管道涂装涂层保护技术

本书主要介绍长输管道内（防腐、减阻）、外（防腐）涂层类型，成型装备和相关成型工艺，内容包含管道涂装前处理技术、装备和磨料的选择；聚脲涂层、刚性聚氨酯涂层、双层环氧粉末涂层和三层聚丙烯涂层等涂层特性与应用；3PE 涂层成型装备设计和成型工艺；液态涂料、固态涂料以及水泥衬里等内涂层类型及成型技术；钢质弯管3PE 涂层成型装备及技术；全粉末防腐涂层（HPCC）成型技术及工艺；管道涂层补口装备与技术；管道涂层失效与维护等相关内容。
本书可作为防腐工程技术人员、工程管理人员和设备管理人员以及相关科研院所研发人员的参考书，也可供防腐专业、建筑专业等相关专业师生阅读。

乔军平
教授级高级工程师，现就职于天华化工机械及自动化研究设计院有限公司（隶属中国中化控股有限责任公司），是中国腐蚀与防护学会理事、中国腐蚀与防护学会化工过程专业委员会副主任委员、中国化工学会专家库专家、全国防腐蚀标准化技术委员会委员、中国石油工程建设协会管道设备保温与防护专委会防腐保温技术专家。专业从事长输管道涂层涂装技术及涂装工艺的研发20余年。在核心期刊上以第一作者发表文章20多篇，以第一发明人授权专利19项，相关专利曾获甘肃省专利三等奖和中国化工专利优秀奖，并参与了多项国家或行业标准的编写工作，已出版专著2部。

技术前沿：书中论及的全粉末涂层（HPCC）及其成型技术、弯管涂层及其成型技术在其他专著中未见详述或出现。 内容全面：本书内涵盖了管道涂装的前处理及其装置、管线涂层涂装工艺、涂装技术及设备、弯管涂层及涂装技术、涂层补口以及涂层失效和修复等多个方面的内容。 图文并茂：书中的大部分插图结合实际进行绘制，尤其是三维图全部借鉴了工程实例，具有一定的实际应用参考价值。 填补空白：“管线腐蚀”相关主题图书大多以阴极保护为主，本书以介绍管道涂装涂层保护技术为主，填补空白。

长输管道在石油化工以及民生中占据了非常重要的地位，所以防止其发生腐蚀破坏、延长其使用寿命十分重要。而长输管道保护的最主要方式是涂装涂层外加阴极保护，其中涂层保护起到了99% 的作用。
作者早年曾拜读美国管道腐蚀控制专家A.W. 皮博迪编写的《管道腐蚀控制》，深受启发，但因这类书籍以管道的阴极保护为主，所以一直想编写一本介绍管道涂装涂层保护的专著，以期对阴极保护类书籍进行补充。
管道涂层保护是一个系统工程，包含了管道内外涂层、涂层补口、涂层修复等各个环节。本书内容涵盖了管道涂装的前处理及其装置、管道涂层涂装工艺、涂装技术及设备、弯管涂层及涂装技术、涂层补口以及涂层失效和修复等多个方面。涂层涂装的前处理，是影响管道涂层质量的关键性因素，本书第3章“钢管涂装前处理”对化学处理、抛/ 喷丸处理进行了详细论述，并对管道内/ 外抛丸设备的设计选用、设备组成等进行了阐述，也对管道外壁清理所用磨料等的配比提供了参考意见。
本书不但介绍了环氧粉末涂层（FBE）、三层聚乙烯（3PE）涂层，还重点论述了最新的全粉末涂层（HPCC）和弯管3PE 涂层，详述了各种涂层的成型工艺、成型装备及其设计选型等。书中也对相关涂层的国内外标准规范给予较为详细的对比分析，可供相关标准规范的编写人员参考借鉴。
书中论及的全粉末涂层（HPCC）及其成型技术、弯管涂层及其成型技术在其他专著中未见详述或出现，在此一并展示给读者。书中的大部分插图结合实际进行绘制，尤其是三维图全部借鉴了工程实例，具有一定的实际应用参考价值。
因为篇幅原因，《保温管道涂层技术》和《海底管道涂层技术》单独成册，读者朋友可以选择阅读。
最后，对天华化工机械及自动化研究设计院有限公司的同仁和许多业界朋友以及化学工业出版社在编写、出版过程中的大力支持表示感谢。
作者虽经过数年之久才完成本书写作，但因为能力所限，难免有遗漏和缺失的内容，或者论述不合理的地方，敬请读者批评指正。

乔军平
2024年元旦

第1章 管道腐蚀概述 001
1.1 腐蚀的定义 001
1.2 金属管道腐蚀的分类 001
1.3 金属管道腐蚀的破坏形式 002
1.4 腐蚀环境简述 003
1.4.1 土壤腐蚀 003
1.4.2 大气腐蚀 005
1.4.3 海水腐蚀 006
1.5 钢质管道外壁腐蚀 009
1.6 钢质管道内壁腐蚀 011
1.7 管道失效 012
1.7.1 世界各地区管道失效情况 012
1.7.2 管道失效原因统计 014
1.7.3 管道失效事故分析 016
1.7.4 泄漏事故案例 020
1.8 管道腐蚀控制 021
1.9 小结 023
参考文献 023

第2章 管道涂层及选择 025
2.1 管道涂层主要功能 025
2.2 管道涂层分类 026
2.3 影响涂层选择的因素 029
2.3.1 环境因素 029
2.3.2 材料性能因素 036
2.3.3 建设工程因素 039
2.3.4 输送介质因素 040
2.3.5 其他因素 040
2.4 影响涂层质量的因素 041
2.5 地下管道涂层的选择 042
2.6 涂层涂装装备选用原则 043
2.6.1 涂装装备投资的合理性 043
2.6.2 影响设备投资的环节 044
2.7 小结 045
参考文献 045

第3章 钢管涂装前处理 048
3.1 涂装前表面处理的目的 048
3.2 有机涂层与钢管基体黏结机理 049
3.2.1 极性材料与金属基体黏结 050
3.2.2 非极性涂层与金属基体黏结 050
3.3 钢管涂层涂装性能影响因素 051
3.4 金属防腐表面清理等级 054
3.5 焊缝及不规则表面缺陷处理等级 057
3.6 表面粗糙度要求 059
3.6.1 金属表面粗糙度 059
3.6.2 表面粗糙度的作用 061
3.7 表面清洁度等级 063
3.8 前处理工艺过程 064
3.8.1 脱脂、水洗 064
3.8.2 预热 065
3.8.3 除锈 066
3.8.4 除尘 067
3.8.5 酸洗、水洗 067
3.8.6 铬酸盐钝化 069
3.9 前处理后的钢管表面评定方法 070
3.9.1 除锈等级评定 070
3.9.2 粗糙度测定方法 071
3.9.3 盐分测定 073
3.9.4 灰尘度测定 076
3.9.5 除油效果评定 077
3.9.6 表面凝露评定 077
3.9.7 预处理应符合的规定 077
参考文献 078

第4章 钢管表面抛（喷）丸清理设备 080
4.1 钢管外抛丸清理机 080
4.1.1 通过式钢管外抛丸机 081
4.1.2 工作原理与设备组成 081
4.1.3 选型计算 093
4.1.4 质量控制 095
4.1.5 金属磨料分类及选择配比 096
4.1.6 故障分析及排除 101
4.2 钢管内抛丸清理机 103
4.2.1 工作原理与设备组成 104
4.2.2 内抛丸清理的工艺过程 113
4.3 钢管内喷丸清理机 114
4.3.1 工作原理与设备组成 114
4.3.2 内喷丸机处理参数 126
参考文献 130

第5章 管道外涂层 132
5.1 前言 132
5.1.1 国外管道外涂层发展 132
5.1.2 我国管道外涂层发展 134
5.1.3 外涂层应用类型 136
5.2 聚脲弹性体涂层 136
5.2.1 涂层性能要求 137
5.2.2 涂层涂装工艺 139
5.2.3 喷涂设备要求 141
5.2.4 涂层缺陷 141
5.2.5 展望 143
5.3 聚氨酯防腐涂层 143
5.3.1 涂层特点 144
5.3.2 涂层及涂料性能参数 145
5.3.3 涂层成型工艺 147
5.3.4 涂层比较 147
5.4 双层熔结环氧粉末涂层 148
5.4.1 防腐涂层体系应用 148
5.4.2 涂层特点 149
5.4.3 涂层参数及材料性能 150
5.4.4 涂层成型工艺 153
5.4.5 DPS 涂层与FBE 涂层以及3PE 涂层试验比较 154
5.5 三层聚丙烯涂层 156
5.5.1 涂层特点 156
5.5.2 涂层性能参数 157
5.5.3 涂层成型工艺 163
5.5.4 3PP 涂层与3PE 涂层性能参数比较 164
5.6 常用外涂层使用和参数比较 167
参考文献 170

第6章 熔结环氧粉末外涂层及涂装 173
6.1 熔结环氧粉末涂层的发展 173
6.2 环氧粉末涂料特性 174
6.3 环氧粉末涂层特性 175
6.3.1 环氧粉末涂层优点 175
6.3.2 环氧粉末涂层缺点 177
6.3.3 环氧粉末涂层性能体现机理 177
6.4 环氧粉末涂层与钢管基体黏结机理 178
6.5 不同标准规范对环氧粉末涂层性能及技术要求 181
6.5.1 涂层结构分类及厚度要求 181
6.5.2 不同标准规范环氧粉末材料性能要求 182
6.5.3 涂层性能要求 184
6.5.4 涂装前处理要求 186
6.6 钢管环氧粉末涂层涂装工艺及设备 187
6.6.1 粉末涂料涂装方法 187
6.6.2 静电粉末喷涂成套设备 190
6.6.3 涂装设备及涂覆工艺 194
6.7 环氧粉末材料及涂层发展 197
6.7.1 低温固化环氧粉末涂料 197
6.7.2 环氧粉末的改性 197
6.7.3 环氧粉末的最新进展 198
参考文献 199

第7章 管道三层聚乙烯涂层及涂装 201
7.1 三层聚烯烃涂层的发展 201
7.2 三层聚乙烯涂层 203
7.2.1 不同国家标准规范涂层参数 203
7.2.2 涂层参数分析 206
7.3 3PE 防腐涂层层间黏结 208
7.3.1 成型工艺匹配 208
7.3.2 3PE 涂层层间黏结 210
7.4 3PE 成型技术 213
7.4.1 成型工艺 213
7.4.2 成型设备 219
7.4.3 3PE 涂层包覆形式 225
7.5 3PE 生产线设计 232
7.5.1 传动线 232
7.5.2 钢管存放台架 238
7.5.3 外抛丸除锈 238
7.5.4 中频加热 239
7.5.5 挤出缠绕参数确定 240
7.5.6 影响3PE 涂层生产速度的因素 241
7.6 小结 245
参考文献 245

第8章 全粉末高效复合涂层及涂装 247
8.1 全粉末涂层 247
8.1.1 涂层结构形式 247
8.1.2 材料及涂层性能 248
8.1.3 涂层基本参数 249
8.1.4 涂层特点 251
8.2 涂层成型工艺 255
8.2.1 表面处理 255
8.2.2 钢管涂覆要求 256
8.2.3 钢管加热要求 256
8.3 成型工艺难点 258
8.3.1 粉末制备限制 258
8.3.2 温度控制 258
8.3.3 涂层厚度 259
8.4 粉末涂装工艺简述 259
8.4.1 粉末静电涂装 259
8.4.2 粉末淋涂法 261
8.4.3 流化床法 262
8.5 粉末涂装改进工艺 263
8.6 整体流化床涂装工艺 264
8.6.1 设备组成 264
8.6.2 工艺过程 264
8.6.3 优缺点 266
8.7 工程案例 266
8.8 小结 266
参考文献 267

第9章 钢质弯管外涂层及涂装 268
9.1 弯管涂层及涂装工艺要求 268
9.1.1 涂层类型 268
9.1.2 涂层涂装工艺要求 274
9.2 弯管国家标准涂装规范要求 274
9.2.1 标准规范规定的参数 274
9.2.2 对弯管国家标准的疑问 275
9.3 热收缩套（带）涂层成型 277
9.3.1 热收缩套涂层成型 277
9.3.2 热收缩带涂层成型 279
9.4 热熔涂覆技术难点 280
9.4.1 弯管加热 280
9.4.2 弯管传输 281
9.4.3 适应弯管传输的涂层涂装设备 284
9.5 双层粉末涂覆技术 285
9.5.1 双层粉末涂装设备布置 285
9.5.2 双层粉末涂覆工艺 286
9.6 冷带热熔涂覆技术 287
9.6.1 冷带热熔涂装技术 288
9.6.2 冷带热熔涂装设备布置 291
9.6.3 冷带热熔涂覆工艺 292
9.7 小结 294
参考文献 294

第10章 管道内涂层 296
10.1 前言 296
10.1.1 内涂层分类 296
10.1.2 内涂层应用效果 297
10.1.3 内涂层发展及应用 299
10.1.4 相关标准规范 300
10.2 液态环氧内减阻涂层 302
10.2.1 涂层及涂料的特点 302
10.2.2 涂层及涂料性能指标 305
10.2.3 施工工艺 309
10.2.4 减阻涂料发展趋势 310
10.3 液态环氧内防腐涂层 311
10.3.1 涂层及涂料特点 312
10.3.2 涂层及材料性能指标 313
10.3.3 涂层涂装工艺 315
10.4 环氧粉末内涂层 316
10.4.1 涂层及涂料特点 316
10.4.2 涂层和涂料性能指标 317
10.4.3 内涂层涂装技术 320
10.4.4 内涂层涂装工艺 331
10.5 水泥砂浆衬里内涂层 331
10.5.1 材料特点 332
10.5.2 衬里技术指标 332
10.5.3 衬里涂覆技术 338
10.5.4 衬里涂覆工艺 341
10.6 100% 固含量刚性聚氨酯内防腐涂层 343
10.6.1 涂料及涂层特点 344
10.6.2 涂层及涂料性能指标 345
10.6.3 涂层成型工艺 347
10.6.4 涂层比较 349
10.7 其他类型内涂层简介 351
10.7.1 无机非金属涂层 351
10.7.2 聚烯烃薄膜衬里 355
10.7.3 内涂PE 粉末 356
10.8 液态涂料内涂技术及设备 357
10.8.1 空气喷涂 357
10.8.2 高压无气喷涂 358
10.8.3 小口径管道内涂设备 363
参考文献 365

第11章 管道涂层补口 369
11.1 防腐外补口材料类型及结构 369
11.1.1 材料类型及选用 369
11.1.2 结构形式 371
11.2 管道内涂层补口类型 376
11.2.1 补口段焊后补涂 376
11.2.2 焊接不锈钢短接内衬补口 379
11.2.3 内衬不锈钢短接防腐补口 379
11.2.4 对口焊接不锈钢短接补口 380
11.2.5 内衬短管补口 380
11.2.6 UB 滑套内补口 381
11.2.7 承插式内连接方式补口 382
11.2.8 镀、喷合金涂层补口 382
11.3 外防腐热收缩带机械化补口 382
11.3.1 为什么采用机械化补口 382
11.3.2 热收缩带防腐层机械化补口设备 383
11.3.3 机械补口工艺流程 385
11.3.4 底漆加热收缩带人工补口与机械补口的比较【21-23】 388
11.4 外防腐干膜、湿膜补口 392
11.4.1 漆膜安装工艺过程 392
11.4.2 干膜、湿膜比较分析 394
11.5 外防腐补口应用实例 397
11.5.1 热收缩带补口 397
11.5.2 热收缩套补口 400
11.6 小结 403
参考文献 403

第12章 管道涂层失效 405
12.1 涂层失效原理 406
12.2 管道3PE 涂层涂装缺陷及控制 407
12.2.1 翘边缺陷 407
12.2.2 焊缝防腐层缺陷 411
12.2.3 表观质量缺陷 415
12.2.4 材料缺陷 420
12.3 运行管道3PE 涂层失效 425
12.3.1 防腐层剥离 425
12.3.2 机械损伤 427
12.3.3 植物根系破坏 428
12.3.4 涂层的起泡 428
12.3.5 阴极剥离 429
12.4 管道3LPP 涂层失效 429
12.4.1 涂层剥离 430
12.4.2 防腐层的开裂 431
12.4.3 截取管段管端涂层分层 431
12.5 FBE 涂层失效分析 431
12.5.1 缺陷类型 431
12.5.2 缺陷因素分析 433
12.6 液态环氧内涂层成型过程常见缺陷 434
12.6.1 缺陷类型 434
12.6.2 质量控制 439
12.7 收缩带补口失效 440
12.7.1 黏结失效 440
12.7.2 防腐底漆失效 441
12.7.3 热收缩套开裂 441
12.7.4 热收缩套蠕变 442
12.7.5 补口失效原因分析 442
12.8 阴极保护的主要失效模式 445
12.9 管道维护 446
12.9.1 管道建设及运行期间存在的问题 446
12.9.2 长输管道安全运行维护措施 447
12.10 小结 451
参考文献 452