管道补口防腐压敏型热收缩带是油气、输水等管道工程中接口防腐的关键材料,其失效会导致补口处腐蚀、渗漏,甚至影响管道整体寿命。其失效形式主要有密封性能失效、粘结性能失效、基材及胶层自身性能失效。通过对开挖检测的压敏胶型热收缩带的几种失效形式分析,压敏胶型热收缩带失效主要是因为不合适的安装技术、不可控的施工工艺、模糊的标准规范规定等多方原因造成的。
密封失效主要表现为热熔胶与主体管道PE防腐层及管体粘结不良两种情况。当密封失效时,外界腐蚀介质进入管道补口处,补口处出现缝隙、气泡或渗漏,同时聚乙烯层具有很高的绝缘电阻,阴极保护电流难以穿过聚乙烯层对补口处金属进行保护,造成管道补口处的金属产生腐蚀。
1、施工时收缩不充分,存在原始缝隙 / 气泡
加热不均匀或温度不足:压敏型热收缩带需通过加热使基材收缩,同时激活压敏胶的粘性。若施工时喷灯加热局部温度不够、或加热范围不全,会导致基材收缩量不足,与钢管 / 管道防腐层之间存在 “虚贴”,形成微小缝隙;若局部过热,可能导致基材局部收缩过度产生褶皱,褶皱下易留存空气形成气泡。
压敏胶未充分激活:压敏胶的粘性依赖温度,若加热温度未达到胶层激活阈值,胶层粘性不足,无法填充钢管表面微小凹坑,导致胶层与钢管之间存在微观缝隙,成为腐蚀介质通道。
施工时未排除空气:贴合时若未从补口中心向两侧均匀挤压,基材与钢管 / 原防腐层之间的空气未完全排出,冷却后形成气泡,气泡破裂后即形成缝隙。
2、后期因应力或环境变化产生新缝隙
管道热胀冷缩导致基材松弛:管道运行时因介质温度变化会发生热胀冷缩,若热收缩带基材的 “收缩记忆性” 不足,或基材弹性模量过低,会随管道伸缩逐渐松弛,与钢管之间产生间隙。
土壤沉降 / 管道位移的机械应力:埋地管道若遭遇土壤沉降、地基不均匀变形,或管道自身因介质压力产生微小位移,补口处受剪切力或拉力作用,若热收缩带基材的抗拉伸性能不足,可能被拉裂或与管道表面剥离,形成缝隙。
补口带环氧底漆失效主要表现为补口处钢管金属表面涂刷的环氧底漆漆膜不完整、底漆从金属表面上脱落,没有发挥有效的防腐蚀作用。主要原因在于底漆的抗阴极剥离性能、干膜厚度或固化程度不符合要求,易脱落或失效。
粘结失效表现为热收缩带的压敏胶层与钢管表面、或胶层与基材之间发生剥离,失去密封基础。原因与 “粘结界面处理”“胶层性能”“界面兼容性” 直接相关:
1. 钢管 / 原防腐层表面预处理不合格
表面除锈不达标:钢管补口处需除锈至 Sa2.5 级,若仅手工除锈未达标表面残留氧化皮、铁锈或焊渣,这些杂质会阻碍胶层与钢管的直接接触,导致粘结力骤降,易发生剥离。
表面有油污 / 水分:施工前若未清理钢管表面的焊接油污、冷却液,或雨天 / 高湿度环境下施工,油污 / 水分会在胶层与钢管之间形成 “隔离层”,压敏胶无法有效浸润钢管表面,粘结力大幅下降,后期遇水即易脱粘。
原防腐层边缘处理不当:补口处需与管道原防腐层搭接,若原防腐层边缘未打磨成斜坡(或斜坡角度过大),热收缩带贴合时边缘与原防腐层之间形成 “硬拐角”,胶层在此处无法紧密贴合,长期受应力后易从拐角处剥离。
2. 胶层自身性能缺陷或老化
压敏胶配方不合理:压敏胶需兼具粘性和内聚力,若配方中增粘剂比例过高,内聚力不足,胶层易因外力发生 “内聚破坏”,导致与钢管剥离;若增粘剂不足,初始粘结力低,贴合后即易脱粘。
胶层与基材 / 钢管相容性差:若压敏胶材质与热收缩带基材不兼容,或胶层与钢管表面的浸润性差,会导致 “界面破坏”。
胶层老化:压敏胶长期暴露在紫外光、高温或土壤中的化学介质中,会发生氧化、水解或交联反应,导致胶层变硬、失去粘性,最终与界面剥离。
3. 施工时粘结压力不足
压敏型热收缩带需通过 “收缩力 + 外力挤压” 使胶层紧密贴合界面,若施工时仅依赖基材收缩力,或挤压工具(如辊子)压力不足,胶层无法充分浸润钢管表面的微观粗糙面,粘结面积减少,导致粘结力不足,后期易脱粘。
目前,压敏胶型热收缩带补口施工根据底漆干燥要求有两种安装技术:“湿膜法”与“干膜法”。
“湿膜法”施工即在底漆涂刷完成后立即进行热收缩补口带的施工,“干膜法”施工即在底漆涂刷完成并实干检测后再进行热收缩补口带的施工。
由于“湿膜法”具有施工效率高的优点,目前已建大部分工程热收缩补口带采用“湿膜法”施工。“湿膜法”工艺的依托条件为热熔胶和管体PE层具有足够的粘结力且底漆自动均匀的覆盖热熔胶与钢管之间的空隙。但对在役3PE管道的开挖检测证实,“湿膜法”施工的补口很难保证形成完整的漆膜,在底漆覆盖不完整的情况下补口处往往会出现较严重的腐蚀。
“干膜法”施工的补口处实干的涂层不受热收缩带施工的影响,为补口体系提供了最后一道防线,减少了对压敏胶型热收缩带密封性的依赖,即使热收缩带出现失效,完整的底漆仍能提供防腐保护。