘劑的活性基團(tuán)反應(yīng)形成化學(xué)粘結(jié)，保證整體防腐層在較高溫度下具有良好的粘結(jié)性。中間層通常為其聚合物粘結(jié)劑，其主要成分是聚烯烴，目前廣泛采用的是乙烯基共聚物膠粘劑。共聚物膠粘劑的極性部分官能團(tuán)與環(huán)氧底漆部分與面層聚乙烯具有很好的親合作用，所以中間層與面層也具有很好的粘結(jié)性能。聚乙烯面層的主要作用是起機(jī)械保護(hù)與防腐作用。
三層結(jié)構(gòu)聚乙烯防腐層綜合了環(huán)氧涂層和擠壓聚乙烯兩種防腐劑的優(yōu)良性質(zhì)，將環(huán)氧涂層的界面特性和耐化學(xué)特性，與抗壓聚乙烯防腐層的機(jī)械保護(hù)特性等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，從而顯著改善了各自的性能。并且在補(bǔ)口方式上采用熱縮帶式接口方式，簡(jiǎn)便易行，施工周期短，因此作為埋地管線的外護(hù)層是非常優(yōu)越的。據(jù)有關(guān)資料介紹，三層PE可埋地管道的壽命達(dá)到50年。
陰極保護(hù)
陰極保護(hù)在金屬防腐蝕工藝中，是電化學(xué)保護(hù)方法的一種。同其它防腐工藝不同的是，它通過(guò)給被保護(hù)金屬體施加電流，從而使被保護(hù)金屬體的電極負(fù)移，使金屬失去了由原子態(tài)自發(fā)變?yōu)殡x子態(tài)的趨勢(shì)，因而從根本上抑制了腐蝕的發(fā)生。但這個(gè)過(guò)程必須在電解質(zhì)中進(jìn)行，因此埋地鋼管道非常適宜采取陰極保護(hù)。陰極保護(hù)與管道本身的防腐層互相補(bǔ)充，防腐層可大大減少陰極保護(hù)的消耗電流，而陰極保護(hù)可以彌補(bǔ)防腐層完好性方面的不足，從而在安全性和經(jīng)濟(jì)方面達(dá)到完美組合，是目前公認(rèn)的最佳防腐方案
