趙維 王菁

摘要 本文主要是針對(duì)黃夾克管道在集油管線(xiàn)中出現(xiàn)的腐蝕穿孔現(xiàn)象進(jìn)行分析，分析夾克泡沫塑料層的破損情況及開(kāi)裂原因等，探討黃夾克輸油管道的防腐措施。

關(guān)鍵詞：?黃夾克 腐蝕 防護(hù)

目前，在集油系統(tǒng)埋地管道中，黃夾克管道的應(yīng)用較為廣泛，雖然管道的材質(zhì)以及外防腐材料和防腐方式不斷得到改善，但由于各種各樣的原因，黃夾克管道的腐蝕及穿孔現(xiàn)象卻不斷發(fā)生，這些情況都對(duì)油田生產(chǎn)直接造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患。所以，了解并掌握黃夾克管道出現(xiàn)腐蝕及穿孔的原因所在，探索并尋找出相應(yīng)的解決辦法和對(duì)管道的保護(hù)措施，不僅便于生產(chǎn)管理，還可以延長(zhǎng)管道的使用壽命、節(jié)約生產(chǎn)運(yùn)行成本。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

集輸管道一般距離較長(zhǎng)，大都采用埋地方式。因施工、外力、老化等原因，夾克防水層總會(huì)存在一定局部缺陷，如管道補(bǔ)口、彎頭防水層施工質(zhì)量差以及直管段夾克層破損、老化開(kāi)裂等。為彌補(bǔ)防腐層存在的局部缺陷造成管道局部腐蝕，在管道具有防腐絕緣層的基礎(chǔ)上再施加以陰極保護(hù)形成雙層保護(hù)，是目前被認(rèn)為既經(jīng)濟(jì)又有效的防止埋地管道土壤腐蝕的防腐方式。因此，大港南部油田在距離較長(zhǎng)的聯(lián)合站外輸、中轉(zhuǎn)站系統(tǒng)輸油管道上進(jìn)行了規(guī)模應(yīng)用，但實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)管道雖然實(shí)施了陰極保護(hù)，在管道運(yùn)行2-3年后仍然還會(huì)逐步出現(xiàn)腐蝕穿孔，且腐蝕穿孔部位主要集中在管道夾克破損處、彎頭、管道補(bǔ)口、管道進(jìn)出地面易積水管段、經(jīng)常有水浸泡管段以及地面以上有保溫層易存水部位等，即多集中在陰極保護(hù)應(yīng)發(fā)揮作用的防腐絕緣層存在缺陷的部位，顯示出陰極保護(hù)沒(méi)有發(fā)揮應(yīng)有作用。為此，對(duì)陰極保護(hù)管道漏失原因進(jìn)行分析，進(jìn)而提出針對(duì)性措施和建議。

2 埋地金屬管道腐蝕機(jī)理

金屬管道腐蝕以電化學(xué)腐蝕為主，腐蝕過(guò)程就是無(wú)數(shù)腐蝕原電池的發(fā)生過(guò)程，即若在同一種電解質(zhì)溶液中，存在兩種不同電極電位的金屬有電性連接，則電極電位低的金屬發(fā)生腐蝕（陽(yáng)極），電位高的不腐蝕，但產(chǎn)生氣體或其它腐蝕產(chǎn)物。腐蝕原電池發(fā)生原理示意圖如下。

從腐蝕原電池發(fā)生機(jī)理得出腐蝕原電池發(fā)生必須滿(mǎn)足三個(gè)條件：1）兩種金屬必須處于同一連續(xù)的電解質(zhì)溶液中。2）兩種金屬存在電位差。3）兩種金屬之間存在電性連接。

埋地金屬管道所處土壤可視為一種成分復(fù)雜的電解質(zhì)溶液環(huán)境，管道不同部位因材質(zhì)差異、所處環(huán)境不同，相對(duì)土壤腐蝕介質(zhì)存在不同電極電位差，若不采取任何防腐措施，管道將形成無(wú)數(shù)的腐蝕原電池，造成腐蝕。

3埋地金屬管道常用外防腐措施

3.1防腐絕緣層

為防止埋地金屬管道土壤腐蝕，一般都要施加防腐絕緣層。埋地管道施加防腐絕緣層一方面隔離了管道與土壤腐蝕介質(zhì)，另一方面也切斷了不同部位宏觀腐蝕原電池之間電性連接，從而阻止了管道腐蝕原電池的發(fā)生，這也是目前最有效的防腐措施。從近年來(lái)采油廠(chǎng)管道檢測(cè)修復(fù)工作中也發(fā)現(xiàn)，凡是埋地管道防腐絕緣層完好管段，管道應(yīng)用10年以上也基本不存在土壤外腐蝕，管道腐蝕漏失部位幾乎全部集中在防腐絕緣層存在缺陷或老化破損處。

3.2陰極保護(hù)

管道防腐絕緣層由于施工缺陷、老化等原因，很難完好無(wú)損，為了彌補(bǔ)這方面的不足，在管道具備防腐絕緣層的基礎(chǔ)上，再施加陰極保護(hù)作為補(bǔ)充來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)防腐層損壞部位的保護(hù)，是目前國(guó)內(nèi)外普遍采用的一種防腐方法。陰極保護(hù)防腐原理如下。

管道陰極保護(hù)就是為了消除腐蝕原電池在管道上的的發(fā)生，在管道具有防腐絕緣層基礎(chǔ)上而采取的一種防腐技術(shù)措施。通常有兩種方法，一是將電極電位更負(fù)的金屬與管道相連，電極電位更負(fù)的金屬作為腐蝕原電池的陽(yáng)極遭受腐蝕，管道作為腐蝕原電池的陰極免遭腐蝕，這就是犧牲陽(yáng)極法;另一種是利用外部電源，強(qiáng)制將輔助陽(yáng)極地床作為腐蝕原電池陽(yáng)極，管道變?yōu)楦g原電池的陰極，避免管道腐蝕，這就是強(qiáng)制陰極保護(hù)電流法。

4 陰極保護(hù)管道漏失原因分析

從管道運(yùn)行情況看，多數(shù)帶有陰極保護(hù)的保溫管道在投產(chǎn)運(yùn)行2～3年仍出現(xiàn)腐蝕穿孔現(xiàn)象，具體原因分析如下：

4.1管道不埋地部分外腐蝕主要是保溫層進(jìn)水腐蝕造成的

傳統(tǒng)陰極保護(hù)方式是以大地土壤為腐蝕介質(zhì)，通過(guò)犧牲陽(yáng)極或強(qiáng)制電流法形成的陰極保護(hù)系統(tǒng)，只有在管道—土壤—犧牲陽(yáng)極（強(qiáng)制電流輔助接地陽(yáng)極）這個(gè)腐蝕體系中形成電流回路，即管道外壁獲得陰極保護(hù)電子后管壁才能不腐蝕，陰極保護(hù)才能發(fā)揮作用，而對(duì)地面以上不埋地管道以及管道內(nèi)壁，陰極保護(hù)不發(fā)揮作用。為了提高防腐保溫效果，一般對(duì)地面以上管道也進(jìn)行發(fā)泡保溫，然后在外部再纏繞防水層。但由于防水層暴露在外，極易老化、損壞，雨水或溝渠污水極易進(jìn)入泡沫保溫層，若不能及時(shí)排出，會(huì)形成腐蝕，甚至泡沫還會(huì)發(fā)生水解，產(chǎn)生比土壤還會(huì)強(qiáng)的酸性腐蝕成分，加速對(duì)管體腐蝕，造成腐蝕穿孔。如管道進(jìn)出地面易積水管段、拱跨有保溫層底部易存雨水部位等。

4.2 管道埋地部分，由于防腐保溫結(jié)構(gòu)絕緣電阻率高，對(duì)陰極保護(hù)電流具有屏蔽性，導(dǎo)致陰極保護(hù)起不到防護(hù)作用導(dǎo)致腐蝕。

4.2.1陰極保護(hù)“屏蔽”現(xiàn)象

如圖為一犧牲陽(yáng)極保護(hù)示意圖，如在鐵板中間部位用絕緣層封閉一段空間，空間內(nèi)若仍充滿(mǎn)腐蝕介質(zhì)，那么，即使鐵板實(shí)施了犧牲陽(yáng)極保護(hù)，但在封閉空間內(nèi)因得不到陰極保護(hù)電流，鐵板會(huì)仍會(huì)腐蝕，這就是所謂的陰極保護(hù)“屏蔽”現(xiàn)象。

4.2.2夾克保溫管道屏蔽層的形成

根據(jù)GB/T50538的設(shè)計(jì)要求，保溫管道聚乙烯防護(hù)層的體積電阻率大于1×1014Ω·m，聚氨酯泡沫塑料的體積電阻率達(dá)1×108～1×108Ω·m。防護(hù)層和保溫層都是電絕緣良好的材料，且均有一定的厚度，與一般的管道防腐層結(jié)構(gòu)相比，保溫管道的復(fù)合結(jié)構(gòu)更易形成相對(duì)獨(dú)立的封閉空間，形成“屏蔽層”。若由于補(bǔ)口因材質(zhì)、施工質(zhì)量和管道位移等因素，使得補(bǔ)口的嚴(yán)密性和可靠性達(dá)不到要求，或管道夾克防護(hù)層破損，就會(huì)導(dǎo)致地下水滲入，造成鋼管與新形成的封閉空間腐蝕介質(zhì)直接接觸，形成一個(gè)新的腐蝕體系，而傳統(tǒng)的陰極保護(hù)方式陰極保護(hù)電流無(wú)法進(jìn)入從而導(dǎo)致腐蝕。

5 陰極保護(hù)管道減緩腐蝕漏失建議

5.1加強(qiáng)管道防腐絕緣層檢測(cè)修復(fù)，提高防腐效果

防腐絕緣層可使管道表面與周?chē)橘|(zhì)相隔離，切斷腐蝕電池回路，阻止腐蝕，是管道防腐的重要措施，因此無(wú)論從管道開(kāi)始敷設(shè)時(shí)的施工質(zhì)量還是使用后期的檢測(cè)、維護(hù)都十分重要。

5.2實(shí)驗(yàn)應(yīng)用夾克層內(nèi)置犧牲陽(yáng)極保護(hù)，消除夾克泡沫層陰極保護(hù)“屏蔽”問(wèn)題。

針對(duì)傳統(tǒng)陰極保護(hù)存在缺陷，提出一種新型陰極保護(hù)技術(shù)實(shí)施方式，即保溫層內(nèi)置犧牲陽(yáng)極技術(shù)，以解決“陰極保護(hù)電流屏蔽”問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

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大港油田第三采油廠(chǎng)工藝研究所，河北，061023