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钢质管道聚乙烯防腐料开发与采购技术规范制定研究

来源：《管道保护》杂志作者：王俊琪王凤江胡斌刘亚明时间：2018-7-21 阅读：

王俊琪1 王凤江1 胡斌2 刘亚明3

1. 中国石油西南化工销售公司；2. 中国石油独山子石化公司；3. 中国石油宝鸡钢管有限公司

在钢质管道各种防腐技术中，三层结构聚乙烯防腐技术（以下简称3PE）因兼具环氧树脂的防腐蚀和聚乙烯材料的机械性能，防腐效果好、寿命长、施工方便，已成为目前世界上埋地钢管中应用最为广泛的防腐技术，我国在建或拟建的一系列大型油气管道项目也都普遍采用3PE防腐技术。

1 聚乙烯防腐专用料的开发

2012年以前，中石油还没有自主品牌的聚乙烯防腐专用料投放市场，宝鸡石油钢管公司高峰时期每年需要从市场上采购聚乙烯防腐料近3万吨。2011～2014年，西南化工销售分公司、独山子石化分公司和宝鸡石油钢管有限责任公司三家产销研单位联合成立项目组，整合和利用自身的炼化资源和研发优势，开发了自主品牌的“埋地钢质道聚乙烯防腐专用料BSGPE-01”，并通过了专家鉴定，性能达到国内领先水平，质量检测结果见表1。

该防腐料已实现工业化生产和钢管涂覆应用，累计生产 3000 余吨，成功应用于柴北缘项目等管径457毫米油气管线，效果良好。其中 BSG-PE01、BSG-PE02 两个牌号的产品还通过了中石油集团公司新产品认定，并列入了自主创新重要产品目录。

2 聚乙烯防腐专用料采购技术规范的制定

在中石油系统内全面推广应用自主品牌防腐料过程中，项目组通过对市售防腐料样品进行性能剖析发现，市售防腐料灰分含量、炭黑含量、耐环境应力开裂等指标远不及自主品牌产品，个别批次甚至达不到GB/T 23257《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》技术指标要求。为进一步提升和稳定聚乙烯防腐专用料的质量，杜绝劣质防腐料进入市场，项目组于2014年度开展了《钢质管道聚乙烯防腐专用料采购技术规范》的研究制定工作。该标准于2015年8月发布，11月正式施行。

《钢质管道聚乙烯防腐专用料采购技术规范》（Q/SY1846-2015）在国家标准GB/T 23257《钢质管道聚乙烯防腐层》的基础上，增加了灰分含量指标，并对炭黑含量的范围进行了限定。

2.1炭黑含量确定依据

相关研究表明，炭黑是较好的紫外线稳定剂，能够通过吸收紫外线达到防老化目的。一般而言，一定细度的炭黑，浓度达到2%时，即可起到很好的紫外屏蔽作用，考虑到一定的保险系数，用2.5%炭黑对聚烯烃可达到最佳防老化效果。而炭黑添加量在0.5%以下时，防护效果很差。当要求炭黑起稳定和防老化作用时，它的加入量约为2～3%；炭黑在各种塑料制品中的一般填充量见表2。

可以看出，炭黑含量与聚烯烃产品的用途类别有关，并非含量越高越好。这是由于过高的炭黑含量除可能带来相对较高的成本外，对产品的力学性能、流动性能等亦有诸多不利影响。炭黑含量对聚烯烃树脂熔体流动速率（MFR）的影响规律研究趋势如图1所示。

图1 炭黑含量对树脂MFR的影响

由图1可看出，随着炭黑含量的增加，基础树脂的MFR不断下降，其流动性随之变差。此外，由于炭黑本身粒径较小，分散比较困难，所以随着含量增加，均匀分散的难度就会不断增大。而炭黑在聚烯烃树脂（如聚乙烯）中的分散度直接影响防腐料的性能，分布不均匀将导致上述性能特别是耐候性的显著下降。因此，作为防老化用途的炭黑，其在聚乙烯树脂中的含量为2.0%～2.5%时能够达到较优的综合性能。本标准参照石油天然气行业标准SY/T 0413-2002《埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准》中的规定，确定聚乙烯防腐专用料的炭黑含量为2.0%～2.4%。

2.2灰分含量确定依据

3PE防腐料用于埋地钢质油气管道防腐时，由于地理环境复杂，材料的耐环境应力开裂性能非常重要，关系到油气管道的安全及使用寿命。研究发现，灰分含量对防腐料的耐环境开裂性能有着显著影响。项目组收集了两种典型的市售3PE防腐专用料，并对照国家标准GB/T 23257《钢质管道聚乙烯防腐层》，对原料的相关性能指标进行了测试，结果见表3。