埋地钢制油气管道防腐蚀措施的探究

李思琪(国家石油天然气管网集团有限公司华北鲁皖分公司，山东 曲阜 273100)

1 确保材料质量，提高检测水平

石油和天然气是重要能源，其稳定输送与供应是保障我国能源安全供给不可或缺的重要条件，因此油气管道运输质量直接影响着国民经济的发展。

优化埋地钢制管道，首先要对其制作材料予以严格管控，这不仅要求相关管理人员对材料进行强度、韧性、耐腐蚀性等诸多功能测试，还需从运输物性质及其周围地质特点进行综合考虑，确保土壤酸碱度及运输物性质不会对埋地钢制管道产生严重腐蚀效果，延长钢制管道使用年限。除严格制作材料的挑选过程外，相关企业也应提高对防腐材料涂层工作的重视程度。结合现阶段埋地钢制管道涂层施工现状来看，部分企业选取高价涂层材料，却忽略了油气运输特点，导致出现资金消耗过多、质量提升却不明显的现象。考虑到油气管道运输过程中可能会产生一定热量，因此在挑选钢制管道镀涂材料时不能仅考虑耐腐蚀性，还应将受热后的应力纳入来考虑范围，另一方面，还要考虑其与埋地钢制管道连接的紧密性，防止镀涂层脱落。

结合上述要求，我国现阶段钢表面常采用热喷铝镀层对管道表面进行处理，该处理方式对技术方面的要求较高，因此相关企业还应加强对操作人员施工技术的要求，提高镀涂施工水平，避免出现镀层吸附性不达标，或喷镀层出现空隙的问题，进一步提高热喷铝抗腐蚀效果，延长管道使用寿命[1]。

我国地下输送管道铺设较为密集，容易出现管道过保护，或保护欠缺等问题，要想对埋地钢制管道保护情况及保护效果进行准确的调查，还需建立起较为完善的检测机制。出于美观考虑，部分区域不适合设置大量的测试桩，只能将设置成简易测试点。现阶段，中国埋地钢制管道检测主要采取Pearson检测法与交流电流衰减法、直流电位梯度法、变频—选频法、密间隔电位法等。随着新型信息技术的发展，油气行业加大了数字化智能技术在管道运输中的应用力度，针对于埋地钢制管道的防腐工作，相关企业也可适当引用新型技术对管道进行检测与管理，提高对数据检测与分析的水平。目前，智能化技术的应用仅限于数据对比等方面，应用范围较为狭窄，管理人员可将管道保护数据与数值模拟软件相结合，预测管道腐蚀效果，以便及时发现管道腐蚀破损情况。

2 更新施工技术，增强防腐效果

包裹绝缘层是钢制油气管道腐蚀保护中最为重要的措施之一，它能隔断管道钢制表层与地下土壤的直接接触，增大两者间电阻，使接触管道的腐蚀电流明显减少，降低了腐蚀电流对埋地钢制管道的伤害。煤焦油瓷漆防腐层在管道运输业中拥有较长的应用历史，早在1995年，我国就将其应用到了管道腐蚀防护中。随着时代的进步，钢制管道防护层技术不断创新，其构成材料也逐步多样化。

(1)乙烯防腐层腐护技术。该技术通过在管道外表面覆盖或缠绕聚乙烯材料达到防腐效果，一般分为冷缠与包覆两种保护形式。冷缠聚乙烯防腐层与埋地钢制管道有较强的黏结性性，其耐水与绝缘能力也符合管道腐蚀防护的要求，但其剥离后会产生阴极屏蔽，造成耐冲击力、耐土壤应力等能力下降，容易出现防护层褶皱；包覆聚乙烯防腐层与埋地钢制管道的黏结性较差，应用于钢制管道防腐的情况较为少见。

(2)热喷玻璃釉防腐技术。长时间应用下，管道会出现老化现象，为延缓管道老化腐蚀的速度，我国积极研发出了热喷玻璃釉防腐技术。这一技术结合了传统玻璃釉与现代热喷涂技术的优势，使其与搪瓷的防腐效果达到同一水平，是我国在钢制管道防腐技术上取得的巨大成就。施工人员采用热喷涂方式，在埋地钢制管道外表面喷涂玻璃釉，从而形成“玻璃—金属”复合涂层[2]。该涂层的防腐性能极其强大，同时还具有永不老化的特点，但其正处于工业化实施阶段，应用范围还不广泛。

(3)石油沥青防腐技术。该技术与煤焦油瓷漆技术类似，石油沥青技术也是较为传统的防腐方式，该防腐层主要材料为底漆与石油沥青，再通过玻璃丝布进行加强，防水效果较为显著。但其对温度的感应能力较强，且容易被土壤中的细菌所侵蚀，再加上熬制沥青时会产生大量有害气体，增加环保工作压力，因此在近年来埋地钢制管道腐蚀防护工作中已逐渐被淘汰。

(4)环氧煤沥青防腐技术。埋地钢制管道绝缘层铺设中，环氧煤沥青防腐技术应用最为广泛，与其他绝缘层材料橡胶，环氧煤沥青有较大的价格优势，在确保除锈条件过关的情况下，环氧煤沥青绝缘层施工成本远低于其他材料。此外，环氧煤沥青对铺设环境的适应能力较强，不仅能用于埋地钢制管道绝缘层铺设，对储罐等其他钢材也有较强的保护与防腐效果。但需要注意的是，应用环氧煤沥青绝缘层的埋地钢制管道应对防腐层做加热处理，热度过低会导致环氧煤沥青无法固化，降低其应用效果，使钢制管道腐蚀概率增加。也正因如此，该管道在冬季时需要长时间加热才能正常应用，可能会造成工期的延误，另一方面，环氧煤沥青固化过程中容易产生有害气体，会造成空气污染。

(5)熔结环氧粉末防腐技术。施工人员事先将钢制管道外表层进行加热，待其达到220 ℃，再使用静电喷涂法将其表层喷涂一层热固性粉末，粉末受热发生熔融反应，在管道表层固化，从而形成严密性极强的防腐层。该防腐层厚度只有400 μm左右，不仅拥有极强附着能力，对温度的适应范围也较为广泛，针对于容易发生化学反应的管道使用，能达到良好的防腐蚀效果。除此之外，该防护层的形式较多，不仅有单双层之分，固体防腐层与液体防腐层也有不同的效果，相关人员需结合实际应用需求，选取合适的应用方式。

近年来，科研人员结合传统埋地钢制管道防腐层材料应用优势与弊端，研发出一种3层PE防腐层结构，即将环氧粉末、黏结层与聚乙烯防腐层结合成3层结构，应用于埋地钢制管道防腐层铺设中。该结构结合了3种防腐层的优势，同时消除了单层结构的弊端，是我国现阶段应用最为广泛的防腐层铺设结构。但在其应用过程中，也存在较多施工方面的问题。首先是管道表层处理不当，导致管道表面残留污垢、水分、盐分等杂质，不仅破坏管道的表层结构，也使钢制管道表层与防腐层的黏结效果变差；其次是熔结环氧粉末固化效果不佳，以至于该层质量无法达到防腐要求；最后是环氧粉末质量不达标，无法达到3层PE防腐层结构的预计防腐效果。为解决相关问题，管道企业应从施工角度入手，挑选高质量环氧粉末，提高对其固化温度与时间的管控力度，杜绝以价格作为材料及施工的唯一标准，提高埋地钢制管道防腐层整体施工质量。

3 采用电化学技术，保护管道阴极

埋地钢制管道铺设中，还可以应用电化学技术对其进行防腐处理。施工人员在进行埋地钢制管道的铺设工作时，根据电化学原理将其变为阴极区，利用电化学技术实施阴极保护，以此达到防止埋地钢制管道防腐的目的。电化学技术在埋地钢制管道腐蚀防护工作中有3种表现形式，分别是外加电源防腐、牺牲阳极的阴极防腐以及杂散电流排流防腐。

在外加电源防腐应用过程中，施工人员通常会利用直流电源加速阴极保护站的产生，同时使用直流电源对埋地钢制管道周边土壤进行处理，使其产生负极电位达到较好的防腐效果。实际施工中，部分油气输送企业还会以阴极保护站为中心，形成一个较为完善的埋地钢制管道保护圈，以便通过电流对钢制管道进行永久性防腐。但该防腐方式也存在弊端，长期作用下容易对其他地下管道产生不良影响。

牺牲阳极的阴极防腐将埋地钢制管道置于某一电解质中，同时在电解质中放置电位更负的金属材料，并将其与管道连接，受到电化学作用，金属材料中的电力转移到埋地钢制管道上，维持管道中的电位平和，避免其产生腐蚀效果。这一防腐方法的施工方式较为简单，施工成本也在企业可接受的范围内，但在选取阳极材料时还应注意，阳极对地电位不能高于-0.85 V，在保护工作开始后，阴极电位向负方向的变化值应高出自然电位300 mV左右。当埋地钢制管道周围土壤或其他电解质中含有硫酸盐还原菌，且SO42-的含量超出土壤总含量的0.5%或管道运输处于高温状态下时，应确保其对地电位在通电过程中维持在-0.95 V以下[3]。为检测高温状态下运输对阴极保护工作的影响，施工人员可在管道附近设置钢制试片，以便监控埋地钢制管道阴极保护法的应用效果。在此过程中，需要注意控制深井阳极地床设计深度，降低其对阴极保护效果的影响。结合埋地钢制管道防腐措施探索历程可知，无论哪种防腐方法，深井阳极地床的设计深度与阴极保护效果都存在一定联系。对于保护电流辐射范围而言，深井阳极地床的设计越深，其辐射范围就越广，而在埋地管道网络较为密集的区域，深井阳极地床的深度对电流分布情况也能产生影响效果。设计深度的合理性不能只依靠以往施工经验来判断，还需结合管道铺设地质、管道材质、投资成本限制等多方因素进行分析，施工人员可采用数值模拟的方式，更直观地呈现深井阳极地床深度对阴极保护效果的影响，以便相关人员对设计方案进行调整。

杂散电流是指管道运输过程中，受外界条件影响而产生的一种电流。如工厂等地上运营企业在用电过程中，出现用电设备接地或漏电现象，都会在地下土壤中产生杂散电流，对土壤中的埋地钢制管道造成腐蚀。因此，施工人员还要对管道周围的杂散电流进行排查，并采取排流的形式，提高埋地钢制管道的阴极化程度，减少杂散电流对钢制管道的腐蚀。调查研究显示，排流保护措施主要有3种保护形式。其一是直接排流法，即使用导线将管道与铁轨等进行连接，不借助任何设备辅助，达到排流目的，但这种方法只能排除土壤中的顺流电流；其二是极性排流法与强制排流法，这两种方法的施工原理类似，都需要借助外加电源等设备进行辅助排流，是排除土壤中逆流电流的有效方式；其三是接地排流法，顾名思义是将杂散电流直接引入地下，经回流重新作用在铁轨上，达到保护埋地钢制管道的目的。

4 规范防腐施工，减少污染途径

除管道铺设过程中的腐蚀防护外，施工人员还应对埋地钢制管道进行定时检修与维护，以此来提高管道运输的稳定性，延长其使用年限，一定程度上为管道运输企业节约更换或维修管道的成本。管道检修主要是检测管道绝缘层是否完好，检查是否存在绝缘层剥落或脱离现象，同时检查防护是否完善，确保其应用效果，为埋地钢制管道腐蚀防护工作提供保障。切实提高埋地钢制管道的防腐蚀效果，还应从防腐施工及后期维护技术方面进行考虑，加强人员技术培养，积极引进新型技术，在确保施工质量的同时，降低对施工环境的污染。钢制埋地输送管道的防腐工作质量直接影响着油气输送效率，提高刚制埋地输送管道的防腐施工质量，才能确保人民正常生活生产不会出现油气短缺的问题，为社会稳定发展与进步提供助力。

5 结语

结合全文来看，埋地钢制管道腐蚀防护是一项艰巨而复杂的任务，一旦管道出现泄漏，对企业、群众、社会都是巨大的损失。管道腐蚀还可能引起管道停运等问题，有时甚至会因为油气泄漏而引发爆炸，不仅造成资源损失与环境破坏，还会导致严重的人员伤亡。基于此，管道输送企业需对埋地钢制管道腐蚀防护工作予以高度重视，从多角度实施腐蚀防护工作，为油气管道输送提供安全保障。