从宝钢支线看管道防腐蚀研究

杨京发

摘要：由于时间、环境、质量等客观因素的存在，管道防腐层可能产生粘结力下降及失粘现象。主要表现为，管道表面处理不良和熔结环氧粉末固化问题，以及环氧粉末质量问题。所以良好的管道表面处理、准确控制固化温度和时间、采用高质量的环氧粉末是确保管道防腐层粘结的有效手段。这里结合宝钢支线防腐管理现状，就管道安全生产的运营展开研究。

关键词：管道 粘结力 质量 防腐

2011年8月，宝钢支线由宝钢和中石油合作建成投产，由中石油天然气销售上海分公司运维。该管道基于当时客观原因，起始站与末站未设计收发球筒，以至于9年无法开展内检测工作。根据特种设备安全技术规范规定，一般应于投用后3年内进行首次全面检验和合于使用评价结果，后应结合全面检验和合于使用评价结果确定管道下次全面检验日期（检验周期5年）。虽然宝钢支线于2016、2019年开展过管道外检测，但管道的本质安全不能保证，存在运行风险。以下，结合管道完整性管理就管道防腐蚀的应对策略展开分析。

当前管道防腐采用3PE防腐层，宝钢支线属于此类。由于时间原因管道防腐层可能产生粘结力下降及失粘现象。粘结力下降乃至失粘大多表现为底层环氧粉末与管体金属的剥离，从历史经验看，主要原因有三种，一是管道表面处理不良，包括残留污垢、蚀锈、灰尘、盐分、潮湿、锚纹深度不符合要求等，都会影响防腐层与管道表面的粘结;二是熔结环氧粉末固化问题，只有其完全固化，才能获得最佳性能，如果熔融粘结过程中温度控制有偏差，温度过低会导致固化不完全，温度过高则可能导致环氧树脂热氧化分解;三是环氧粉末质量问题，主要成膜物环氧树脂型号偏差、成分不足、采用落地粉等。所以良好的管道表面处理质量、准确控制固化温度和时间、采用高质量的环氧粉末和禁止使用落地粉等是确保3PE防腐层粘结有效的手段。另外还可以通过涂装前开展高温阴极剥离和热水浸泡等性能指标测试筛选出合格材料。建议宝钢支线对于风险点每年开展开挖验证，确保管道运行安全。

强调的是，熔结环氧粉末属于典型的无定型高分子聚合物，在长期水环境下，水分子由表面逐步向涂层内部扩散并到达管道金属表面，降低涂层附着力而导致涂层失效。该类防腐层吸水率高是其本身特性决定的，湿热环境更为明显，尤其是上海地区。如果防腐层本身存在质量问题，固化程度不够或交联密度过低等，则更易于水的渗透。要想获得良好的环氧粉末涂层性能，首先要选择其适用的环境，其次要选择高质量的环氧粉末。满足标准只是最低要求，通过高温长期阴极剥离指标性能测试可以很好地判断涂层的长期性能，以及严格控制施工质量，包括表面处理、涂装工艺、涂装过程控制及检验等。

防腐层的使用寿命取决于防腐层材料性能、涂装质量、服役条件等多种因素。通常条件下，防腐层材料本身的衰变或老化是非常缓慢的，防腐层失效更多表现为外力损伤、吸水导致绝缘性能下降或剥离导致阴极保护屏蔽等。外力损伤可以进行局部修复，绝缘性能下降可以调整阴极保护输出或附加阴极保护，但当附加阴极保护变得不经济时防腐层必须重涂，而防腐层一旦剥离则进行管道开挖重新防腐作业是不二选择。

通过管道检测可以发现管道本身以及防腐层存在的问题。内检测反映的是管道的整體情况，但只能间接判断防腐层的状况，而外检测可以直接判断防腐层状况，但通常只能代表局部，因此内外检测要相互结合。运行中后期更需要关注管道内检测结果，对比历次异常信号变化可以判断管体外腐蚀情况，并由此判断防腐层的状况。发现问题及早处理，确保管道的腐蚀受控。

目前，宝钢支线安装了智能测试桩，数据的传输和存储基本不存在大的问题，但在数据的深度分析和充分利用方面还需要多做些工作。目前数据分析大多只是简单的数据比对和超限报警，数据利用也限于保护效果的判定。智能化程度还有待进一步提高，数据的利用也可以更充分深入。例如可将阴极保护数据采集与专业数值模拟软件相结合，实现在线仿真计算并自动提供解决方案，特别是对于杂散电流干扰段、多管并行敷设等复杂环境下的管道腐蚀控制具有重要意义。

强调的是，宝钢支线在复杂杂散电流干扰段，最可靠的阴极保护有效性准则是腐蚀速率准则。当无法准确测量管道极化电位时，可以采用阴极保护试片法评估腐蚀速率。通常做法是埋设6个月以上的试片挖出来后，通过目视法或失重法评估阴极保护有效性。

影响管道感应电压的因素很多，主要有：负载电流、输电线与管道间距和并行长度及交叉角度、管道涂层质量等。电力线路交叉或并行时，标准对小于220 kV 输电线路的铁塔和电杆接地的最小距离统一为5米，也只是一个经验值。但从本人从事管道管理经验看，此接地安全距离只是为满足双方最低要求（实际检测存在杂散电流干扰），确实应该根据最严苛的工况开展计算和评估。

还要指出的是，上面说到输电线路与管道交叉并行产生影响的同时，不能不提及到工业污水管道的交叉和并行对管道的影响。工业污水通常腐蚀性很强，因此有必要采取保护措施。临近工业排污渠的管段建设时应选择加强级防腐层。运行期间加强管道检测，确保防腐层的完整性和阴极保护充分有效。

最后，说到防腐，这里不能不提到站场设备设施的防腐。在这里需要强调的是，由于历史遗留问题，宝钢支线金石路末站未设置区域阴极保护系统，这为完整性管理留下了隐患。因为管道线路的保护电流受制于距离、环境和站场的特殊性限制很难给予站场区域阴保要求，所以站场腐蚀泄漏的潜在危害要大于线路管道。

站场管道与线路管道相比相对复杂，有地上地下之分，很难获得均匀的阴极保护电流分布，也不容易像干线管道那样确定保护末端，同一区域有可能同时存在过保护、欠保护问题。其腐蚀控制有效性的评价需要准确、足量的测试数据，更关键的在于测试点的选取，可以设置简易测试点并安装参比管方便测试。建议通过密间隔电位测试以确定测试点位置，至少应包括最低电位点、最高电位点、代表性位置等。

需要指出的是，站场区域阴极保护系统对站外管道线路阴极保护系统的干扰怎么消除？一般采取以下几项防护措施：一是调整站内阴极保护系统各路输出，在确保保护电位达标的前提下，使总输出电流较小，降低干扰影响。二是改变管道线路阴极保护系统的电位控制点也就是通电点、零位接阴及控制参比电极的安装位置，使其远离站内保护系统的影响区域。三是如果干扰导致管道线路阴极保护系统输出减少，可在管道线路阴极保护系统电位控制点附近连接埋地钢制金属或硅铁阳极，吸收来自站内区域阴极保护系统的干扰电流;反之，可在控制点附近安装牺牲阳极提供补充保护，抑制干线阴极保护系统输出。四是改变站内阴极保护系统的阳极地床位置或类型，该种方法适用于站场区域阴极保护试运行调试阶段，对于已投入运行的站场改造起来就比较麻烦。某些情况下，这种干扰是难以完全消除的，将其控制在一个可接受的程度即可。

中国石油天然气销售上海分公司