摘要：从涂层结构、原材料指标、涂装工艺评定、表面处理及涂装要求、涂装质量检验等方面，对比分析了国内外管道熔结环氧粉末外涂层技术规范及标准，建议 CSAZ245.20 和 ISO 21809-2 修订国内相关标准。建议限制环氧粉末原材料含水量的测试方法；适当提高阴极剥离技术指标的要求；钢管表面处理及涂装要求参考借鉴 NACE RP0394 标准的具体规定；涂装工艺评定，增加对环氧固化度和界面杂质含量的相关规定，增加对涂层长期高温阴极剥离试验的要求；涂装质量检验，增加对环氧固化度、热特性、24 h 热水浸泡附着力、界面杂质含量等的检测频次要求，以及对喷涂压力监控质量进行检验的规定；增加针对低温环氧粉末的相关要求。
关键词：管道；熔结环氧粉末；FBE防腐涂层；标准
熔结环氧粉末，简称 FBE，其具有优良的机械性能及抗腐蚀、耐老化性能，因而被选择应用于全球逾20*104km 管道。双层熔结环氧粉末系统（DSP）为提高单层环氧粉末在施工中的抗机械损伤性能和抗岩石划伤能力发展而来，其与阴极保护系统匹配好，耐水性能和抗冲击性能得到显著改善。基于国内外相关标准的对比分析，进一步提高管道熔结环氧粉末外涂层的产品性能，完善生产过程的质量控制，对提高国内管道熔结环氧粉末涂层的防腐效果和长期使用安全性具有重要意义。
1 国内外标准
1.1 国外标准
CAS Z245.20-06《钢管熔结环氧外涂层》针对 6 种涂层系统，规定了在涂敷工厂内对钢管外壁涂敷熔结环氧树脂覆盖层的质量鉴定、涂敷、检测、试验、装运和物料储存等要求
[1]。ISO 21809.2-2007《石油天然气工业——用于管道输送系统的埋地和水下管道的外层 第二部分：熔结环氧涂层》规定了对石油天然气工业管道运输系统的焊接及无缝钢管用单层熔结环氧涂层在工厂预制涂层的质量、施工、测试和搬运等要求，不适用于玻璃化转变温度超过 120 ºC 的高温涂层、三层或多层聚乙烯及聚丙烯涂层的熔结环氧底漆[2]。NACE RP0394-2002《工厂涂装熔结环氧树脂管道外涂层的涂装施工、性能和质量控制》规定了工厂涂装熔结环氧树脂（FBE）管道外涂层及保障涂层性能的基本要求，给出了 FBE 管道涂层的验收和质量控制方法，并为正确涂敷、识别检验及修补提供指南[3]。
1.2 国内标准
SY/T 0315 － 2005 《 埋 地 钢 质 管 道 单 层 环 氧 粉 末 技 术 标 准 》 参 考 加 拿 大 国 家 标 准CAN/CSA–Z245.20-2002 制定，规定了以熔结环氧粉末涂料作为成膜材料的埋地钢质管道外涂层的要求[4]。
Q/SY 1038－2007《埋地钢质管道双层熔结环氧粉末外涂层技术规范》结合双层环氧粉末涂层的现场应用经验和应用技术研究成果，参考国外相关标准制定，适用于以双层环氧粉末涂层作为钢制管道外涂层的设计、施工及验收[5]。
2 对比分析
2.1 涂层结构系统
CSA Z245.20-06 涉及 6 种涂层系统：系统 1A，玻璃化转变温度小于或等于 110 ℃的单层熔结环氧涂层；系统 1B，玻璃化转变温度大于 110 ℃的单层熔结环氧脂涂层；系统 2A，具有防腐层和保护性外涂层的双层熔结环氧涂层；系统 2B：具有防腐层和耐磨外涂层的双层熔结环氧涂层；系统 2C，具有防腐层和防滑外涂层的双层熔结环氧涂层；系统 3，在防腐层和外护涂层上施加防滑外涂层的三层熔结环氧树脂涂层。
国内熔结环氧粉末涂层系列单一。SY/T 0315－2005 规定熔结环氧粉末涂料作为成膜材料的埋地钢质管道单层环氧粉末外涂层的要求，与 CSA Z245.20-06 中 1A 涂层的要求相对应。关于涂层厚度，加拿大标准明确规定，对于多层 FBE 涂层体系，每层涂层厚度应符合生产商的规定值，且最小厚度 250 μm；对于单层涂层系统，不仅规定了涂层厚度的平均值，而且规定了最小值。国内标准则只规定了涂层的最小厚度，Q/SY 1038－2007 规定了底/面层厚度比为 1:2～1:1.5（表 1）。
2.2 原材料性能指标
环氧粉末原材料的技术指标决定着环氧粉末涂层性能的优劣。国外技术标准对环氧粉末原材料技术指标的规定，通常强调满足生产商的要求或限制与要求的偏差（表 2）。对于环氧粉末，加拿大标准 CASZ245.20-06 规定了水含量的测试方法，采用滴定法抑或失重法由粉末生产商自行决定；ISO 21809.2-2007和国内 Q/SY 1038－2007 均规定检测挥发分含量质量分数采用失重法，且测试要求相同，即在 105 ℃烘 2h 后降至室温测量，间隔 1 h 后再反复称量计算；SY/T 0315－2005 根据 GB/T 6554－2003 的测试方法，分别在 105 ℃烘 1 h 和在 230 ℃烘 5 min，冷却至室温称重计算。此外，国内标准要求测试磁性物含量，且要求磁性物含量≤0.002%。NACE RP0394 和 API RP 5L9 还对潜在反应热量和使用寿命提出要求[6]。FBE粉末的活化性能以胶化时间来判断，Q/SY 1038－2007 对胶化时间与固化时间的要求，除需满足粉末生产商的规定指标外，还有具体的时间指标限定。
2.3 实验室涂装试件涂层相关要求
CAS Z245.20-06 规定，对多层 FBE 涂层系统，宜实验室涂覆两个试件，一个为防腐涂层试件，另一个为全涂层系统，涂层涂敷和固化温度采用粉末生产商的推荐值，且不应超过 275 ℃。Q/SY 1038－2007 规定固化温度采用粉末生产商的推荐值，且不应超过 260 ℃。这些要求的任何偏离，都会降低粘结性能。与国外标准相比，国内对单层 FBE 用环氧粉末的要求严格得多，且对实验室涂装试件涂层的电气强度、体积电阻率、耐磨性、耐化学腐蚀等性能提出要求，但阴极剥离指标要求低于国外要求。国内标准不要求进行长期高温阴极剥离性能试验，只要求进行 24 h 或 48 h 阴极剥离试验，而 NACE RP0394 则要求进行 65 ºC下 28 d 长期高温阴极剥离试验（≤8 mm）。此外，Q/SY1038－2007 规定进行耐划伤性能试验，但不要求进行涂层弯曲 28 d 后的阴极剥离试验。
2.4 表面处理与涂装要求
钢管表面处理效果是影响环氧粉末防腐层性能的关键因素。FBE 对钢管表面存在的各种污染很敏感，油脂、盐分、灰尘和浮锈等均可导致粘结失效。国内标准明确规定了表面处理等级、锚纹深度、钢管表面可溶盐分含量的等级及测试要求，对灰尘的级别只提到清扫干净，而 ISO 21809 明确规定应根据 ISO 8502-3（压敏带法）测试表面清洁度，最大允许等级是 2 级。相对而言，国外对钢管表面盐分含量的控制更加严格，规定不高于 20 mg/m2；NACE RP0394 对清洗和化学处理的要求更加严格，如酸洗后用高压水冲洗管道表面的酸液，高压水的出口压力至少达到 220 kPa,冲洗后管道表面 pH 值介于 6～7.5 之间，且每 2 h 检测一次（表 3）。
关于粉末回掺，Q/SY1038－2007 明确规定回掺质量分数依粉末和涂层性能检验结果确定，且≤10%；SY/T 0315－2005 无相关规定规定。API RP 5L9-2001 明确规定，粉末回掺量由涂敷商和业主商定。ISO 21809允许粉末回掺，但磨料质量需要满足 SSPC-AB 1、SSPC-AB 2 和 SSPC-AB 3 的要求。同时，国外标准还包含喷沙除锈后需要研磨及最大打磨面积等相关规定，ISO 21809 规定最大打磨面积为每单位长度 10 cm2；NACE RP0394 规定最大打磨面积为每单位长度 0.09 m2，且每段钢管的最大总打磨面积小于 0.2 m2或小于钢管总表面积的 2％。关于钢管表面处理及涂装要求，相对而言，NACE RP0394 的要求最严格和细致，但对灰尘度无要求。
2.5 涂装工艺评定
关于环氧粉末固化度和界面杂质含量，国外标准均对提出了具体要求，而国内标准均无相关规定（表4）。国外文献指出，利用涂层的短期阴极剥离试验预测其长期粘结性能并不可靠，FBE 涂层需要进行 28 d高温水浸泡试验，已证实该试验可以合理预测涂层的长期性能[7]。国内标准不要求长期高温阴极剥离性能试验，只要求 24 h 或 48 h 阴极剥离试验，而 NACE RP0394 则要求 FBE 涂层进行 65 ºC 下 28 d 的长期高温阴极剥离试验（≤8 mm）。ISO 21809 要求 FBE 涂层进行 24 h 高温水浸泡试验。国内外均规定单层 FBE抗冲击性能≥1.5 J。Q/SY1038－2007 规定了普通级和加强级防腐层耐划伤性能，对于加强级防腐层，划伤深度≤500 μm，涂层无漏点。ANSI/AWWA C213-07 对环氧涂层提出了针入度≥10%的要求[8]。
建议国内相关标准增加对环氧固化度和界面杂质含量的相关规定，增加对涂层长期高温阴极剥离试验要求，以保证涂层的长期粘接性能。
2.6 涂装质量检验
CSA Z245.20-2006 和 ISO 21809-2 对环氧固化度、热特性、24 h 热水浸泡附着力、界面杂质含量等有检测频次要求，我国标准无相关规定。NACE RP0394 明确要求用于喷砂、清理、干燥或粉末喷涂的空气至少 4 h 检测一次。
3 结论与建议
（1）对比分析了国内外标准关于钢管单层 FBE、双层 FBE 外涂层生产指标和性能试验指标相关规定的差异，建议参考最新版 CSA Z245.20 和 ISO 21809-2 修订国内相关标准，提高我国熔结环氧粉末外涂层产品的性能，保证油气管道安全可靠运行。
（2）对于环氧粉末原材料性能，建议参考国外标准限制含水量的测试方法；对于实验室涂装试件涂层的性能，适当提高阴极剥离技术指标的要求；钢管表面处理及涂装要求，建议参考和借鉴 NACE RP0394标准的具体规定；涂装工艺评定，建议国内相关标准增加对环氧固化度和界面杂质含量的相关规定，增加对涂层长期高温阴极剥离试验的要求；涂装质量检验，建议国内相关标准增加对环氧固化度、热特性、24h 热水浸泡附着力、界面杂质含量等的检测频次要求，以及对喷涂压力监控质量进行检验的规定。
（3）在生产实践中，SY/T 0315－2005 近年应用较少，Q/SY1038－2007 主要用于弯管，随着 X80 等高钢级大变形钢管的工业应用，低温环氧粉末被用于西气东输二线工程，未来势必得到更广泛的应用。因此，从节能环保的角度出发，国内相关标准需要补充低温环氧粉末的相关内容要求。
参考文献略
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