祝榮江

（浙江永立建設(shè)有限公司，浙江，紹興，312000）

長(zhǎng)輸管道的腐蝕與防護(hù)

祝榮江

（浙江永立建設(shè)有限公司，浙江，紹興，312000）

長(zhǎng)輸管道的防肷是保證管道安全運(yùn)行的重要手段之一，本文分析了埋地鋼質(zhì)管道的肷蝕因糽，論述了管道的防肷技術(shù)，提出了今后的研究及發(fā)展動(dòng)向。

管道；肷蝕；防肷涂料；陰極保護(hù)

前言

目前，我國(guó)石油、天然氣資源的輸送主要依靠長(zhǎng)距離埋地管道來(lái)實(shí)現(xiàn)，管材一般為鋼制螺旋焊管。由于長(zhǎng)輸管道均采用埋地方式鋪設(shè)，穿越地段地形復(fù)雜，土壤性質(zhì)各異，土壤對(duì)管道有著不同程度且很強(qiáng)的腐蝕性，漏損處也不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)，且地下管道的維修要進(jìn)行大量的土方工程，比新建管線還要費(fèi)工。因此，長(zhǎng)期、安全、平穩(wěn)的運(yùn)行是長(zhǎng)輸管道首要的任務(wù)。如何防止埋地管道的腐蝕破壞長(zhǎng)期以來(lái)一直是管道工程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

一、埋地鋼質(zhì)管道腐蝕因素分析

埋地鋼質(zhì)管道發(fā)生腐蝕有四大影響因素：即環(huán)境、腐蝕防護(hù)效果、鋼管材質(zhì)及制造工藝、應(yīng)力水平。管道的腐蝕破壞是上述諸因素相互影響的結(jié)果。

1、埋地管道所處的環(huán)境

埋地管道在工作環(huán)境下，受著多種腐蝕，主要腐蝕情況有：土壤腐蝕、細(xì)菌腐蝕和雜散電流腐蝕。

土壤是具有固、液、氣三相的毛細(xì)管多孔性的膠質(zhì)體，土壤的空隙為空氣和水所充滿，水中含有一定的鹽使土壤具有離子導(dǎo)電性；土壤物理化學(xué)性質(zhì)的不均勻性和金屬材質(zhì)的電化學(xué)不均勻性，構(gòu)成了埋地管道的電化學(xué)腐蝕條件，從而產(chǎn)生土壤腐蝕。

在一些缺氧的土壤中有細(xì)菌參加了腐蝕過(guò)程，細(xì)菌的作用是參加電極反應(yīng)將可溶硫酸鹽轉(zhuǎn)化氫與鐵作用，產(chǎn)生細(xì)菌腐蝕。此種反應(yīng)因需具備缺氧條件，在低水位、強(qiáng)鹽堿的濱海地區(qū)，細(xì)菌腐蝕不占主導(dǎo)地位。

雜散電流是在地下流動(dòng)的防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之外對(duì)金屬管道產(chǎn)生腐蝕破壞作用的電流，雜散電流腐蝕包括直流雜散電流腐蝕和交流雜散電流腐蝕。直流雜散電流腐蝕原理與電解腐蝕類似；交流雜散電流是管道附件高壓電力線產(chǎn)生的二次感應(yīng)交流電疊加在管道上形成電化學(xué)電池產(chǎn)生電池產(chǎn)生腐蝕，其腐蝕量較小，但集中腐蝕性強(qiáng)。

2、腐蝕防護(hù)效果

腐蝕防護(hù)是控制管道是否會(huì)發(fā)生腐蝕破壞的關(guān)鍵因素。目前管道的腐蝕防護(hù)采用了雙重措施，即防腐蝕覆蓋層與陰極保護(hù)。防腐蝕覆蓋層至關(guān)重要的是能抵御現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境腐蝕，保證與鋼管牢固粘結(jié)，盡可能不出現(xiàn)陰極剝離和造成陰保死區(qū)。一旦發(fā)生局部剝離，就必須調(diào)整外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，以便有效控制死區(qū)腐蝕、達(dá)到防護(hù)效果。

3、鋼管的材質(zhì)與制造因素

鋼管的材質(zhì)與制造因素是管道腐蝕的內(nèi)因，特別是鋼材的化學(xué)組分與微晶結(jié)構(gòu)，非金屬組分含量高易發(fā)生腐蝕，c和si則易造成脆性開(kāi)裂。微晶細(xì)度等級(jí)低，裂紋沿晶粒擴(kuò)展，易發(fā)生開(kāi)裂。在鋼管制造過(guò)程中，表面存在缺陷，也易造成腐蝕開(kāi)裂。

4、管道操作運(yùn)行過(guò)程中的使用應(yīng)力

管道操作運(yùn)行時(shí)，輸送壓力與壓力波動(dòng)是應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的又一重要因素。過(guò)高的壓力使管壁產(chǎn)生過(guò)大的使用應(yīng)力，易使腐蝕裂紋擴(kuò)展；壓力循環(huán)波動(dòng)也易使裂紋擴(kuò)展。

二、管道防腐蝕措施

目前，國(guó)內(nèi)采用的管道防護(hù)方法主要有：涂層保護(hù)、電化學(xué)保護(hù)、雜散電流排流保護(hù)。

1、涂層保護(hù)

目前國(guó)內(nèi)外適用于長(zhǎng)輸管道的防腐蝕涂層主要有煤焦油瓷漆、PE二層結(jié)構(gòu)、PE三層結(jié)構(gòu)、熔結(jié)環(huán)氧粉末(FBE)、雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末(雙層FBE)覆蓋層等。

（1）煤焦油瓷漆：具有絕緣性能好、吸水率低、耐細(xì)菌腐蝕和植物根莖穿透、國(guó)內(nèi)材料充足及使用壽命長(zhǎng)、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。主要缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度較低，適宜溫度范圍窄，低溫易變脆，生產(chǎn)施工過(guò)程中可能會(huì)逸出有毒氣體，需要嚴(yán)格的煙霧處理措施。

（2）PE兩層結(jié)構(gòu)：具有絕緣性能好、吸水率低、機(jī)械強(qiáng)度高、堅(jiān)韌耐磨、耐酸堿鹽和細(xì)菌腐蝕、耐溫度變化、國(guó)內(nèi)材料充足等優(yōu)點(diǎn)，價(jià)格較低。缺點(diǎn)是耐紫外線性能差，陽(yáng)光下過(guò)久暴露易老化，與鋼管表面結(jié)合力較差，抗陰極剝離性能差。PE層的靜電屏蔽作用不利于外加電流陰極保護(hù)。

（3）PE三層結(jié)構(gòu)：PE三層結(jié)構(gòu)防腐蝕層結(jié)合了高密度聚乙烯包覆、熔結(jié)環(huán)氧粉末的優(yōu)點(diǎn)。它利用環(huán)氧粉末與鋼管表面牢固結(jié)合，利用高密度聚乙烯耐機(jī)械損傷，兩層之間特殊的膠層使三者形成分子鍵結(jié)合的復(fù)合結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)防蝕性能、機(jī)械性能的良好結(jié)合，是目前國(guó)內(nèi)大型管道工程首選的涂層。

（4）熔結(jié)環(huán)氧粉末(FBE)：具有與鋼管表面結(jié)合牢固、絕緣性能好、機(jī)械強(qiáng)度高、耐溫度變化、耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，可適用于各種惡劣自然環(huán)境。主要缺點(diǎn)是耐紫外線性能差；由于覆蓋層較薄(0.35~0.50mm)，耐劃傷和磕碰性能較厚覆蓋層要差。

（5）雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末(雙層FBE)：與PE三層結(jié)構(gòu)類似，具有和PE三層相同的綜合性能。機(jī)械性能尤其高，補(bǔ)口也用雙層FBE，相容性好，覆蓋層表面光滑。另外可避免陰極屏蔽問(wèn)題，與陰極保護(hù)系統(tǒng)的匹配性比PE三層結(jié)構(gòu)更好。這是國(guó)際上新研制出的一種覆蓋層，最適于穿越段及石方山區(qū)使用。長(zhǎng)輸管道所處外界條件及其重要性不是完全一樣的。為某一具體工程選擇一種合適的防護(hù)層，則需要根據(jù)具體情況論證比較。

2、電化學(xué)保護(hù)

電化學(xué)保護(hù)包括陰極保護(hù)和陽(yáng)極保護(hù)。陽(yáng)極保護(hù)是使被保護(hù)金屬處于穩(wěn)定的鈍性狀態(tài)的一種防護(hù)方法，可通過(guò)外加電源進(jìn)行極化或添加氧化劑的方法達(dá)到防護(hù) 目的。陰極保護(hù)是在金屬表面通過(guò)足夠的陰極電流，使金屬表面陰極極化，成為電化學(xué)腐蝕電池中電位均一的陰極，從而防止管道腐蝕。

對(duì)于大口徑的長(zhǎng)輸管道，國(guó)內(nèi)多采用強(qiáng)制電流為主、犧牲陽(yáng)極為輔的陰極保護(hù)方法。由于防蝕性能優(yōu)良，使得保護(hù)距離加長(zhǎng)，兩陰極保護(hù)站間距可達(dá) 110km。為防止陰極保護(hù)電流的流失。在工藝站場(chǎng)的管道進(jìn)、出口處設(shè)置電絕緣裝置。為防止管道防腐蝕層或絕緣接頭遭受雷擊或電力故障而引起破壞，在絕緣接頭位置安裝鋅接地電池。在大型河流穿越段的兩岸邊各安裝一組鋅合金犧牲陽(yáng)極以加強(qiáng)保護(hù)。

3、雜散電流排流保護(hù)

管道沿線與高壓輸電線路近距離平行時(shí)，高壓輸電線、電氣化鐵路會(huì)對(duì)管道造成干擾，加劇管道的腐蝕。因此，管道應(yīng)盡量遠(yuǎn)離交、直流電干擾源。管線的排流保護(hù)。依據(jù)被干擾管道陽(yáng)極區(qū)有無(wú)正負(fù)極性交變采用不同的排流方式，不變時(shí)采用直流排流。交變時(shí)采用極性排流，比較復(fù)雜時(shí)采用強(qiáng)制排流。

三、長(zhǎng)輸管道防腐蝕技術(shù)發(fā)展方向

1、外防腐蝕涂料的研制開(kāi)發(fā)仍是國(guó)內(nèi)亟待解決的問(wèn)題。盡管多數(shù)材料已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，但與國(guó)外比較仍存在較大差距，如聚乙烯仍有環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂問(wèn)題，環(huán)向大分子取向引發(fā)的非取向方向開(kāi)裂問(wèn)題，熱收縮套溫控與收縮不同步問(wèn)題等。

2、補(bǔ)口技術(shù)的開(kāi)發(fā)熱點(diǎn)集中在現(xiàn)場(chǎng)小型化補(bǔ)口設(shè)備及工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)上，使得現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口小區(qū)域?qū)崿F(xiàn)噴砂處理，環(huán)氧底漆涂覆、膠帶纏繞、加熱控制、纏繞預(yù)緊力控制、膠體固體或塑化、冷固控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化規(guī)范控制，以避免人工操作發(fā)生的各種偶然失誤。

3、對(duì)腐蝕管道進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的定位，是管道防腐蝕的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。近年來(lái)使用的地面清長(zhǎng)輸管道腐蝕檢測(cè)監(jiān)控技術(shù)與國(guó)外比目前差距比較大。特別是遠(yuǎn)程在線通訊自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，現(xiàn)雖已有研究報(bào)導(dǎo)，但距離實(shí)際應(yīng)用尚有一段距離，應(yīng)加快研究步伐，以滿足我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略要求。

4、防腐蝕管理的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化。將防腐蝕設(shè)施及相關(guān)資料與管網(wǎng)的地理信息相結(jié)合形成獨(dú)立的體系，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化管理，以便捕捉、分析、統(tǒng)計(jì)管網(wǎng)的各種數(shù)據(jù)，及時(shí)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)，防止各種隱患發(fā)生。其內(nèi)容包括建立圖檔管理系統(tǒng)，管網(wǎng)現(xiàn)代監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和仿真模擬計(jì)算系統(tǒng)，然后將它們有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，就可隨時(shí)查詢管道是否處于最佳運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)生異常亦能準(zhǔn)確定性和定位，及時(shí)制定最佳的排除方案，把損失減少到最小程度。

[1] 馮偉章．王克強(qiáng)．馬聭．長(zhǎng)輸管道肷蝕分析及控制[J]．管道技術(shù)與設(shè)備．2002．(1)：33-34．

[2] 鐘家維，沈建新，賀志剛等．管道內(nèi)肷蝕檢測(cè)新技術(shù)和新方法[J]．化工設(shè)備與防肷蝕，2003，(3)：31-35．

TU851

A

1674-3954（2011）02-0083-01