張媛

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南　鄭州　450000）

壓力管道的防腐和保護(hù)

張媛

（河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，河南鄭州450000）

腐蝕是影響管道系統(tǒng)可靠性及使用壽命的關(guān)鍵因素，因?yàn)槊磕旯艿赖母g都給社會(huì)帶來巨大的直接損失和間接損失。基于此，分析管道腐蝕的原因和特點(diǎn)，介紹目前已有的一些行之有效的防腐和保護(hù)措施，提出當(dāng)前防腐技術(shù)存在的不足和應(yīng)對(duì)方法。

壓力管道；腐蝕；危害；預(yù)防方法

1　管道的腐蝕危害

1.1管道腐蝕帶來災(zāi)難的事故

壓力管道除了輸送水、蒸汽、空氣及惰性氣體外，大多數(shù)輸送的是化工物料及燃料，一旦因腐蝕破壞造成物料泄露，由于污染環(huán)境而引起公害，并往往釀成火災(zāi)、中毒、爆炸等事故，給工業(yè)生產(chǎn)和人民生命帶來重大損失。

壓力管道的腐蝕是影響管道系統(tǒng)可靠性及使用壽命的關(guān)鍵因素，美國有45%管道損壞是由于管道外壁的腐蝕引起的。美國有天然氣管道270多萬km，危險(xiǎn)液體輸送管道25萬多km。僅1988年整個(gè)美國與運(yùn)輸有關(guān)的死亡人數(shù)就達(dá)到49 438人，觸目驚心。其中與管道輸送有關(guān)的死亡人數(shù)為25人。我國占2.4%的地下油氣管道投產(chǎn)1～2a后，發(fā)生腐蝕穿孔的情況已屢見不鮮。原勞動(dòng)部職業(yè)安全衛(wèi)生與鍋爐壓力容器監(jiān)察局曾組織調(diào)查組專題壓力管道安全狀況，從所整理的240例（其中40例為國外案例）壓力管道事故中可以看出問題的嚴(yán)重性。其中，125起發(fā)生人員傷亡，共死亡176人，傷304人。

1.2管道腐蝕的經(jīng)濟(jì)損失

據(jù)發(fā)達(dá)國家統(tǒng)計(jì)，由于腐蝕造成的損失每年約占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的2%～4%。，1979年美國德克薩斯一套硫酸烷基化裝置脫丙烷塔一管線彎頭破裂，管內(nèi)壓力為1.8MPa的介質(zhì)大量泄漏遭遇明火引爆，多個(gè)設(shè)備和房屋建筑遭到嚴(yán)重破壞，2.4km外的玻璃窗被震碎，造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2 400萬美元。在油氣田開發(fā)生產(chǎn)中，每年從油氣井到管道和儲(chǔ)罐以及各種管道輸送和工藝設(shè)備都會(huì)遭受嚴(yán)重的腐蝕，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，世界各國每年僅管道腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失，美國約為20億美元，英國約為17億美元，德國和日本各為33億美元。據(jù)美國國家輸送安全局統(tǒng)計(jì)，74%是腐蝕造成的。

2　管道防護(hù)的意義

重視腐蝕問題，杜絕或減緩管道腐蝕的危害，加強(qiáng)天然氣管道的腐蝕和防護(hù)工作，提高和改進(jìn)管道腐蝕的技術(shù)和管理水平，不僅有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，也有著極大的社會(huì)效益。大量的實(shí)踐表明，如果采用有效的防腐蝕措施和科學(xué)有效的管理，大約有30%的管道腐蝕是可預(yù)防的。假設(shè)按美國每年的腐蝕和損失量計(jì)算，就可節(jié)省1 000多億美元的不必要費(fèi)用。從經(jīng)濟(jì)方面來說，重視管道的防腐包括降低因管道、儲(chǔ)罐、輸送設(shè)備和管道結(jié)構(gòu)的腐蝕所造成的金屬損失，當(dāng)今經(jīng)濟(jì)因素是當(dāng)前腐蝕與防護(hù)領(lǐng)域中許多管道研究深入開展工作的原動(dòng)力。

3　壓力管道腐蝕的定義、特點(diǎn)、原因及種類

3.1壓力管道腐蝕的定義

壓力管道的腐蝕是由于受到內(nèi)部輸送物料及外部環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)或電化學(xué)作用（也包括機(jī)械等因素的共同作用）而發(fā)生的破壞［1］。

3.2壓力管道發(fā)生腐蝕的特點(diǎn)

壓力管道在使用中可能產(chǎn)生腐蝕、疲勞、蠕變、低溫脆斷和材質(zhì)劣化等破壞形式，其中腐蝕破壞最具普遍性。特別是化學(xué)工業(yè)，因其介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)，并常常伴有高溫、高壓、磨損等，最易發(fā)生管道破壞事故。壓力管道的腐蝕破壞形態(tài)，除了全面腐蝕外，尚有局部腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂、腐蝕疲勞及氫損傷。其中，危害最大的當(dāng)屬應(yīng)力腐蝕破裂，往往在沒先兆情況下突然發(fā)生，造成預(yù)測不到的損傷。

3.3壓力管道腐蝕的種類

3.3.1按腐蝕機(jī)理劃分。①電化學(xué)腐蝕，指金屬與電解質(zhì)組成兩個(gè)電極，組成腐蝕原電池。電化學(xué)反應(yīng)腐蝕包括電解質(zhì)腐蝕和原電池腐蝕。②化學(xué)腐蝕，是指金屬和介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的腐蝕，單純化學(xué)腐蝕則不形成微電池。

3.3.2按腐蝕形態(tài)劃分。①全面腐蝕，也稱均勻腐蝕，這是在管道較大面積上產(chǎn)生的程度基本相同的腐蝕。管道內(nèi)表面遭受輸送物質(zhì)的全面腐蝕，管道外壁裸漏表面（或有涂料但已全面失效）遭受大氣銹蝕。遭受全面腐蝕的管道，壁厚逐漸減薄，最后破壞。②局部腐蝕，腐蝕主要集中在金屬表面某一區(qū)域，包括點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、氫脆、應(yīng)力腐蝕開裂、磨損腐蝕和冷凝液腐蝕等。

3.4發(fā)生腐蝕的原因

3.4.1外腐蝕原因。穿越各種不同類型的土壤、河流湖泊，氣溫、地下水位發(fā)生變化以及雜散電流引起腐蝕。

3.4.2內(nèi)腐蝕原因。輸送天然氣時(shí)，管道中輸送物質(zhì)有有害物質(zhì)H2S和CO2；輸送原油時(shí)，管道中的輸送物質(zhì)含S和H2O，輸送成品油時(shí)含有H2O和O2。

4　壓力管道防腐蝕的方法和有效技術(shù)

作為壓力管道的防腐蝕技術(shù)，應(yīng)用最多、最普遍的是涂料和復(fù)合材料。對(duì)于腐蝕性特強(qiáng)的介質(zhì)則采用非金屬耐蝕材料。在石油、石化工業(yè)的個(gè)別部分管線也有采用緩蝕劑技術(shù)的。對(duì)于城市地下管線及地下長輸管線采用陰極保護(hù)技術(shù)較普遍。

防腐蝕涂料常用的有以下幾種：環(huán)氧樹脂防腐蝕涂料、瀝青防腐蝕涂料、漆酚防腐蝕涂料、聚氨酯防腐蝕涂料、烯烴樹脂防腐蝕涂料、過氯乙烯防腐蝕涂料、氯化橡膠防腐蝕涂料、氯磺化氯乙烯發(fā)防腐蝕涂料、高溫防腐蝕涂料、富鋅防腐蝕涂料、帶銹涂料和玻璃鱗片防腐蝕涂料等。耐腐蝕非金屬材料常用的有工程塑料管道（PVC管、PP管道、ABS管道和聚乙烯管道等）、不透性石墨管道、玻璃管、陶瓷管、玻璃鋼管道和自應(yīng)力鋼筋混凝土壓力管等。鋼-非金屬復(fù)合材料管道常用的有鋼襯橡膠管道、鋼襯玻璃管道、搪玻璃管道、防腐帶材等。

其他防腐技術(shù)中，陰極保護(hù)技術(shù)較普遍。陰極保護(hù)技術(shù)是利用外部陰極電流使金屬電位向負(fù)的方向移動(dòng)，使腐蝕原電池的作用減弱或完全停止，從而達(dá)到減緩或停止金屬腐蝕的目的，這種技術(shù)稱為電化學(xué)陰極保護(hù)技術(shù)。緩蝕劑保護(hù)技術(shù)和金屬噴涂滲鍍防腐新技術(shù)的應(yīng)用也成為管道防腐不可或缺的新技術(shù)。還有一些新技術(shù)的不斷應(yīng)用為管道腐蝕提供了新思路。例如，智能清管器測線技術(shù)，現(xiàn)場渦流遙測技術(shù)，電池式氣體腐蝕性測試技術(shù)，土壤腐蝕電流密度測試技術(shù)，多頻管中電流監(jiān)測技術(shù)等的運(yùn)用。

5　目前防腐技術(shù)存在的不足和應(yīng)對(duì)方法

目前我國壓力管道防腐技術(shù)中還存在很多的不足，如地下管道陰極保護(hù)是一項(xiàng)技術(shù)含量很高的施工工藝，但目前尚有許多技術(shù)問題有待進(jìn)一步發(fā)展和完善。如陰極保護(hù)電位測量中如何消除IR降的影響；在被保護(hù)管道與其相鄰管件的隔離絕緣上，采用各種性能均優(yōu)的直埋絕緣接頭以代替絕緣法蘭；改進(jìn)外加電流法所用的橫電位儀；消除保護(hù)盲區(qū)等。對(duì)此，可以大大地利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)進(jìn)行陰極保護(hù)系統(tǒng)干擾等分析，加強(qiáng)保護(hù)效果評(píng)價(jià)技術(shù)和緊急保護(hù)參數(shù)檢測技術(shù)的深入研究；完善陽極新材料、新結(jié)構(gòu)的技術(shù)創(chuàng)新，使其在工程應(yīng)用和保護(hù)效果方面得到進(jìn)一步發(fā)展和提高。同時(shí)，深入研究埋地管道防腐層修復(fù)技術(shù)，加快檢測、監(jiān)測技術(shù)的更新?lián)Q代。

近年來，納米技術(shù)的出現(xiàn)解決了新材料問題，帶領(lǐng)了材料科學(xué)領(lǐng)域的重大改革，因壓力管道防腐涉及到管道表面材料的性質(zhì)是由微觀結(jié)構(gòu)所決定的。所以，利用納米新技術(shù)對(duì)壓力管道的有機(jī)涂層的防腐材料性質(zhì)進(jìn)行改變，就可大大提高其綜合性能。任何涂層，僅僅有新的材料和先進(jìn)的工藝是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還有注意防腐施工的質(zhì)量。

此外，目前國內(nèi)外生產(chǎn)管理的基本指導(dǎo)思想是實(shí)行主動(dòng)、預(yù)防性的防腐蝕生產(chǎn)管理。國內(nèi)研究的“分級(jí)管理”以及國外開發(fā)的“條件評(píng)估管理”、“風(fēng)險(xiǎn)管理”等技術(shù)，都反映了這種新型的防腐蝕生產(chǎn)管理模式。這種新型的管理模式不僅能大大提高管理和決策的準(zhǔn)確性及預(yù)防性，也可以同時(shí)帶動(dòng)石油工業(yè)防腐蝕應(yīng)用技術(shù)的深入發(fā)展。

［1］顧竟成.壓力管道安全與技術(shù)［M］.南京：東南大學(xué)出版社，2000.

Anticorrosion and Protection of Pressure Pipeline

Zhang Yuan
（Henan Boiler&Pressure Vessel Safety Inspection and Research Institute，Zhengzhou Henan 450000）

Corrosion is the key factor that affects the reliability and service life of pipeline system，because corrosion of the pipeline bring enormous direct and indirect losses to the society every year.Based on this，the causes and characteristics of corrosion of pipelines were analyzed，some effective pipelines-corrosion and protection measures were introduced，the existing problems and countermeasures of pipelines corrosion protection technology were put forward.

pressure pipeline；corrosion；harm；prevention method

TQ050.9

A

1003-5168（2016）06-0154-02

2016-06-20

張媛（1981-），女，本科，工程師，研究方向：鍋爐、壓力容器、壓力管道檢驗(yàn)。