王 洋 石 斌 滿明石 李春偉

摘要:輸油管道的使用優(yōu)點(diǎn)日益突出,埋地管道的腐蝕嚴(yán)重影響其使用壽命和所輸油品質(zhì)量,甚至造成泄漏污染環(huán)境。文章通過對(duì)金屬管道的腐蝕機(jī)理分析,了解腐蝕發(fā)生的原因,提出有效的防護(hù)措施。

關(guān)鍵詞:輸油管道;腐蝕;防止

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,管道輸油的優(yōu)點(diǎn)日益突顯出來。輸油管道基本上都采用碳素鋼無縫鋼管、直縫電阻焊鋼管和螺旋焊縫鋼管。輸油管道的敷設(shè)一般采用地上架空或埋地兩種方式。但無論采用那種方式,當(dāng)金屬管道和四周介質(zhì)接觸時(shí),由于發(fā)生化學(xué)作用或電化學(xué)作用而引起其表面銹蝕。這種現(xiàn)象是十分普遍的。金屬管道遭到腐蝕后,在外形、色澤以及機(jī)械性能方面都將發(fā)生變化,影響所輸油品的質(zhì)量,縮短輸油管道的使用壽命,嚴(yán)重可能造成泄漏污染環(huán)境,甚至不能使用。由于金屬腐蝕而引起的損失是很大的,因此,了解腐蝕發(fā)生的原因,采取有效的防護(hù)措施,有著十分重大的意義。

埋地鋼質(zhì)輸油管道在長(zhǎng)期的輸油運(yùn)行過程中由于輸送介質(zhì)的影響,會(huì)對(duì)管道主體造成嚴(yán)重的腐蝕,致使管道存在潛在的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。利用先進(jìn)的導(dǎo)波檢測(cè)手段對(duì)沿線的重點(diǎn)地穿越、跨越及管線低點(diǎn)閥室情況進(jìn)行檢測(cè),通過對(duì)管道的防腐層及陰極保護(hù)做全面檢測(cè)與評(píng)價(jià),全面掌握管道的腐蝕狀況,對(duì)下一步運(yùn)行提出合理化運(yùn)行方案。

1 輸油管道腐蝕狀況陰極保護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)

1.1 陰極保護(hù)原理

由于金屬本身的不均勻性,或由于外界環(huán)境的不均勻性,都會(huì)在金屬表面形成微觀的或宏觀的腐蝕原電池。

1.2 鋼質(zhì)管道腐蝕檢測(cè)手段

目前,通常情況下,對(duì)于鋼質(zhì)管道腐蝕狀況檢測(cè)手段主要采用常規(guī)參比電極法、CIPS(密間隔電位測(cè)試)、DCVG(直流電壓梯度法)法三種。

1.3 輸油管道不停輸密間隔電位檢測(cè)

密間隔電位測(cè)量是國(guó)外評(píng)價(jià)陰極保護(hù)系統(tǒng)是否達(dá)到有效保護(hù)的首選標(biāo)準(zhǔn)方法之一。檢測(cè)是在有陰極保護(hù)系統(tǒng)的管道上通過測(cè)量管道的管地電位沿管道的變化(一般是每隔1～5m測(cè)量一個(gè)點(diǎn))來分析判斷防腐層的狀況和陰極保護(hù)是否有效。測(cè)量時(shí)得到ON/OFF兩種管地電位。

測(cè)量時(shí)在陰極保護(hù)電源輸出線上串接斷流器,斷流器以一定的周期斷開或接通陰極保護(hù)電流,從一個(gè)陰極保護(hù)測(cè)試樁開始,將尾線接在樁上,與管道連通,操作員手持探杖,沿管線每間隔大約3m測(cè)量一點(diǎn),記錄每個(gè)點(diǎn)的ON/OFF電位,得到沿管道長(zhǎng)度方向的管對(duì)地電位間兩條曲線。

為了去除其他電源的干擾,直流電壓梯度法(DCVG)測(cè)試技術(shù)采用了不對(duì)稱的直流信號(hào)加在管道上。由一個(gè)安裝在陰極保護(hù)電源陰極輸端的周期定時(shí)中斷器控制。

2 輸油管道腐蝕種類

根據(jù)金屬腐蝕過程的不同點(diǎn),可以分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種。

2.1 化學(xué)腐蝕單純由化學(xué)作用而引起的腐蝕叫化學(xué)腐蝕。例如,金屬裸露在空氣中,與空氣中的O2、H2S、SO2、CI2等接觸時(shí),在金屬表面上生成相應(yīng)的化合物。通常金屬在常暖和干燥的空氣里并不腐蝕,單在高溫下就輕易被氧化,生成一層氧化皮,同時(shí)還會(huì)發(fā)生脫碳現(xiàn)象。此外,在油品中含有多種形式的有機(jī)硫化物,環(huán)烷酸它們對(duì)金屬輸油管道也會(huì)產(chǎn)生化學(xué)腐蝕。

2.2 電化學(xué)腐蝕當(dāng)金屬和電解質(zhì)溶液接觸時(shí),由電化學(xué)作用而引起的腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。它和化學(xué)腐蝕不同,是由于形成了原電池而引起的。金屬管道與含有水分的大氣,土壤、湖泊、海洋接觸。這些介質(zhì)中含有CO2、SO2、HCI、NaCI及灰塵都是不同濃度的電解質(zhì)溶液,金屬本身由于含有雜質(zhì),由于鐵元素和雜質(zhì)元素的電位不同,所以當(dāng)鋼鐵暴露于潮濕空氣中時(shí),由于表面的吸附作用,就使鐵表面上覆蓋一層極薄的水膜。水的電離度雖小,但仍能電離成H+離子和OH-離子,在酸性介質(zhì)的大氣環(huán)境中H+的數(shù)量由于水中溶解了CO2、SO2等氣體而增加。因此,鐵和雜質(zhì)就似乎放在含有H+、OH-、HSO3-等離子的溶液中一樣,形成了原電池。鐵為陽(yáng)極,雜質(zhì)為陰極。由于鐵和雜質(zhì)緊密地接觸,電化學(xué)腐蝕作用得以不斷進(jìn)行。鐵變成鐵離子進(jìn)入水膜,同時(shí)多余的電子移向雜質(zhì)。水膜中的Fe2+離子和OH-離子結(jié)合,生成Fe(OH)2附著在鐵表面,這樣鐵便很快遭受腐蝕。該腐蝕實(shí)際上是在酸性較強(qiáng)的情況下進(jìn)行的。在一般情況下,假如鐵表面吸附的水膜酸性很弱或是中性溶液,則在陽(yáng)極也是鐵氧化成Fe2+離子,在陰極主要是溶解于水膜中的氧得到電子:陽(yáng)極2Fe=2Fe2++4e陰極O2+2H2O+4e=4OH-,所以介質(zhì)中不僅H+離子能引起金屬腐蝕,含有氧時(shí)也能腐蝕。

2.3 腐蝕的防止地下管道的腐蝕主要有電化學(xué)腐蝕、雜散電流腐蝕和微生物的腐蝕等。影響金屬腐蝕的因素包括金屬的本性和外界介質(zhì)兩個(gè)方面。就金屬本身來說,金屬越活潑就越輕易失去電子而被腐蝕。外界介質(zhì)對(duì)金屬腐蝕的影響也很大,假如金屬在潮濕的空氣中,接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液,都易于腐蝕。

3 輸油管道的防腐一般采用如下方法:

3.1 上管道外防腐根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn),普遍認(rèn)好以紅丹油性防銹漆、紅丹醇酸防銹漆等作底漆。這些漆防繡性能好,與鋼鐵表面附著力強(qiáng)。施工現(xiàn)場(chǎng)用樟丹和清油現(xiàn)配,要把握好比例:一般按下面比例配制:樟丹56.6%、清油37.8%。另外,加汽油或煤油5.6%左右,以利調(diào)和快干。待底漆干燥后,均勻涂刷兩遍面漆。面漆材料有很多種,但使用較多的為鋁粉漆。鋁粉漆漆膜平滑、堅(jiān)韌、附著力強(qiáng),并有金屬光澤。施工現(xiàn)場(chǎng)配制時(shí),其配比為:鋁粉:清油或清漆:溶劑汽油。

3.2 埋地管道的防腐絕緣

3.2.1 內(nèi)防腐由于油品的潔凈度不同,油品中仍殘留一些雜質(zhì),水分、微生物,前面也提到過,因?yàn)檫@些殘留物的存在,管道內(nèi)壁也會(huì)形成原電池,造成腐蝕,產(chǎn)生的銹片將嚴(yán)重影響油品質(zhì)量。一般內(nèi)防腐采用036耐油防腐涂料。該涂料化學(xué)穩(wěn)定性好,機(jī)械性能高,不污染油品,使用方便。施工中要求對(duì)底材處理,用噴丸除銹,質(zhì)量應(yīng)達(dá)到國(guó)標(biāo)Sa2.5級(jí)。做兩道036-1底漆,再涂?jī)傻?36-2面漆。按規(guī)定嚴(yán)格控制涂漆厚度。

3.2.2 外防腐埋地管道的防腐絕緣,一般分三級(jí);當(dāng)土壤電阻率<20Ω時(shí)采用特加強(qiáng)絕緣;20Ω≤當(dāng)土壤電阻率<50Ω時(shí)采用加強(qiáng)絕緣;當(dāng)土壤電阻率≥50Ω采用普通絕緣;施工中按國(guó)標(biāo)除銹,采用環(huán)氧煤瀝青和玻璃絲布進(jìn)行防腐絕緣,其耐油性,耐細(xì)菌腐蝕性和優(yōu)異的抗陰極剝離性,適用于各種環(huán)境。

4 埋地管道的電化學(xué)保護(hù)除了上述涂料防腐保護(hù)外,還可以配合犧牲陽(yáng)極保護(hù)。在電化學(xué)腐蝕中,金屬電位高的為陰極,電位低的為陽(yáng)極,電流從高電位到低電位,低電位金屬失去電子而被氧化,產(chǎn)生腐蝕。如找出另外一些金屬的電位比管道低,這些電位較低的金屬失去電子而被腐蝕。保護(hù)了埋地管道,這種做法叫犧牲陽(yáng)極保護(hù)。一般采用鎂陽(yáng)極和鋅陽(yáng)極。具體做法按著《埋地剛質(zhì)管道犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)范》執(zhí)行。

參考文獻(xiàn)

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