簡介：

    FBE和三層聚烯烴涂層材料經常被用于石油化工管道的外部腐蝕保護等應用中，并且都取得了一定的成功。但是，當采用多層涂層系統時，鋼結構焊縫范圍內則很容易發生涂層脫層/分層現象。

    FBE檔案

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    簡介

    FBE是熔結環氧的英文名稱“FUSION BOND EPOXY”的縮寫，FBE管是指在鋼管表面涂敷了熔結環氧粉末的鋼管。

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    優缺點

    FBE涂層有對鋼鐵材料粘結力強、膜完整性好、耐陰極剝離、耐土壤應力和耐磨損的優點，但其同樣也存在一些缺點，例如抵抗機械損傷的能力和耐濕熱性較差等。

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    適用環境

    FBE涂層可用于工作溫度為-30~100攝氏度的鋼制埋地管道或水下管道設施的外防腐方面。現在，熔結環氧粉末涂層技術已經是一種經過了無數驗證的涂層技術，越來越多的被用于保護鋼管等材料在埋地和大氣環境中免受外界腐蝕。

    在大多數類型的應用服務中，FBE通常會與包括聚乙烯或聚丙烯在內的多層聚烯烴（3LPO）系統一起使用，以提供更好的防腐蝕和/或絕熱效果。

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    常見問題

    所有這些涂料都具有長時期成功使用的案例記錄。然而，在安裝具有多層涂層的鋼鐵管道時，在環焊縫的裸鋼切口區域內發生涂層分層現象也是非常常見的。

當使用多層聚烯烴涂層體系時，FBE在環焊縫區域從鋼管道中脫離現象并不少見

    對過去三十年來進行的大量研究結果和文獻報道進行綜合分析，可以幫助管道制造者、管道安裝人員、涂料施加人員和管道檢查人員更好的了解這些涂料的失效原因。

    下面，我們將著重了解一些已知的失效機制和解決或者預防這一現象的一些有效措施。

    殘余應力和附著力導致的失效機理

    根據一些研究人員的結果來看，可能存在的失效機理之一是由于這類三層涂層在應用期間和之后的加熱及冷卻過程中產生了殘余應力所導致的。

    通常，涂層和鋼材會被加熱到超過392°F（200°C）的溫度，隨著管道逐漸冷卻，涂層要比下面的鋼材發生更多地收縮，但是它會通過粘附力固定在適當的位置，從而產生應力。這被認為是材料之間的熱膨脹系數（CTE）的差異所導致的。

    表1 涂層材料以及基體鋼材的熱膨脹系數

    進一步的分析表明，在多層涂層系統的FBE和鋼材在收縮區域的界面處的應力水平會有所增加。如果粘附力降低，這些力最終可能會導致FBE涂層的剝離。但是，通過減少倒角和增加FBE尾部則可以顯著減少壓力和分層的風險。

    有限元分析表明，在收縮區域的涂層結構明顯決定了FBE/鋼界面處的應力值大小。利用30度的倒角和增加FBE尾部可以明顯減輕應力

    聚烯烴的熱膨脹現象在3LPO（多層聚烯烴）涂層體系中會產生高殘余應力。發生這種情況是因為聚烯烴的吸水率低，這也就意味著即使暴露在大氣中后，其應力水平也會保持在較高的水平上。在收縮區域，聚烯烴的剝離和剪切應力較高，并且如果FBE和鋼材之間粘合力降低，則產生的應力最終就可能會導致分層現象。

    分離的出現：起始點

    分層區域的形狀看起來就像圓形水泡，這種半圓從FBE和切口區域中鋼材之間的界面開始。脫粘區域的形狀意味著這里可能存在電化學反應開始的起始點。

    從一個起始點到最終形成半圓狀

    這種蔓延的生長模式可能與交替的陽極區域（腐蝕）和陰極區域（清潔鋼）的電化學反應有關。表明可能存在兩種不同的機制：

    ● 陽極縫隙腐蝕：在涂層/鋼界面發生陽極反應，大面積的腐蝕產物迫使涂層遠離鋼板。

    ● 陰極起泡和分層：陰極反應會導致形成氫氧化物，從而破壞涂層結合。

    左邊表示的是陽極分層，右邊表示陰極分層。

    了解分離的起始點到底是是陰極還是陽極并不是十分重要。因為，解決方案是從一開始就防止發生電化學反應入手。

    預防措施

    避免管端涂層脫粘的關鍵之處是盡量減少環境暴露。對于靠近海洋的管道存儲尤其如此。最大限度地減少涂層施加，管道組裝，環焊接涂層應用和安裝之間的時間可以有效降低涂層的分層風險。長時間存放時，應使用合適的存儲技術（例如包裝，可剝離涂層或氣相抑制劑等）來妥善保護FBE /鋼界面。

    修復

    可以通過將母涂層去除掉，然后選取環焊接涂層作為代替選擇來解決FBE層的分層現象。如果分層范圍很廣，則可能需要用到專門的設備，甚至需要切割管道并重新焊接等。

    為了制作合適的環形焊縫涂裝應用，脫層的涂層必須被移除，并施加良好粘接的涂層

    總結

    在某些區域，涂層分層的最常見原因是長期暴露在環境中所導致的，特別是在海洋環境中。分離過程一般都是從FBE/裸鋼材料界面的受損區域開始，并開始形成電化學腐蝕。潛在的機理可能是電化學反應（無論是陽極還是陰極反應）。一旦暴露在環境中，降低了涂層的粘附力，其他因素如殘余應力可作為增強劑，進一步促進涂層的分層現象。

    為了盡量減少這些區域涂層分層的可能性，我們應該：

    ● 盡量使用世界一流的涂層材料和應用程序。

    ● 最大限度地縮短缺口界面暴露在大氣中的時間，對于某些特定需求需要暴露在環境中時，一定要做好預防及保護措施。

    ● 長時間存放時，應采取適當的保護措施，如包裝，可剝離涂層或氣相抑制劑等。

    ● 設計一個FBE尾部，以減少壓力的影響。

    ● 將倒角角度降低至30度。

    充分了解這些涂層的分層機理并采取相應的預防措施可以有效減少管道安裝過程中涂層分層的可能性。