農(nóng)式鵬

（大慶油田工程建設(shè)有限公司，黑龍江 大慶 163002）

0 引言

埋地管道很容易受外界一些因素的影響而發(fā)生腐蝕，如果僅單純的在埋地管道外涂刷一層防腐層，很難對管道進(jìn)行全方位的保護(hù)。目前我國埋地管道附近的電磁環(huán)境一般都較為復(fù)雜，致使一些管道并不在陰極保護(hù)范疇內(nèi)。所以還需要注意做好管道的陰極保護(hù)，這樣即便埋設(shè)管道的防腐層發(fā)生破損后，其依然可以在陰極保護(hù)下安全的運(yùn)行，避免出現(xiàn)介質(zhì)泄漏的情況。

1 埋地管道腐蝕的主要原因

對埋地管道的自然電位進(jìn)行測量，可以了解管道在某一區(qū)域段內(nèi)的腐蝕的大致程度。埋地管道腐蝕情況的出現(xiàn)，一般都是管道外腐蝕，導(dǎo)致管道外腐蝕的主要因素就是管道埋設(shè)的土壤環(huán)境。在進(jìn)行管道埋設(shè)時(shí)，管道金屬構(gòu)件在接觸不同性質(zhì)的土壤時(shí)，在金屬構(gòu)件的不同位置形成的電極電位也有所不同，而電位差的存在，將會借助土壤這一介質(zhì)形成回路，產(chǎn)生具有腐蝕性的電池，致使管道外發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。在反應(yīng)的過程中，將會形成陰極區(qū)與陽極區(qū)。Fe位于陽極區(qū)其被氧化后將形成Fe2+，釋放的電子從陽極區(qū)向陰極區(qū)流入，作用于H+，將其還原成為氫氣[1]。

2 埋地管道外的防腐策略

2.1 石油瀝青防腐

按照防腐層的結(jié)構(gòu)，通?？梢詫⑹蜑r青防腐層劃分為三個(gè)不同的等級，分別為普通級、加強(qiáng)級與特殊加強(qiáng)級?？梢愿鶕?jù)埋地管道所處的環(huán)境進(jìn)行選擇，其中包括土壤的腐蝕性、地下水水位以及土壤生物等。如果管道需要從居民區(qū)、鐵路、公路、河渠等地段穿越，那么則可選用特殊加強(qiáng)級或者加強(qiáng)級石油瀝青防腐層。

普通級石油瀝青防腐層就是在埋地管道外線涂刷一層瀝青底漆，厚度需控制在1.5mm左右，然后包裹上一層，接著再涂刷一層厚度在1.5mm左右的瀝青層，然后包裹上一層玻璃布，最后再涂刷一層厚度為1.5mm左右的瀝青層，再使用聚氯乙烯工業(yè)膜進(jìn)行包裹[2]。

加強(qiáng)級石油瀝青防腐層的總厚度需要在5.5mm以上，相對于普通級石油瀝青防腐層來說，其需要多涂刷一遍瀝青，并且需要多包裹一層玻璃布，同樣在完成第四層瀝青的涂刷后，需再包裹一層聚氯乙烯工業(yè)膜。

特殊加強(qiáng)級石油瀝青防腐層的總厚度需要在7mm以上，需要先涂刷4層的瀝青，并包裹4層的玻璃布，然后再涂刷一層厚度在1.5mm左右的瀝青層，然后包裹上一層聚氯乙烯工業(yè)膜。

該防腐層的優(yōu)勢就是價(jià)格比較低，對于不同溫度、不同環(huán)境的埋地管道均較為適用。在具體應(yīng)用時(shí)需合理的選擇其等級，并協(xié)同陰極保護(hù)一同對管道進(jìn)行保護(hù)。

2.2 FBE防腐

埋地管道外的FBE防腐涂層通常指的是在埋地管道外層涂刷一層熔結(jié)環(huán)氧粉末，其成本主要包括環(huán)氧樹脂、顏料、填料、穩(wěn)定劑、增塑劑、流平劑與固化劑等。該防腐涂層通常為一次性成膜，涂刷的厚涂需在300～500μm之間。該防腐涂層可以牢固的粘結(jié)在管道的鋼鐵表面，同時(shí)該管道外防腐層還具有耐磨損、環(huán)保、耐土壤應(yīng)力等應(yīng)用優(yōu)勢。FBE防腐層時(shí)常應(yīng)用在管道運(yùn)行時(shí)溫度通常在零下30～100oC的埋地管道[3]。按照防腐層的厚度可以將FBE防腐劃分為兩個(gè)等級，分別為普通級和加強(qiáng)級，其中普通級防腐層的厚度通常不可以低于620μm，加強(qiáng)級防腐層的厚度通常需要不低于800μm。一般情況下，需要根據(jù)管道所處的土壤環(huán)境、運(yùn)行溫度來選擇防腐層的等級。

2.3 環(huán)氧煤焦油瀝青防腐

環(huán)氧煤焦油瀝青防腐層的主要成分包括環(huán)氧樹脂、煤焦油瀝青、改性胺、助劑以及防銹顏料。該埋地管道外防腐層的應(yīng)用優(yōu)勢為可以快速的干燥，并且具有較好的耐油性、耐水性、耐堿性、耐酸性與耐鹽性等。

2.4 聚烯烴黏膠帶防腐

聚烯烴黏膠帶防腐層通常包括兩部分，分別為基膜與膠層。其中基底保護(hù)膜使用的是聚乙烯膜片，膠層使用的則是丁基橡膠。該防腐層的優(yōu)勢為具有較高的機(jī)械強(qiáng)度。按照不同的應(yīng)用情況可以將該防腐層劃分為補(bǔ)口帶、保護(hù)帶、防腐帶。按照防腐層的厚度通常可以將其劃分為普通級與加強(qiáng)級。其中普通級防腐層的厚度通常需要不低于0.7mm，底漆、內(nèi)帶、外帶只需要完成一層即可。加強(qiáng)級防腐層的厚度通常不可以低于1.40mm，底漆、內(nèi)帶、外帶均為兩層[4]。

2.5 聚氨酯泡沫塑料防腐

在埋地管道外使用聚氨酯泡沫塑料不僅可以達(dá)到防腐的目的，同時(shí)還可以達(dá)到保溫的效果。該防腐層比較適用于運(yùn)行時(shí)溫度在100oC以下的管道。其屬于復(fù)合結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)構(gòu)成包括防腐層、保溫層和防護(hù)層，其不管是防腐性還是絕緣性均較為良好。

3 埋地管道陰極保護(hù)的有效策略

3.1 基本原理

埋地管道陰極保護(hù)就是避免管道在土壤中發(fā)生腐蝕，其基本原理就是以埋地管道的金屬構(gòu)件為陰極，通過直流電流的施加，促使陰極極化，消除金屬表面不均勻的電化學(xué)，以此抑制陰極腐蝕，從而實(shí)現(xiàn)對埋地管道的保護(hù)。

陰極保護(hù)主要包括強(qiáng)制電流與犧牲陽極兩種保護(hù)方式。

強(qiáng)制電流陰極保護(hù)就是將直流電源傳入到回路內(nèi)，在陽極的輔助下，向需要保護(hù)的埋地金屬管道施加直流電，讓金屬構(gòu)件成為陰極，以此實(shí)現(xiàn)對管道的保護(hù)。

犧牲陽極的陰極保護(hù)就是利用比埋地管道電位需要負(fù)的合金或者金屬與管道的金屬構(gòu)件相互連接，借助電位相對更負(fù)的金屬對電流進(jìn)行不斷的腐蝕溶解，以此實(shí)現(xiàn)對管道的保護(hù)。

3.2 埋地管道陰極保護(hù)的案例

某埋地管道總長度在1.5千米左右，由一條DN1428低碳鋼焊接管構(gòu)成，埋設(shè)土壤的平均電阻率在每米5到10歐姆。管道采用的外防腐層為熔融環(huán)氧粉末。該管道埋地深度較長，并且直徑較大。

站在設(shè)計(jì)該埋地管道陰極保護(hù)方案時(shí)，采用的是外加獨(dú)立電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的方式。在管道兩端分別設(shè)置一個(gè)陰極保護(hù)站，同時(shí)在保護(hù)站距離管道30到50米的位置分別設(shè)置一座深井陽極，并在保護(hù)站內(nèi)安裝直流電源，在排氣管附近埋設(shè)硫酸銅參比電極，以此實(shí)現(xiàn)對埋地管道的陰極保護(hù)[5]。

3.3 陰極保護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)

（1）施加直流電流后，對地電位需要至少為負(fù)0.85V；

（2）施加直流電流后，陰極電位向負(fù)方向產(chǎn)生的變化值需要比自然電位大300mV；

（3）將直流電源斷開后，陽極電位在負(fù)方向產(chǎn)生的變化需比自然電位大100mV；

（4）如果埋設(shè)管道的土壤中含有硫酸鹽，并且含有的硫酸根在0.5%以上，施加直流電流后，電位則需要至少達(dá)到負(fù)0.95V。如果管道外層涂有防腐層保護(hù)電位則需至少達(dá)到負(fù)1.20V。

3.4 陰極保護(hù)中的注意事項(xiàng)

首先，在對埋地管道進(jìn)行陰極保護(hù)前，需先檢查管道，確保埋地管道的絕緣措施的準(zhǔn)確性，管道外的防腐層不可以存在任何的漏敷點(diǎn)。同時(shí)還需檢查管道的導(dǎo)電性，確保其可以連續(xù)導(dǎo)電。

其次，準(zhǔn)確的測試埋設(shè)管道土壤的電阻率，并以此為依據(jù)確定陽極的規(guī)格以及陽極的安裝數(shù)量。

最后，做好管道的電連接。利用銅焊的方式在相連的埋地管道上焊接銅芯電纜，以此實(shí)現(xiàn)電連續(xù)性跨接。需要特別注意的是，跨接電纜的焊接方向需要和管道軸處于相同的方向，并且要保證焊接的足夠牢靠，避免出現(xiàn)虛焊的情況。焊接前，需先打磨銅片，對其進(jìn)行除銹處理，確保焊接的位置有金屬光澤。完成焊接操作后，需將焊點(diǎn)附近的雜物去除掉，并且還需要對跨接鋼片附近以及跨接點(diǎn)做好覆蓋于保護(hù)工作，不可以出現(xiàn)銅芯電纜、焊接金屬裸露在外的情況。

4 結(jié)語

綜上所述，在對埋地鋼質(zhì)管道進(jìn)行保護(hù)時(shí)，既需要注意做好對管道外的防腐處理，又需要加強(qiáng)對管道的陰極保護(hù)。在選擇防腐層時(shí)，需要確保所選擇使用的防腐材料可以與管道很好的粘結(jié)在一起，并且具有良好的防水性、絕緣性、韌性、耐熱性、抗微生物腐蝕性。如果防腐層的選擇不夠準(zhǔn)確，很可能在投入使用后，導(dǎo)致管道外防腐層的防腐作用失效，很可能會影響管道的安全運(yùn)行。為此，一定要根據(jù)管道埋設(shè)環(huán)境條件以及各防腐層的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇恰當(dāng)?shù)姆栏绞?，并與陰極保護(hù)相互配合，做好埋地管道的保護(hù)。