输油管道的防护措施

2011-12-30王立志江洪湖

中国新技术新产品 2011年20期

关键词：输油管道阴极保护防腐

王立志江洪湖韩林林凯

（加格达奇输油气分公司，黑龙江大兴安岭 165000）

某输油管道干线采用特加强级沥青玻璃布和恒电位仪强制阴极保护联合防腐方式。输油管道自1984年建成投产以来，已运行近20年，管道老化严重，多次发生腐蚀穿孔跑油事故。

管道腐蚀穿孔既浪费了资源与能源，又污染了环境，造成巨大的经济损失。正确评估管道腐蚀情况，制定相应的保护措施，及时进行维修，对确保管道安全运行具有重大意义。

1 管道腐蚀原因分析

1.1 防腐层状况

埋地管道防腐层质量的优劣将直接影响恒电位仪输出电流和阴极保护距离。通过历年管道防腐层检测维修，恒电位仪运行参数的变化，防腐层绝缘电阻率的测量以及实际开挖验证，输油管道防腐层老化严重，很多管段沥青防腐层龟裂、破损、剥离、脱落。

1.2 管道腐蚀状况

通过防腐检测，对管道进行开挖发现，输油管道腐蚀相当严重，管道防腐层部分露出管道金属腐蚀痕迹，部分管段防腐层龟裂、剥离严重，严重腐蚀管段管道表面呈凹凸不平状，管道腐蚀虽未穿孔，但腐蚀坑深达2mm的有82处，其中腐蚀坑深达5mm的有15处。

1.3 腐蚀的种类

1.3.1 化学腐蚀

指金属表面与周围介质发生化学作用而引起的破坏。特点是在化学作用进行过程中没有电流产生。

指裸金属表面暴露在空气或其它气体中，形成氧化膜和化合物，在较高温度下氧化膜生长速度通常较快，空气或气体中的水分会加快这类腐蚀的速度。

1.3.3 在非电解质溶液中的腐蚀

油气管道内除常含有一定的水分外，有时也含有一定的H2S、SO2、CO2等易腐蚀管道的化学物质。它们与管道内壁发生化学作用而腐蚀管道。管内在潮湿环境下，硫化氢和水又是使管壁造成氢致裂、氢鼓泡最好的温床，使管道的寿命缩短，事故率频繁。

1.4 管道腐蚀原因

金属管道的腐蚀是十分复杂的过程。首先它受环境介质组成、土壤微生物、理化性质的影响；其次受金属材料化学成分、组织结构、表面状态的影响；另外受管道受力状态、杂散电流的干扰的影响。

由于管道防腐层的老化剥离，剥离防腐层对阴极保护电流形成屏蔽，致使防腐层下的管道处于腐蚀状态，形成保护死角，管道本体腐蚀。主要原因如下：

⑴设计不当、施工质量差造成防腐层破坏。埋地长输管道为了保护管道安全运行，在弯头、转角、穿跨越部位采取了相应的保护措施(固定墩、套管)。设计人员若防腐设计不当，管道防腐施工中，由于施工条件恶劣或施工队伍的原因，造成防腐层施工质量差，若监督、验收不严，易形成管道腐蚀。近几年来，输油管道的固定墩、套管内多次发生腐蚀穿孔。经开挖发现，固定墩内加强肋板与管线焊接处、套管内刮擦部位防腐层质量较差，大面积腐蚀，呈麻坑状，导致腐蚀穿孔。

⑵运行时限造成防腐层老化。由于土壤理化性质、环境温度及电流干扰等因素的影响，随着运行年限的增加，埋地管道防腐层中的芳香烃类物质不断挥发，致使防腐层老化、龟裂、剥离，水进入防腐层与管道本体间，形成腐蚀系统。如管线穿孔，穿孔部位在管线西侧下部，该段防腐层经开挖发现，水进入防腐层与管道本体间，防腐层大面积严重剥离。

⑶违章施工造成的防腐层破坏。随着近年来城市建设的不断发展，建筑、道路、沟渠施工大量增加，施工队伍对管道保护法不加重视，施工中破坏管道防腐层甚至造成管道破坏事件大量发生。管道防腐层破坏后，形成管道腐蚀，造成保护死角(腐蚀严重甚至发生管道穿孔情况)。

⑷温度差、位置差变化造成的防腐层破坏。此类防腐层破坏主要在输油站库内加热炉管线，原油进出加热炉温度变化大，管线从地面转入地下，弯头防腐层质量若稍差，由于温度巨变，防腐层老化加剧，地面水侵蚀，造成管线腐蚀。

主要在单季稻种植区，水稻收获在10月上旬以前，垅田区域上、下田块应有水平落差(以利春季排水),地下水位50厘米以下。坂田排水良好，一般均可以种植。目标产量：180公斤/亩。

2 管道腐蚀的防护

2.1 涂防腐绝缘层

涂层是管道防腐最基本的也是必须采取的措施。管道涂上防腐材料后，经过固化而形成油漆膜，能够牢固结合在金属表面上，使金属表面同外界严密隔绝，阻止金属与外界物质进行化学反应或电化学反应，从而防止了金属腐蚀。涂层必须满足下述要求：与金属有良好的粘结性、电绝缘性能好、防水、化学稳定性高、有较高的机械强度和韧性、耐土壤应力性能好、耐阴极剥离性能好、抗细菌腐蚀、破损后易修复以及便于施工和价格低最早应用的埋地管线外防腐层材料是石油沥青和煤焦油。

2.2 阴极保护

阴极保护防腐是一种电化学防腐方法，一般与涂料绝缘防腐结合使用，效果显著。阴极保护有两种方法，牺牲阳极法和外加电流法。

2.2.1 牺牲阳极法

在待保护的金属管道上连接一种电位更低的金属或合金，形成一个新的腐蚀电池。适用于对电流需要量很小的裸管或有涂层管道的外露部位提供阴极保护。常用的牺牲阳极材料有镁基合金、铝基合金、锌基合金三大类。

2.2.2 外加电流法

将被保护管道与外加的直流电源的负极相连，把另一辅助阳极接到电源的正极，外加电流在管道和辅助阳极间建立较大的电位差。优点是可给较大的保护电流，保护距离长，便于调节电流和电压，使用范围广。主要适用于长输管道以及当杂散电流产生的管地电位变化超过牺牲阳极的保护能力时，在许多场合下两种方法配合使用。外加电流阳极可选用石墨、高硅铸铁、铸铁、碳钢、磁性氧化铁、铅银合金或废钢材。在选择牺牲阳极法还是外加电流法时，要考虑干扰问题，附近是否有工业电源、土壤电阻率、施工可行性和经济性等因素。

2.3 连接线

通过连接线，控制杂散电流是另一种防腐蚀办法。由于输油管线不是独自存在的，来自它附近的公共设施、市政管道及附近的阴极保护系统的杂散电流，会对管线造成一定的腐蚀。所以应恰当使用连接线，为电流提供低电阻通道，防止穿过受到阴极保护管道的辅助构筑物和外界管道发生电解腐蚀。具体根据我国《埋地钢质管道直流排流保护技术标准》的规定：当管道上任意点的管地电位 (以附近大地为基准所测的管道对地的电位)正向偏移100mV，或管道附近土壤的电位梯度大于2.5mV/m时，管道应及时采取直流排流保护或其它防护措施。所谓直流排流保护就是把管道与电力铁路变电所中的负极或回归线(铁轨)，用导线直接连接起来，以把管道中流动的杂散电流直接流回 (不再经大地)至电力铁路的回归线(铁轨等)。