（中石化炼化工程集团洛阳技术研发中心，河南 洛阳 471003）

摘 要：“双碳”背景下石油石化行业进入了低碳转型发展期，提升防腐保温质量是实现企业“双碳”目标的途径之一。中国石化建立了以“全生命周期总成本最低”为目标的防腐保温质量提升管理体系，制定了炼化企业防腐保温应用与管理等方面的管理制度和技术规范。结合防腐保温质量监督工作，分别从防腐保温的设计、施工、验收、运维等过程分析影响工程质量的关键环节、技术指标及控制措施，助力炼化企业防腐绝热工程质量水平全面提升，实现全生命周期降本增效，确保生产装置安稳运行。 

关键词：防腐涂层，保温工程，质量管理，关键环节，控制措施

1　前 言

炼化设备和管道防腐涂层的破坏及保温层下腐蚀的发生对企业长周期安全稳定运行造成了极大的挑战，同时设备和管道的散热损失在装置能耗中占有较大的比例^[1-3]。目前，关于管道防腐涂层、保温层、防潮层、保护层材料及其制品的性能都有明确的要求和选用规定，防腐保温的工程设计、施工、验收也有相应的标准和规范。但是在实际使用过程中，管道保温层会因为最初施工质量问题或恶劣天气的侵蚀，导致保温效果不佳，企业能耗增加，严重时出现因保温层下腐蚀引起的安全事故^[4-6]。

为了提升防腐保温工程质量和管理水平，中国石化炼油事业部基于炼化企业防腐保温应用现状的现场调研与测评结果，结合炼化企业的需求及建议，以“安全、低碳、环保，全生命周期总成本最低”为原则，制定防腐保温工程质量目标：①新建、扩建、改建项目中设备、管道和钢结构外防腐涂层的设计使用年限不低于15年；检维修工程项目涂层的设计使用年限不低于10年。②新建、扩建、改建、检维修项目中设备和管道绝热工程设计使用年限不低于10年^[7]。同时，基于防腐保温工程的质量目标组织洛阳技术研发中心牵头编写了相应的技术管理要求和技术规范，结合防腐保温质量监督工作，实现防腐保温的设计、施工、验收、运维等过程全生命周期管理，显著地提升了炼化企业防腐保温工程质量和管理水平^[8-9]。

2　防腐保温质量现状及主要问题

2.1 防腐工程质量现状及问题

中国石化炼油事业部组织洛阳技术研发中心开展了炼化企业防腐保温质量现状调研及量化测评研究。针对炼化企业生产装置和储罐进行防腐工程质量调研测评，共涉及8家炼化企业的32套生产装置（设备、管道和钢结构）、16台轻质油品储罐，测试项目包括老化评级、附着力和涂层厚度3个方面^[10]。现场测评结果表明各企业油漆涂层的应用情况及效果较差，整体测评得分相对偏低，大多数企业得分低于60分（满分100分），其中老化评级得分最低（平均分为老化评级总分的24.7%），其次为涂层干膜厚度（平均分为干膜厚度总分的32.6%），附着力得分相对较好（平均分为附着力总分的60.6%）。防腐工程质量问题主要集中在四个方面。

（1）管理环节：炼化企业防腐工程管理制度不健全，存在内容较为简单、可操作性性差等情况；同时企业缺乏油漆涂层的专职管理人员，相关人员的专业知识匮乏。

（2）涂装施工：存在的主要问题涉及到管理、技术、运行、修复及监理等各环节，关键在原材料选用、施工、运行、修复等各个作业环节把关不严。

（3）运行环节：基于炼油装置的老化评级结果分析，防腐蚀涂层老化评级3级以上的数量约占测评总数量的80%以上，老化评级为5级的数量约占测评总数量的50%。防腐蚀涂层老化程度为5级的原因在于底层处理不达标，边缘转角处漏涂，局部积水，焊缝区域未做合理处理导致开裂、剥落，涂层年久失修、粉化严重等。

（4）费用投入：防腐蚀涂层的费用投入主要包括涂料费用、施工费用（人工费为主）及技术措施费用（如脚手架等）。整体来看，涂料费用占防腐蚀涂层总费用的25%~33%，防腐蚀涂层的第一次投入费用虽然不高，但是后期运行维护费用较多且修复质量和效果较差。

2.2 保温工程质量现状及问题

保温工程质量效果现场测评涉及10家企业的50套生产装置共561根管道保温，测评结果表明管道保温散热损失超标严重，其中约有52%管道保温散热超过国家标准，散热损失量超标在50%以上的管道占超标管道数的57.2%。保温工程质量问题主要集中在四个方面。

（1）设计环节：与国际先进水平相比，保温材料设计厚度偏薄，导致企业整体能耗偏高。保温材料单一，其中软质保温材料多年运行后在水平管段普遍出现“下沉现象”，致使管道上下保温材料分布不均匀；硬质保温材料连接处存在热通道和局部过热点，导致管线散热损失增加。

（2）施工环节：主要包括施工周期短，施工质量难以保证；保温损坏后的修补，达不到原施工质量水平。

（3）运行环节：管道震动、冷热位移、外力碰撞、台风或踩踏等导致保护层开裂或损坏，使保温层进水、透气，保温材料进水后导热系数会迅速增大，导致管道表面散热损失增加。阀门、管托、管廊上的支撑处等异型管件保温结构开裂、变形、破损，保温效果差，加大了散热损失。

（4）管理环节：各企业管道保温基础档案资料管理有待进一步规范和完善；并且缺乏管道保温能效的定期散热量监测、分析报告，散热量状况检测基本未做或未按标准做。

3　防腐工程质量的关键环节及控制措施

3.1 技术方案

施工技术方案是防腐工程实施过程各参与方共同遵守的准则，也是确保防腐工程满足质量要求的重要文件。通常施工技术方案包含工程概况、工作范围、编制依据、涂层体系配套、表面处理、涂料的检验与混合、涂装施工、施工质量控制点、交工验收、成品保护、安全要求、应急预案等内容。其中涂层体系配套中须包含各道类型、厚度及总干膜厚度要求；施工过程及完工检查按照A、B、C三级质量检查控制点制度执行，即C点施工单位自检，B点施工单位与监理共检；A点施工单位、监理及业主共检，具体内容及要求见表1。

表1  防腐工程项目质量检查控制点明细

施工技术方案编制完成后，由业主组织施工承包商、涂料供应商和监理等所有与工程有关的各方参加施工前会议，确保各方对施工方案中的要求及职责等内容有充分的认知和了解，讨论其中可能存在的错误或模糊之处，经各方共同审查认可、审批后，方可组织实施。

3.2 施工过程

涂装施工是防腐工程质量控制的重要环节，主要包括原材料入场检查、表面处理、施工环境、涂料的混合与稀释、涂装施工和过程质量检查等方面，各环节具体内容如下。

（1）原材料入场检查：涂料进场后由施工单位负责对原材料进行检查并形成记录，主要检查内容包括原材料类型批次、质量证明文件、生产日期、开桶后的外观状态等，避免出现涂料的领错、过期使用、结块严重等情况。

（2）表面处理：表面处理的方法和等级要求应从环境因素、涂层设计使用年限、涂料类型、施工可行性等方面考虑。钢材喷（抛）射除锈后的表面粗糙度Rz宜为40μm~75μm，且不大于涂层总干膜厚度的1/3。涂层维护过程中，针对仅面漆出现粉化或失效的部位，宜采用高压水冲洗清理至完好的涂层，之后用粗砂纸进行拉毛处理。当涂层小面积出现失效或锈蚀时，应针对失效或锈蚀部位采用动力工具清理表面至St3级，针对旧涂层的部位，采用动力工具打磨成坡口的过渡区，并将暴露出基材的损坏点周边至少50mm的良好涂层进行拉毛处理。处理效果如图1所示。

图1  涂层维护表面处理效果示意图

（3）施工环境：涂装施工前，施工单位应进行环境监测并形成记录。施工环境要求为温度5～40℃，相对湿度应低于85%，当施工环境不能满足要求或遭遇大风、雨、雪天气时必须停止施工，或采取通风、加温、除湿等相应的环境控制措施。

（4）涂料的混合与稀释：涂料在使用前应采用动力工具充分搅拌并混合均匀。稀释剂的最大加入量不得超过涂料产品说明书中的规定量。水性涂料稀释用水必须为纯净水，且必须在混合A/B组分后加水，保证一次加注到位。

（5）涂装施工

边角、焊缝及其他特殊结构部位由于锐边的边角效应，涂料干燥过程中发生收缩覆盖锐边的漆膜会被拉开造成锐边的漆膜厚度偏低，影响涂层的防护效果。涂刷每道漆之前，应针对所有边缘处、角落、缝隙处和焊缝处等部位进行预涂并形成检查记录，之后再统一涂刷，如图2所示。

图2  预涂效果及检查示意图

当进行涂层维护施工时，应先使用高压压缩空气等措施彻底清除被涂面的粉尘，之后采用毛刷对打磨至底材的部位进行预涂，预涂完成后再进行统一涂装，并确保干膜厚度达到设计要求，最终形成连续、均匀、平滑的保护层，如图3所示。

图3  涂层维护方法示意图

3.3 管理监督

加强承包商和施工人员管理可以有效保障防腐工程质量，主要从质量保证、培训考核、标识化管理、专业指导等方面开展工作。

（1）签订质保协议：为督促承包商提高施工能力、确保防腐工程质量，企业可与承包商签订防腐工程质保协议，并明确在质保期限内，若由于施工因素导致涂层失效，由承包商无偿进行修复。

（2）施工人员培训及考核：由于防腐工程施工队伍人员流动较大、一线人员技术水平参差不齐，企业和承包商加强人员的培训及考核，确保各项质量要求传达、落实到位。通过笔试和实操测试评价承包商施工能力，为通过人员颁发许可证，确保能力达标才能上岗。

（3）标识化管理：在防腐工程完工后要求承包商设置工程标识牌，内容包括施工单位、完工日期、质保期及责任人等，信息明确、责任到人，对承包商起到有效的督促作用。

（4）专业技术支持：国内某炼化企业在全厂大检修期间委托洛阳技术研发中心提供防腐保温工程专业技术支持。首先，在大检修开始前，针对防腐工程施工方案的指导与审查并开展专业知识培训，同时编制企业防腐工程质量控制要求，明确项目各参与方的工作职责。其次，在施工过程中安排专职人员提供现场技术支持，联合监理公司开展施工环境监测、表面处理指导与效果检查、预涂检查及道间质量检查等工作，针对施工过程中发现的各类问题以日报、周报的形式进行汇总、通报，并跟踪整改落实情况，并最终在大检修结束后开展完工质量检查。具体工作内容如图4所示。

图4  炼化企业大检修期间防腐专业技术支持工作内容

4　保温工程质量的关键环节及控制措施

4.1 设计与材料

设计是确保保温工程质量的源头。首先选材要正确，应根据介质温度选用相应的保温材料；其次保温层厚度要适宜，实现保温层投资收益最大化；三是结构要合理，根据应用场合选择合适的保温结构^[11]。

（1）保温材料：保温材料性能是影响工程质量的重要因素，需要关注导热系数、憎水性、防火等级、使用温度等性能参数，特别是憎水性指标的检测。从27家炼化企业使用最多的硅酸铝针刺毯检测结果来看，多数企业使用的硅酸铝针刺毯憎水性不达标，不能满足憎水率98%的要求。建议采购保温材料时抽检憎水性指标，减少保温材料浸水后性能衰减及发生保温层下腐蚀的可能性。

（2）保温层厚度：保温材料选定以后，保温层的厚度对保温效果有决定性的作用。如果保温厚度偏薄，则散热损失大；若偏厚，则投资成本较高。保温经济厚度是设备及管道保温后年散热损失费用与投资年分摊费用之和最小时的保温层厚度，具有最佳的经济效益^[12]。建议保温厚度由设计部门制定和审查，宜采用经济厚度，确保改造后散热损失达标。《中国石化防腐绝热质量提升工程规定》要求新建保温工程的蒸汽管道保温宜优先选用经济厚度，其他管道保温根据支撑结构、占地面积等因素综合考虑选用。

（3）保温结构：保温结构合理，可以有效避免热通道和局部过热的现象。一般而言，设计温度t≤250℃时，宜采用岩棉制品；设计温度250℃＜t≤400℃时，宜采用“硅酸铝制品”、“硅酸铝+岩棉”或“硅酸钙+岩棉”双层异材结构；设计温度t＞400℃时，宜采用“硅酸铝制品”、“纳米气凝胶毡+硅酸铝”或“纳米气凝胶毡+硅酸钙”双层异材结构。保温材料的管壳制品具有较好的结构稳定性，公称直径≤350mm管道的保温材料宜选用硬质或半硬质管壳。如图5为毯状材料与管壳材料施工效果对比，从图中可以看出，使用管壳类保温材料，成型好、易施工、贴合紧密。

图5 毡状材料（左）与管壳材料（右）施工效果对比

对于需要跨越已保温的设备与管道，设计时必须设置通道，避免人员踩踏保温管道，造成成品损坏，如图6所示。

图6 新建保温管道踩踏变形

4.2 施工过程

保护层和保温层施工是决定保温工程质量的关键环节，应严格按照标准要求施工，并吸收借鉴行业优秀做法，提升保温工程质量。

（1）保温层施工：保温层捆扎应满足标准要求，使用双股铁丝，硬质绝热制品捆扎间距应不大于400mm，半硬质绝热制品捆扎间距应不大于300mm，软质绝热制品捆扎间距不应大于200mm。每块绝热制品上的捆扎道数不得少于2道；软质绝热制品两端50mm范围内应各捆扎1道。如图7所示，纵向接缝位置应在两侧水平线上下45°范围内。保温层施工时，同层应错缝，上下层应压缝，其搭接长度不应小于100mm。保护层采用搭接或插接时，纵缝应为30～50mm，环缝不应小于50mm。

图7 保温层纵向允许接缝位置示意

（2）保护层施工：卧式设备和水平管道保护层纵向接缝应布置在水平中心线两侧下方15°～45°的范围内，且缝口应朝下，如图8所示；相邻纵缝应错开形成相互交错平行的直线；多条纵缝时，纵缝应偏离垂直中心线位置；当纵向接缝区域有障碍时可避开障碍，但不得形成朝天或朝地接缝^[13]。

        图8 保护层接缝位置错误布置（左）与正确布置（右）

针对大管径、高温管线（>350℃）及高处悬空部位的弯头，应保证弯头虾米腰片数符合设计要求，并应采用在弯头保护层外圆部位内衬铝条背带，将虾米腰各片用铆钉联成一体，如图9所示，有效避免弯头保护层开裂、进水，确保保温效果，延长保温寿命。

图9 虾米腰开裂（左）与背带结构（右）

三通、阀门等异形件保护层下料尺寸不准确、接缝过大且未涂胶，下雨容易进水造成保温材料失效及保温层下腐蚀，不利于长周期运行。建议在施工现场设立直观、形象的“样板管道”，如图9所示，使不同施工水平的施工队伍有优秀的施工样本作为参照，促进施工质量提高。

图9 三通、阀门等异形件保护层开裂（左）与样本管道（右）

4.3 管理监督

通过质量测评监督可以有效实现保温工程质量控制，主要从过程管控、责任追溯、培训考核、专业指导等方面开展工作。

（1）过程管控：严格把控施工过程，强化隐蔽工程检查，明确检查内容，量化具体指标，完善检查记录，上一道工序检查合格方可进入下一工序。同时，认真落实问题整改，对照检查出的问题，举一反三，并及时整理问题整改记录，避免相同问题重复发生。

（2）施工人员培训及考核：由于保温工程施工队伍人员流动大、技术水平参差不齐，企业和承包商应加强施工人员的培训及考核，按照中石化SH/T 3522-2017《石油化工绝热工程施工技术规范》要求对施工人员进行施工前培训和实操考核，考核合格取得准入证，方能进行施工作业，确保各项质量要求传达落实到位。

（3）责任追溯：为确保工程质量，企业可与承包商签订保温工程质保协议，明确在质保期限内，由承包商无偿进行修复。并在保温工程完工后要求设置工程标识牌，注明施工单位、完工日期、质保期及责任人等信息，以便有效进行责任追溯，对承包商及施工单位进行有效督促。

（4）专业指导：在施工和检修前，委托专业机构指导与审查保温工程施工方案，开展专业知识培训。在施工过程中提供现场技术支持，开展施工过程质量检查，针对施工过程中发现的各类问题进行汇总和通报，并及时进行整改落实，通过专业指导有效保障保温工程质量。

5　结 语

炼化企业防腐保温工程质量水平提升是贯彻对标一流、高质量发展理念，落实企业“双碳”目标的重要一环。中国石化建立了以“全生命周期总成本最低”为目标的防腐保温质量提升管理体系，通过开展防腐保温工程质量提升与监督工作，显著地提升了炼化企业的监管意识、承包商的责任心，从涂层配套、保温结构设计、原材料质量检查、隐蔽工程记录、施工过程控制、整改维修记录、完工验收及过程资料等方面全方位提升。但是，从现场情况来看，两端捆扎间距、纵向接缝位置、局部漏涂、表面流挂、预涂等施工问题仍然存在，施工承包商应向具体施工人员加强关键环节技术交底，监理、企业应加强抽检，共同提高施工质量，杜绝类似问题重复出现。

防腐保温工程的质量提升是一项长期工作，需要业主、原料供应商、施工承包商、监理等各方的共同努力。同时应建立长效的监督评价机制，从设计、原材料、施工过程控制、质量验收、检维修等方面对油漆保温项目进行全面监督、检查及指导，及时总结并共享各企业优秀管理经验和防腐保温失效典型案例，助力炼化企业防腐绝热工程质量水平全面提升，实现全生命周期降本增效，确保生产装置安稳运行。

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基金项目：中国石化科技开发项目（CLY19141，CLY21055）。

作者简介：段永锋（1979-），男，教授级高工，硕士，2004年毕业于中国石油大学（华东），主要从事石油化工及煤化工设备防腐蚀研究、技术开发和服务工作。