李 俊

（曲靖市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢測(cè)中心，云南 曲靖 655000）

0 引言

壓力管道廣泛應(yīng)用于石油化工、城鎮(zhèn)燃?xì)?、油氣田開(kāi)發(fā)和油氣輸送等領(lǐng)域，根據(jù)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局的統(tǒng)計(jì)數(shù)量顯示，截至2019年，我國(guó)的壓力管道數(shù)量已接近50 萬(wàn)km。在油氣運(yùn)輸領(lǐng)域，壓力管道是油氣運(yùn)輸?shù)闹鲃?dòng)脈，它給運(yùn)輸帶來(lái)了方便，同時(shí)也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)橐坏┌l(fā)生泄漏或爆炸，會(huì)發(fā)生火災(zāi)或中毒等災(zāi)害，可能造成人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失和環(huán)境污染等災(zāi)難性后果。有關(guān)研究已表明，腐蝕是造成壓力管道系統(tǒng)失效的關(guān)鍵因素[1]。壓力管道系統(tǒng)在長(zhǎng)期服役過(guò)程中，受到運(yùn)輸介質(zhì)和外部環(huán)境的共同腐蝕作用，容易使管道系統(tǒng)產(chǎn)生危害安全運(yùn)行的管子穿孔或破裂等缺陷，由此引申的泄漏、燃燒、爆炸事故，給國(guó)家和人民帶來(lái)巨大生命財(cái)產(chǎn)損失。因此探討腐蝕機(jī)理，對(duì)壓力管道系統(tǒng)進(jìn)行有針對(duì)性的防護(hù)和安全評(píng)估，對(duì)于保障其安全運(yùn)行，延長(zhǎng)使用壽命具有重要意義。

1 壓力管道系統(tǒng)的腐蝕破壞的類型

在GB/T 30579《承壓設(shè)備損傷模式識(shí)別》國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn)中，有大篇幅對(duì)腐蝕減薄的描述，將腐蝕減薄分列成了25 個(gè)類型，根據(jù)盛裝介質(zhì)的不同，壓力管道系統(tǒng)存在的腐蝕可能是其中一種或多種的結(jié)合。壓力管道系統(tǒng)的腐蝕，是指管體材料在運(yùn)行過(guò)程中，在運(yùn)輸介質(zhì)、管道壓力和外部環(huán)境的共同作用下，發(fā)生壁厚減薄、材質(zhì)劣化、力學(xué)性能變化等現(xiàn)象而使管道的承載能力下降而造成的破壞。腐蝕按照破壞形式分為全面腐蝕（均勻腐蝕）和局部腐蝕[2]。

全面腐蝕是指金屬管道的內(nèi)部或外部的較大面積上產(chǎn)生基本相同的腐蝕類型，其中管道的內(nèi)部遭受運(yùn)輸介質(zhì)的腐蝕，外部則遭受大氣或者土壤等的腐蝕，全面腐蝕會(huì)降低壓力管道系統(tǒng)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

局部腐蝕是指在壓力管道系統(tǒng)的某一管段的某一部位，主要包括縫隙腐蝕、濃差電池腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕和氫腐蝕等，其外觀表現(xiàn)形式有點(diǎn)狀、坑和溝槽等，如圖1 所示。局部缺陷可能導(dǎo)致管道系統(tǒng)局部穿孔泄露，因此其危險(xiǎn)性較大，具有復(fù)雜性、集中性和突發(fā)性特點(diǎn)。例如孔蝕（點(diǎn)腐蝕），呈現(xiàn)斑點(diǎn)狀、潰瘍狀，腐蝕集中于金屬表面的很小范圍，但是深度可能較大并向內(nèi)部擴(kuò)展，嚴(yán)重時(shí)造成管壁穿孔，如圖2 所示。

根據(jù)腐蝕機(jī)理來(lái)劃分壓力管道的腐蝕，可以分為2種，即電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕。前者指的是金屬與電解質(zhì)組成2 個(gè)電極，組成腐蝕原電池，并產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，對(duì)管道產(chǎn)生腐蝕，具體包括電解質(zhì)腐蝕與原電池腐蝕2 種?；瘜W(xué)腐蝕指的是金屬與介質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)的作用下產(chǎn)生的腐蝕，對(duì)于單純的化學(xué)腐蝕而言，并不具備形成微電池的條件。

圖1 壓力管道局部腐蝕

圖2 腐蝕減薄破裂

2 壓力管道系統(tǒng)的腐蝕防護(hù)技術(shù)

了解了腐蝕類型和機(jī)理，采用有針對(duì)性的防護(hù)措施，就能夠減緩或者防止管道腐蝕的發(fā)生。對(duì)于金屬管道的腐蝕防護(hù)，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)形成純熟的防腐技術(shù)，對(duì)于管道外壁的防護(hù)主要是從材質(zhì)選取和合理設(shè)計(jì)、環(huán)境介質(zhì)的控制，涂覆保護(hù)層和電化學(xué)保護(hù)等方面進(jìn)行；而對(duì)于管道內(nèi)壁的防護(hù)，主要是從管材的選擇、添加緩蝕劑，內(nèi)表面鍍層和增加內(nèi)襯里等方面進(jìn)行。

由于管道設(shè)計(jì)選材、施工質(zhì)量、復(fù)雜的地下環(huán)境、運(yùn)行年限、第三方破壞等問(wèn)題的客觀存在，可能會(huì)造成管道的腐蝕防護(hù)系統(tǒng)失效。對(duì)于油氣儲(chǔ)運(yùn)中最常見(jiàn)的架空管道和埋地管道，由于工作環(huán)境不同，其防腐細(xì)節(jié)也不盡相同[2]。架空管道外腐蝕主要是大氣中的環(huán)境腐蝕，選擇滿足適合環(huán)境的防腐漆可以較好地滿足防腐要求。而埋地管道所處的環(huán)境更為復(fù)雜，多采用防腐層和陰極保護(hù)聯(lián)合保護(hù)的方法。其管體的腐蝕程度不但和外防腐層的質(zhì)量相關(guān)，而且與陰極保護(hù)的運(yùn)行參數(shù)及管子所處的土壤腐蝕環(huán)境密切相關(guān)。由于其長(zhǎng)期埋置于地下，除了需要承受各種偶發(fā)的自然災(zāi)害的侵襲，還需時(shí)刻承受周圍土壤的腐蝕作用。因此，埋地管道的外腐蝕防護(hù)特別重要，科學(xué)合理地選擇外防腐材料，嚴(yán)格控制防腐覆蓋層的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，將決定管道的運(yùn)行安全和使用壽命。

管道的選材、設(shè)計(jì)、安裝及運(yùn)行管理維護(hù)等環(huán)節(jié)嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定，能有效地預(yù)防腐蝕的發(fā)生，在具體實(shí)施時(shí)，可以采取以下技術(shù)措施。1）管道設(shè)計(jì)時(shí)選擇與所輸送介質(zhì)相匹配的材料，重點(diǎn)關(guān)注其抗腐蝕性。2）管道內(nèi)外選擇適宜的防腐層材料，且防腐層應(yīng)當(dāng)均勻和致密地涂覆在管道金屬表面上，對(duì)于埋地管道，還要選用有效的陰極保護(hù)系統(tǒng)。3）加強(qiáng)施工過(guò)程的管控，避免管道因施工質(zhì)量問(wèn)題而導(dǎo)致誘發(fā)腐蝕發(fā)生的因素存在。4）定期監(jiān)測(cè)輸送介質(zhì)中的腐蝕介質(zhì)含量，如果上升則應(yīng)采取措施降低其含量或加入緩蝕劑。

3 管道防腐蝕運(yùn)行管理技術(shù)

在管道運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)其進(jìn)行防護(hù)管理非常重要，有效的防護(hù)管理能夠減緩腐蝕速度、減少或避免腐蝕的發(fā)生，還可以延長(zhǎng)管道的使用壽命。因此，使用單位建立良好的運(yùn)行防護(hù)體系是達(dá)到預(yù)期防腐效果的基本保證。隨著人們對(duì)防護(hù)認(rèn)識(shí)的提高，在防護(hù)策略上已從加強(qiáng)電化學(xué)保護(hù)、防腐層檢漏與修補(bǔ)、腐蝕狀態(tài)調(diào)查等經(jīng)常性基礎(chǔ)工作的基礎(chǔ)上，逐步向按管段腐蝕與防護(hù)態(tài)勢(shì)的分級(jí)管理、腐蝕事故預(yù)測(cè)、壽命預(yù)測(cè)、評(píng)估等更深層次方向發(fā)展。

筆者根據(jù)多年的管道系統(tǒng)運(yùn)行防腐經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為從以下4 個(gè)方面著手可以達(dá)到較好的防護(hù)效果[3]。1）制度措施。使用單位應(yīng)建立壓力管道系統(tǒng)安全管理制度，采取各種安全技術(shù)措施，提高對(duì)腐蝕與防護(hù)的重視，定期對(duì)管道自行檢查、檢測(cè)、維修和巡護(hù)。制度應(yīng)規(guī)定日常巡查應(yīng)詳細(xì)記錄與防護(hù)密切相關(guān)的外防腐漆或防腐層破損、剝離程度，陰極保護(hù)參數(shù)是否適宜等關(guān)鍵信息。2）按照特種設(shè)備安全法和壓力管道安全技術(shù)規(guī)范的要求定期開(kāi)展年度檢查和定期檢驗(yàn)。其中，定期檢驗(yàn)應(yīng)根據(jù)檢驗(yàn)有效期及時(shí)向有資質(zhì)的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)申報(bào)，對(duì)檢驗(yàn)人員提出的與防腐相關(guān)的問(wèn)題，應(yīng)及時(shí)采取整改措施；年度檢查可以由使用單位自己進(jìn)行，也可以委托有資質(zhì)的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行，但必須把防腐。3）開(kāi)展管道完整性管理工作。對(duì)管道系統(tǒng)的危險(xiǎn)源進(jìn)行識(shí)別，采取風(fēng)險(xiǎn)管控措施，將風(fēng)險(xiǎn)控制在合理可接受的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行管理的目的。4）開(kāi)展管道安全現(xiàn)狀評(píng)價(jià)。

4 管道腐蝕防護(hù)系統(tǒng)安全現(xiàn)狀評(píng)價(jià)技術(shù)

安全現(xiàn)狀評(píng)價(jià)由安全評(píng)價(jià)資質(zhì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行。主要是通過(guò)收集對(duì)在用壓力管道系統(tǒng)原始資料，包括運(yùn)行、監(jiān)測(cè)、檢測(cè)數(shù)據(jù)等主要資料以及管道沿線地區(qū)的自然環(huán)境、水文及地質(zhì)資料、社會(huì)環(huán)境等，遵循安全現(xiàn)狀評(píng)價(jià)導(dǎo)則要求，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查等系列工作。通過(guò)對(duì)在役運(yùn)行管道進(jìn)行安全現(xiàn)狀評(píng)價(jià)，對(duì)管道系統(tǒng)狀況特別是腐蝕防護(hù)系統(tǒng)有全面了解，對(duì)存在的腐蝕缺陷或易導(dǎo)致腐蝕產(chǎn)生等危險(xiǎn)、有害因素進(jìn)行辨識(shí)與分析，判斷發(fā)生事故的可能性及其嚴(yán)重程度，提出降低或控制風(fēng)險(xiǎn)的安全對(duì)策措施。

管道腐蝕防護(hù)系統(tǒng)安全現(xiàn)狀評(píng)價(jià)主要包括8 個(gè)方面。1）管道本體質(zhì)量狀況。如管道設(shè)計(jì)是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；防腐措施是否滿足要求；管道元件是否有質(zhì)量證明書等；施工質(zhì)量保證控制措施，施工完成后管道防腐層的完整性和陰極保護(hù)有效性驗(yàn)收情況。2）管道運(yùn)行安全管理方面。如安全生產(chǎn)管理組織機(jī)構(gòu)情況；操作人員進(jìn)行安全教育和培訓(xùn)情況；安全技術(shù)操作規(guī)程和巡檢制度、定期檢查制度、維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程的執(zhí)行情況；是否進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)和隱患排查治理等。3）日常檢查。如是否進(jìn)行定期巡檢、是否有崗位巡檢管控措施，是否對(duì)易發(fā)生腐蝕部位進(jìn)行重點(diǎn)檢查和及時(shí)監(jiān)測(cè)，管道防腐防護(hù)系統(tǒng)健全完善情況，年度檢查時(shí)是否進(jìn)行了壁厚測(cè)定等。4）安全防護(hù)措施。是否設(shè)有警示標(biāo)識(shí)；介質(zhì)泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等自控系統(tǒng)設(shè)置及運(yùn)行情況；腐蝕監(jiān)控措施等。5）社會(huì)環(huán)境。管道沿線周邊環(huán)境條件與設(shè)計(jì)時(shí)是否有變化等。6）第三方施工作業(yè)安全管理情況。7）自然及地質(zhì)災(zāi)害的安全防范措施。8）實(shí)施定期檢驗(yàn)檢測(cè)情況。

通過(guò)安全評(píng)價(jià)，管道運(yùn)營(yíng)單位進(jìn)一步客觀、準(zhǔn)確、全面了解壓力管道系統(tǒng)使用性能狀態(tài)，找出問(wèn)題，并對(duì)危害程度作出判斷，針對(duì)問(wèn)題制定防范措施和管理決策，減少事故造成危害和損失，確保管道安全運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)

壓力管道系統(tǒng)的腐蝕防護(hù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，它包含技術(shù)措施和管理措施等多方面的內(nèi)容，掌握管道的腐蝕機(jī)理，有針對(duì)性的采取防護(hù)措施，并定期對(duì)運(yùn)行管道進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，對(duì)確保管道安全運(yùn)行具有重要意義。