磷化工艺在海底管道防腐蚀中的应用

随着海上油气田大开发时代的到来，海底油气输送管道的用量也愈来愈大，考虑到海水腐蚀环境的恶劣性，在管线的设计文件中对防腐蚀涂层的性能提出了更高的要求。为了满足海洋管道的防腐蚀需求，在海底管道单层FBE（熔结环氧）、双层FBE和3LPE/PP（3层聚乙烯/聚丙烯）等防腐蚀涂层的生产中，均需要对抛丸除锈后的钢管基体进行磷化处理，以提高涂层的附着力和防腐蚀能力。随着我国海洋石油事业的不断发展，在深海、超深海管道上应用的5LPP/7LPP、SPU/GSPU（喷涂聚脲/玻璃聚氨脂）等防腐蚀保温结构的涂敷工艺中，钢管基体采用磷化处理工艺更是必不可少的。

钢管表面磷化处理过程是磷化液与基材通过化学和电化学反应在钢管表面形成磷酸盐覆盖膜的过程（经历电离、水解、氧化、结晶四个步骤）。磷化工艺是经国内外工业实践证明的有效改善钢管表面清洁度的化学预处理手段，不仅工艺参数控制较成熟，而且对金属基材及涂层性能改进效果也较明显。

管道防腐蚀涂敷过程中，磷化工艺通常由磷化、高压水洗、干燥三道工序组成。抛丸除锈后的钢管通过涂敷传动线，首先进入钢管磷化喷淋系统。

经过水预处理系统和二级反渗透（RO）系统制备的纯水储存于储水箱中，经气动隔膜泵、电磁流量计进入自动酸配系统，自动加药电磁隔膜计量泵根据设定的加药比例配制磷化液。

配制的磷化液经磷化喷淋室的扇形雾化喷嘴，以一定压力和流量均匀地喷淋在钢管表面，对钢管表面进行磷化，随着传动线运行，在磷化后区间经20s以上时间后进入高压清洗室和风干室。

将经过二级反渗系统的纯水加热至一定温度，以一定压力对磷化喷淋后的钢管进行清洗，清洗后钢管表面pH为6～7，高压水冲洗后采用高温热风机干燥钢管表面，避免钢管表面返锈。

磷化处理过程中产生的废水，经过“调节+中和除磷+A/OMBR”磷化废水处理工艺处理后，出水水质达到国家标准规定的排放要求。

总之，酸洗能够有效清除基材表面锚纹中残留的锈蚀痕迹、可溶性无机盐类、有机污染物及微小粉尘等，为涂料涂装提供清洁的表面；磷化工艺能够在钢管表面生成一层多孔性磷化膜，通过“抛锚效应”和抑制基材表面微电池的形成，增强涂层的附着力和耐蚀性，显著提高钢管表面处理质量。

磷化前后涂层性能检测结果显示，磷化后与3LPE涂层附着力相关的阴极剥离、弯曲试验和“X”型剥离等性能均有显著提高，这表明经过磷化处理后3LPE涂层整体附着效果良好。