石油需求量猛增，帶動石油勘探、采集、煉制以及石油設備制造業的迅速發展。我國石油管道生產規模已達年產400萬t。為了在存貯、運輸過程中防止鋼管的銹蝕，石油管道生產中需噴涂或刷涂1道防銹清漆（也稱硬質防銹油），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個月的戶外防銹能力。隨著中國石油業向海外擴展、向深海進軍，油管的貯存運輸周期更長，環境更加惡劣。海外一些石油公司對石油管道的防銹性能提出了更高要求，要求管道在海洋環境、濕熱帶氣候下存放1~2年不出現大面積的腐蝕。為此，我國鋼管生產企業需要在生產工藝、技術裝備上加以改進，提高鋼管的防銹能力，以滿足新的市場需求。

    1 石油管道防銹層的基本要求

    根據石油管道的生產流程、長途運輸條件和露天堆放時間，防銹清漆應具備以下性能：良好的施工性能，安全環保，干燥快；漆膜光亮、透明，不遮蓋噴碼標識，不掩蓋鋼管表面生銹狀態；石油管道要經受風吹、日曬、雨淋等環境條件的影響，防銹層應具有良好的耐候性；在石油管道的裝卸和運輸過程中，存在撞擊、顛簸和沖擊等破壞性因素，防銹層應具有良好的耐沖擊性；海運、濕熱帶地區作業時，防銹層應具有良好的耐濕熱性、耐鹽霧性；在冬季嚴寒地區和夏季沙漠地區，環境溫度可達-30~60℃，防銹層應具有良好的耐溫變性。

    2 石油管道的生產流程和防銹清漆的涂裝工藝

    不同種類的石油管道生產工藝流程有所差別；

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

    約11m長的無縫鋼管上線，經過淬火，回火，校直，磁漏探傷，水壓試驗后開始A端車絲，A端螺紋檢驗，密封油接箍；B端車絲，B端螺紋檢驗，密封油接箍，兩端帶保護環；鏈條輸送鋼管縱向進入涂裝室，啟動噴槍噴涂，30~60s噴完1根管子，然后打碼；鋼管進入晾干區，橫向平移，手工涂刷色帶，在晾干區干燥30min左右，也有的生產線采用低溫烘烤15min；鋼管成品檢驗，打包吊裝入庫。噴漆是生產流程中的一個工序，防銹層質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，由高壓無氣噴槍或空氣噴槍噴涂，噴涂參數由中控室控制。鋼管進入噴涂室內，噴槍裝置開啟噴涂，鋼管離開，噴槍裝置停止噴涂，鋼管進入晾干區干燥。噴涂室內徑向分布8個噴頭，噴涂室有抽排風系統抽排漆霧，噴涂室底部有回收槽，回收漆液。

    分析生產流程發現，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；油管在戶內短期存放基本沒有銹蝕，如果長期存放于戶外，會出現比較明顯的銹蝕，有深度銹坑；鋼管經過淬火，形成一定厚度（5~10μm）的氧化皮；生產過程中的各種粉塵、雜質產生污染，油管表面污染程度比較嚴重；雖然配置多個噴頭，鋼管涂層仍厚薄不均勻（5~30μm），超過30μm時產生流掛；鋼管間隙進入噴涂室內，噴槍時開時關會造成管子兩端漏涂；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。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，涂層強度不夠，容易破壞；對涂層外觀、厚度、漏點、附著力等沒有檢驗控制。由此可以看出：

    要提高石油管道防銹層的性能，優化生產工藝、保證涂裝質量是必要的。

    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保型防銹清漆。改性丙烯酸清漆的綜合性能好，在市場上占有較大份額。

    我國幾家主要石油管道防銹漆供應廠商的產品大多是改性丙烯酸清漆。其涂層附著力強，柔韌性好，耐磨耐碰，硬度明顯高于傳統防銹漆；防銹性能好，海運可確保3個月不生銹；耐寒、耐熱性能穩定，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；抗浸泡腐蝕性能穩定，地下5年內不變質。

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

    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金屬、抵抗大氣腐蝕的性能，從而增強對金屬的防銹作用。復合防銹劑比單一防銹劑具有更好的協同效應。這是因為復合防銹劑可在金屬表面形成多元保護膜，從而解決原有保護膜安全性差、腐蝕電位分布不均等缺陷。溶劑選用要從現場施工線的安全角度考慮，毒性要小、閃點要高。

    改性丙烯酸防銹清漆的閃點較高，在自然條件下干燥較慢，為了達到快干，涂膜較薄，現場實際測量膜厚一般不超過20μm?？刂颇ず竦牧硪粋€參數是黏度，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流掛。涂層還設定了耐鹽霧性、耐濕熱性和人工老化的技術指標，體現涂層的耐蝕性。

 4 石油管道涂裝工藝改進及防銹清漆選用

    事實上，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工藝顯然無法滿足要求。對現有的生產工藝條件稍作改動，選擇紫外光固化防銹清漆是一個可行的方案：一是石油管道的結構規整，適合涂裝紫外光固化涂料；二是在現有的工藝上稍作調整，基本能滿足紫外光固化涂料的施工條件。

    由于車間設備和流程是在原有工藝上布局的，對生產線大改動不現實，例如新增拋丸裝置對鋼管進行表面處理。但通過以下適當的工藝調整來提高涂層質量也是必要的：鋼管上線前逐根進行外觀檢查，表面應無油污、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；紫外光固化涂料自身是液態，可以利用現有的噴涂設備噴涂紫外光固化涂料；生產線上新增一套紫外光固化裝置，設備成本低，占地空間也小，在車間場地安排上并不困難。

    濕膜在特定波長范圍的紫外光照射下引發聚合，在幾秒鐘內能夠完全固化，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到的。

    如鋼管表面不作嚴格處理，防銹層要有良好的防腐性能，涂層厚度應不低于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，涂層很難起到長效的保護作用。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度高，收縮率大，漆膜較脆，在鋼管生產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，適合于無縫鋼管的涂裝。

    按現有的生產工藝，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低表面處理要求。通過引入特殊結構并含有極性基團的低聚物和附著力促進劑，使之與金屬表面產生物理和化學作用，提高對基材表面，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；調整涂料的組分，增大其對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，調整交聯密度，控制固化膜的體積收縮和玻璃化溫度，從而提高其對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，加強對涂層質量的監控也很有必要。將涂層厚度、外觀、附著力、漏涂點作為涂層的驗收項目。具體的技術要求根據涂層防銹性能，參照已有的標準、試驗數據和工程實例來確定。一般要求涂層表面平滑、色澤均勻、無暗泡、無麻點、無裂縫，厚度檢查應遵循85/85規則，膜厚不夠處應補涂到規定膜厚，黏結力要求不低于3MPa?？傊?，通過對鋼管質量的控制，表面適當的前處理，選擇合適的紫外光固化涂料，加強涂層質量的監控，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。