輸油管道腐蝕種類及防腐辦法

王 洋 石 斌 滿明石 李春偉

摘要:輸油管道的使用優(yōu)點日益突出,埋地管道的腐蝕嚴重影響其使用壽命和所輸油品質(zhì)量,甚至造成泄漏污染環(huán)境。文章通過對金屬管道的腐蝕機理分析,了解腐蝕發(fā)生的原因,提出有效的防護措施。

關(guān)鍵詞:輸油管道;腐蝕;防止

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,管道輸油的優(yōu)點日益突顯出來。輸油管道基本上都采用碳素鋼無縫鋼管、直縫電阻焊鋼管和螺旋焊縫鋼管。輸油管道的敷設(shè)一般采用地上架空或埋地兩種方式。但無論采用那種方式,當(dāng)金屬管道和四周介質(zhì)接觸時,由于發(fā)生化學(xué)作用或電化學(xué)作用而引起其表面銹蝕。這種現(xiàn)象是十分普遍的。金屬管道遭到腐蝕后,在外形、色澤以及機械性能方面都將發(fā)生變化,影響所輸油品的質(zhì)量,縮短輸油管道的使用壽命,嚴重可能造成泄漏污染環(huán)境,甚至不能使用。由于金屬腐蝕而引起的損失是很大的,因此,了解腐蝕發(fā)生的原因,采取有效的防護措施,有著十分重大的意義。

埋地鋼質(zhì)輸油管道在長期的輸油運行過程中由于輸送介質(zhì)的影響,會對管道主體造成嚴重的腐蝕,致使管道存在潛在的運行風(fēng)險。利用先進的導(dǎo)波檢測手段對沿線的重點地穿越、跨越及管線低點閥室情況進行檢測,通過對管道的防腐層及陰極保護做全面檢測與評價,全面掌握管道的腐蝕狀況,對下一步運行提出合理化運行方案。

1 輸油管道腐蝕狀況陰極保護系統(tǒng)檢測

1.1 陰極保護原理

由于金屬本身的不均勻性,或由于外界環(huán)境的不均勻性,都會在金屬表面形成微觀的或宏觀的腐蝕原電池。

1.2 鋼質(zhì)管道腐蝕檢測手段

目前,通常情況下,對于鋼質(zhì)管道腐蝕狀況檢測手段主要采用常規(guī)參比電極法、CIPS(密間隔電位測試)、DCVG(直流電壓梯度法)法三種。

1.3 輸油管道不停輸密間隔電位檢測

密間隔電位測量是國外評價陰極保護系統(tǒng)是否達到有效保護的首選標(biāo)準方法之一。檢測是在有陰極保護系統(tǒng)的管道上通過測量管道的管地電位沿管道的變化(一般是每隔1～5m測量一個點)來分析判斷防腐層的狀況和陰極保護是否有效。測量時得到ON/OFF兩種管地電位。

測量時在陰極保護電源輸出線上串接斷流器,斷流器以一定的周期斷開或接通陰極保護電流,從一個陰極保護測試樁開始,將尾線接在樁上,與管道連通,操作員手持探杖,沿管線每間隔大約3m測量一點,記錄每個點的ON/OFF電位,得到沿管道長度方向的管對地電位間兩條曲線。

為了去除其他電源的干擾,直流電壓梯度法(DCVG)測試技術(shù)采用了不對稱的直流信號加在管道上。由一個安裝在陰極保護電源陰極輸端的周期定時中斷器控制。

2 輸油管道腐蝕種類

根據(jù)金屬腐蝕過程的不同點,可以分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種。

2.1 化學(xué)腐蝕單純由化學(xué)作用而引起的腐蝕叫化學(xué)腐蝕。例如,金屬裸露在空氣中,與空氣中的O2、H2S、SO2、CI2等接觸時,在金屬表面上生成相應(yīng)的化合物。通常金屬在常暖和干燥的空氣里并不腐蝕,單在高溫下就輕易被氧化,生成一層氧化皮,同時還會發(fā)生脫碳現(xiàn)象。此外,在油品中含有多種形式的有機硫化物,環(huán)烷酸它們對金屬輸油管道也會產(chǎn)生化學(xué)腐蝕。

2.2 電化學(xué)腐蝕當(dāng)金屬和電解質(zhì)溶液接觸時,由電化學(xué)作用而引起的腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。它和化學(xué)腐蝕不同,是由于形成了原電池而引起的。金屬管道與含有水分的大氣,土壤、湖泊、海洋接觸。這些介質(zhì)中含有CO2、SO2、HCI、NaCI及灰塵都是不同濃度的電解質(zhì)溶液,金屬本身由于含有雜質(zhì),由于鐵元素和雜質(zhì)元素的電位不同,所以當(dāng)鋼鐵暴露于潮濕空氣中時,由于表面的吸附作用,就使鐵表面上覆蓋一層極薄的水膜。水的電離度雖小,但仍能電離成H+離子和OH-離子,在酸性介質(zhì)的大氣環(huán)境中H+的數(shù)量由于水中溶解了CO2、SO2等氣體而增加。因此,鐵和雜質(zhì)就似乎放在含有H+、OH-、HSO3-等離子的溶液中一樣,形成了原電池。鐵為陽極,雜質(zhì)為陰極。由于鐵和雜質(zhì)緊密地接觸,電化學(xué)腐蝕作用得以不斷進行。鐵變成鐵離子進入水膜,同時多余的電子移向雜質(zhì)。水膜中的Fe2+離子和OH-離子結(jié)合,生成Fe(OH)2附著在鐵表面,這樣鐵便很快遭受腐蝕。該腐蝕實際上是在酸性較強的情況下進行的。在一般情況下,假如鐵表面吸附的水膜酸性很弱或是中性溶液,則在陽極也是鐵氧化成Fe2+離子,在陰極主要是溶解于水膜中的氧得到電子:陽極2Fe=2Fe2++4e陰極O2+2H2O+4e=4OH-,所以介質(zhì)中不僅H+離子能引起金屬腐蝕,含有氧時也能腐蝕。

2.3 腐蝕的防止地下管道的腐蝕主要有電化學(xué)腐蝕、雜散電流腐蝕和微生物的腐蝕等。影響金屬腐蝕的因素包括金屬的本性和外界介質(zhì)兩個方面。就金屬本身來說,金屬越活潑就越輕易失去電子而被腐蝕。外界介質(zhì)對金屬腐蝕的影響也很大,假如金屬在潮濕的空氣中,接觸腐蝕性氣體或電解質(zhì)溶液,都易于腐蝕。

3 輸油管道的防腐一般采用如下方法:

3.1 上管道外防腐根據(jù)以往經(jīng)驗,普遍認好以紅丹油性防銹漆、紅丹醇酸防銹漆等作底漆。這些漆防繡性能好,與鋼鐵表面附著力強。施工現(xiàn)場用樟丹和清油現(xiàn)配,要把握好比例:一般按下面比例配制:樟丹56.6%、清油37.8%。另外,加汽油或煤油5.6%左右,以利調(diào)和快干。待底漆干燥后,均勻涂刷兩遍面漆。面漆材料有很多種,但使用較多的為鋁粉漆。鋁粉漆漆膜平滑、堅韌、附著力強,并有金屬光澤。施工現(xiàn)場配制時,其配比為:鋁粉:清油或清漆:溶劑汽油。

3.2 埋地管道的防腐絕緣

3.2.1 內(nèi)防腐由于油品的潔凈度不同,油品中仍殘留一些雜質(zhì),水分、微生物,前面也提到過,因為這些殘留物的存在,管道內(nèi)壁也會形成原電池,造成腐蝕,產(chǎn)生的銹片將嚴重影響油品質(zhì)量。一般內(nèi)防腐采用036耐油防腐涂料。該涂料化學(xué)穩(wěn)定性好,機械性能高,不污染油品,使用方便。施工中要求對底材處理,用噴丸除銹,質(zhì)量應(yīng)達到國標(biāo)Sa2.5級。做兩道036-1底漆,再涂兩道036-2面漆。按規(guī)定嚴格控制涂漆厚度。

3.2.2 外防腐埋地管道的防腐絕緣,一般分三級;當(dāng)土壤電阻率<20Ω時采用特加強絕緣;20Ω≤當(dāng)土壤電阻率<50Ω時采用加強絕緣;當(dāng)土壤電阻率≥50Ω采用普通絕緣;施工中按國標(biāo)除銹,采用環(huán)氧煤瀝青和玻璃絲布進行防腐絕緣,其耐油性,耐細菌腐蝕性和優(yōu)異的抗陰極剝離性,適用于各種環(huán)境。

4 埋地管道的電化學(xué)保護除了上述涂料防腐保護外,還可以配合犧牲陽極保護。在電化學(xué)腐蝕中,金屬電位高的為陰極,電位低的為陽極,電流從高電位到低電位,低電位金屬失去電子而被氧化,產(chǎn)生腐蝕。如找出另外一些金屬的電位比管道低,這些電位較低的金屬失去電子而被腐蝕。保護了埋地管道,這種做法叫犧牲陽極保護。一般采用鎂陽極和鋅陽極。具體做法按著《埋地剛質(zhì)管道犧牲陽極陰極保護設(shè)計規(guī)范》執(zhí)行。

參考文獻

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