场站室外地面管道的管托腐蚀情况调查及防治建议

易飞虎

中国石油冀东油田公司，河北唐山 063200

管托是管道与支撑管道的钢结构或混凝土支架之间的连接件，起支撑（托）管道作用，是支架的一种形式。近年来，在冀东油田场站检维修时发现几个主要场站室外地面管道的管托腐蚀情况较为严重，部分场站的管托涂层出现起泡、脱落，甚至严重腐蚀，严重影响管道运行安全。尽管在安装管托时采取了防腐措施，但由于防腐涂料的选择、防腐施工工艺以及所处的气候环境等方面因素的影响，管托涂层容易遭到破坏，由此产生的多次维护增加了管道的安全隐患和运行成本。本文通过对冀东油田靠近海岸线的5个场站室外管托腐蚀情况的调查分析，并结合油田常用的两种防腐结构的使用情况，提出了管托腐蚀的防治建议。

1 场站室外地面管道的管托腐蚀状况

1.1 管托防腐结构及材料调查

管托防腐结构存在的问题：

（1）对管托没有进行针对性的防腐设计。在工艺安装图中，只给出管托的结构型式，而管托的防腐结构及防腐涂料并未明确，因而在管托防腐施工时，一般都参照地面管道防腐结构及防腐涂料的要求进行防腐施工。

（2）由于管托结构形式复杂，容易造成防腐施工死角。油田地面管道常用管托的结构形式主要有两种：一种是丁字托滑动支座及丁字托加侧板滑动支座，另一种是曲面槽滑动支座。由于管托的面积较小、棱角多、角焊缝多，容易造成施工死角，给防腐施工造成一定的难度，在一定程度上影响防腐施工质量。

防腐涂料的选择对防腐效果影响较明显。油田常用管托的防腐材料主要有两类：一类是醇酸类涂料，另一类是环氧类+丙烯酸聚氨酯类涂料。从防腐性能来看，醇酸类涂料的耐水性、附着力和漆膜强度都弱于环氧类+丙烯酸聚氨酯涂料。

醇酸类涂层主要有两种结构：一种是地面保温管道（如输油管道、伴热管道）的管托防腐结构，为“防锈漆+调和面漆”的两层结构；另外一种是地面非保温管道（如输气管道、输水管道）的防腐结构，为“防锈漆+中间漆+调和面漆”的三层结构。

环氧类涂料+丙烯酸聚氨酯涂料一般采用两底+两中+两面的三层结构。

1.2 腐蚀情况调查

油田海岸沿线5个场站室外地面管托腐蚀情况见表1和图1。

表1 管托腐蚀情况统计

图1 管托腐蚀的几种情况

从调查情况看，管托腐蚀主要表现在两方面：一是本体返锈、腐蚀及漆膜空鼓、脱落；二是焊缝、边缘等边角处返锈，这是管托腐蚀最常发生的位置。

2 场站室外地面管道管托腐蚀因素分析

通过对油田5个沿海场站室外地面管道管托防腐情况的调查，总结了如下腐蚀因素。

2.1 防腐材料

从调查统计来看，采用不同的防腐材料的管托腐蚀情况不一样，采用醇酸类调和涂料防腐的一般是返锈腐蚀，采用环氧类涂料防腐的一般是返锈、起鼓、脱落。

醇酸类调和涂料在涂刷前一般采用稀料进行调制，而稀料都具有很强的挥发性，涂刷完成后固化时间较长，而在固化过程中，稀料的大量挥发容易使涂层形成针孔缺陷；另外一个原因是调和漆形成的漆膜强度相比环氧类涂料差很多，涂层存在缺陷时会形成点状腐蚀，因此腐蚀表现一般为返锈。

环氧类涂料+丙烯酸聚氨酯面漆涂刷前一般采用稀料和固化剂进行调制，可控制涂层固化时间，使涂层在较短的时间内形成致密的高强度涂层，一般腐蚀均从缺陷处开始向四周扩散，因此其腐蚀表现主要是漆膜起鼓、脱落。

2.2 施工因素

（1）施工顺序。在管道施工中，由于场站地面管道复杂，管道标高定位困难，一般地面工艺管道施工都是先加临时支撑，待流程全部安装完成后才安装正式管托。鉴于这种情况，管托安装基本是在工艺安装的末期，属于收尾阶段，无论是施工人员还是管理人员对工程细节的关注程度都有所下降，从而导致管托防腐质量下降。

（2）管托加工。管托加工一般采用氧气乙炔切割下料，然后再焊接的工艺。氧气乙炔切割产生的氧化层结构致密，可形成很好的保护层，但氧化层清理不彻底会造成漆膜附着力差，从而留下涂层隐患。这也是管道管托边角处容易发生腐蚀的重要原因之一。

（3）施工水平。现场人员进行管托制作时，一般角焊缝的成形质量相对较差，表面焊渣清理困难，经常出现焊渣、飞溅物清理不彻底等问题，导致管托的表面处理达不到要求的等级。如果采用的工具不合适，焊缝周围表面除锈的质量也不能保证，甚至出现涂料附着力达不到要求的情况。

2.3 环境因素

2.3.1 大气中所含的介质

沿海地区大气中夹杂着大量盐分，在潮湿环境下使管托涂层表面形成含有溶解性电解质的液膜，而氯离子渗透性又非常强，当阳极区铁产生腐蚀生成二价铁离子时，在腐蚀电池产生的电场作用下，氯离子不断向阳极区迁移并富集。由于氯离子在腐蚀碳钢的电化学反应中起反复催化作用，管托钢材表面将不断被侵蚀，促使管托表面局部腐蚀不断加快。

2.3.2 空气湿度

钢铁腐蚀的临界湿度一般在60%～70%之间，低于临界湿度时，钢铁表面受到的是化学腐蚀，其锈蚀速度不大；高于临界湿度时，其腐蚀类型由化学腐蚀转变为电化学腐蚀，锈蚀速度突然增加，此时锈蚀影响是很大的。

沿海地带在夏季高温时相对湿度长期大于75%，在雨后更高达90%以上。当钢铁表面湿润时氧的通路受到限制，锈层作为氧化剂，发生阴极去极化反应；当钢铁表面干燥时，锈层透氧，这时二价铁离子又会被渗入的氧重新氧化成氧化铁[1-5]。因此在干湿交替的条件下，带有锈层的钢铁将加速其自身腐蚀的进行，随着腐蚀的加剧，逐渐出现涂层起泡甚至脱落。

2.3.3 环境温度

油田地处温带半湿润气候，极端最高温度达到43.7℃，极端最低温度达到-20℃，年平均气温达到12.6℃。大气中的水蒸汽含量随气温的升高而增大，同时气温升高促使锈蚀加剧，尤其在潮湿的环境里，气温越高锈蚀越快。另外，大气与管托表面间的温差导致在防腐层表面形成冷凝水，若防腐层存在缺陷，冷凝水渗入防腐层，也会加剧管托母材表面的锈蚀。

3 管托腐蚀防治的建议

3.1 防腐结构及防腐材料的选择

在管托表面处理、防腐结构及防腐材料的选择上，应根据施工阶段所处季节、气候特点和作业环境选择合适的表面处理等级、防腐结构及防腐材料。

2014—2016年，几个场站陆续进行了管托的防腐治理，均选用了环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+丙烯酸聚氨酯面漆的防腐结构，治理后的管托防腐层至今保持完好，取得了良好效果。从防腐原理来看，是防锈漆在钢材表面形成致密的涂层对外部腐蚀因素进行物理隔离，从而达到防腐的效果，而富锌底漆除对外部腐蚀介质起到物理隔离的作用外，还通过涂层中的锌粉以牺牲阳极的方式对钢材表面进行保护。因此，对于类似近海岸线场站管道的管托防腐，推荐采用环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+丙烯酸聚氨酯面漆的涂层结构形式。

3.2 防腐施工

3.2.1 表面处理

因管托制作占整个工程工作量的比例很小，其表面处理等级一般采用St3级[6]。St3级除锈采用非常彻底的手工和动力工具清理，达到目视检查时钢材表面应无可见的油、脂和污物，并且氧化皮、铁锈、涂层和外来杂质被清理彻底，使钢材表面具有金属底材的光泽。但由于采用手工或手持电动工具进行表面处理的局限性，使得结构复杂的管托在表面处理时容易出现死角，并且锚纹深度也常常达不到涂料附着力的要求。作为决定漆膜防腐蚀效果及使用寿命的关键因素，表面处理质量若达不到要求将影响涂料附着力，形成质量隐患，因此建议管托的表面处理等级选用Sa2.5级，即采用喷射的方法进行处理，不但可以非常彻底、全面地清除焊渣、铁锈及氧化层，而且可以通过选择不同的磨料来保证锚纹深度，确保涂层的附着力。

3.2.2 涂装作业

在防腐涂料涂刷前，应将管托表面残留的粉尘清理干净。涂料涂刷应保持均匀。确定好前道涂层的表干时间，把握好涂刷间隔时间，如前道涂层未表干不得涂刷第二道涂料；如果上道涂层已经干透，必须将干透的涂层表面打毛才能涂刷下一道涂料。

针对曲面槽管托，应提前对曲面内侧进行防腐，避免安装结束后形成无法防腐的死角。

3.3 工厂化预制

工厂化预制的优势在于加工时采用专用设备、专用场地，从而使产品的品质保持一致。管托作为管道安装中常用的附件，有相应的标准设计图集，属于标准件，因此新建场站时，根据设计选定的管托结构形式及防腐结构委托专业生产厂进行管托预制加工批量生产，更有利于保证管托的防腐质量。

3.4 提高重视程度

从工程施工角度来说，无论管理人员还是施工人员都应强化质量意识和风险意识，合理安排管托防腐施工工序，从细节入手，保证管托的防腐质量，不给工程留下隐患。

4 结束语

要从根本上解决管托防腐层使用时间不长就开始失效的问题，首先从设计阶段就开始选择合适的涂料和合理的防腐结构，保证防腐层的耐腐蚀性能；其次是强化施工管理，保证管托防腐质量，使其达到设计使用寿命，从而降低维护成本、保证管道安全运行。