輸油生產(chǎn)管道中采取的幾種防腐措施

高志君　何昕宇　李智勇　朱海燕

摘要：我國目前鋪設(shè)的埋地管線都是永久性管線，臨時(shí)性管線很少，如何保證巨大的管道投資發(fā)揮出最長最大的效益，管道的防腐蝕便成了鋪設(shè)管道不容忽視的重要環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：防腐；環(huán)氧；三層PE；管道

１ 引言

上世紀(jì)八、九十年代，利用先進(jìn)技術(shù)的歐美管道管理模式逐步轉(zhuǎn)向總部直接對現(xiàn)場進(jìn)行維護(hù)管理，90年代中后期的北美和歐洲在管道行業(yè)全面提出和實(shí)施完整性管理。完整性管理是為了保障管道長久有效地使用，通過先進(jìn)技術(shù)手段，分析風(fēng)險(xiǎn)，并采取有效措施進(jìn)行防范和規(guī)避，保證管道處于受控的安全運(yùn)行狀態(tài)，包括對管道經(jīng)過的所有環(huán)境因素、第三方因素及管道自身因素的數(shù)據(jù)分析和管理。為此，需要對大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和分析，給出評價(jià)建議，在危險(xiǎn)沒有發(fā)生之前進(jìn)行預(yù)防。

2 輸油管道巡檢現(xiàn)狀

輸油管道的特點(diǎn)是跨度大、距離長、地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜。輸油管道的日常巡檢工作需要對自然環(huán)境的變化對管線造成的損壞，人為的對管道的破壞，設(shè)備老化情況，附屬設(shè)備運(yùn)行情況等進(jìn)行巡查，是石油管道運(yùn)輸領(lǐng)域的難點(diǎn)。對輸油管道的日常巡檢工作進(jìn)行有效的管理是保證輸油管道及其設(shè)備安全運(yùn)行的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。

傳統(tǒng)的輸油管道管理模式為三級管理即總部管理--區(qū)域管理--站場管理，通過電話在總部和區(qū)域和各個(gè)站場之間逐級進(jìn)行聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)對管道的管理和維護(hù)。傳統(tǒng)的第一代安全巡檢系統(tǒng)采取人工記錄方式，該工作模式在生產(chǎn)中存在很大弊病，可能造成巡檢不到位、操作失誤、觀察不仔細(xì)等現(xiàn)象，使得巡檢數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，設(shè)備故障隱患得不到及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和處理。

利用信息鈕和條形碼等較為先進(jìn)的自動識別技術(shù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)管理的第二代安全巡檢系統(tǒng)曾得到普遍推廣應(yīng)用并在安全生產(chǎn)管理中發(fā)揮了巨大作用。但第二代系統(tǒng)也存在許多不足之處，產(chǎn)品安裝復(fù)雜，而且長期暴露在野外，容易遭到損壞，不便于有效的管理，而且巡檢信息仍然是手工記錄；費(fèi)時(shí)、費(fèi)力且填寫內(nèi)容不規(guī)范，使得線路巡檢信息匯總分析的工作量沒有實(shí)質(zhì)性的減少。

3 為了防止埋地鋼管不受地下濕氣及各種化學(xué)物質(zhì)的腐蝕氧化，延長鋼管的使用壽命，要在鋼管外穿上衣服加上防護(hù)層，瀝青防腐，環(huán)氧粉沫噴涂和三PE防腐，隔絕或屏蔽腐蝕環(huán)境，便是被人們廣泛應(yīng)用的常規(guī)方法。

50年代中期，伴隨著石油化工的發(fā)展，美國匹茲堡化學(xué)工業(yè)公司發(fā)明了雙組分的環(huán)氧液體涂料，俗稱環(huán)氧煤瀝青，大多用在金屬管道及框架的外防腐，其后，我國石油部管道科學(xué)研究院也順利研發(fā)成功了環(huán)氧煤瀝青，并在我國城市建設(shè)中大量應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)是：煤瀝青的防腐效果好，便于現(xiàn)場施工操作，幾十年以后人們發(fā)現(xiàn)埋地幾十年的鋼管防腐工藝好的仍然毫無銹跡，充分顯示了煤瀝青防腐的優(yōu)越性，但是，隨著時(shí)間的考驗(yàn)，人們也發(fā)現(xiàn)了環(huán)氧煤瀝青在使用中存在著許多難以克服的缺點(diǎn)。如：易受人為操作因素影響，因其工藝過程大都是兩布三油，人工涂抹，極易造成針孔及氣泡，形成局部防腐的薄弱環(huán)節(jié)，成為以后管道腐蝕的隱患。其次，由于每道油必須干透才能涂第二道油，整個(gè)工序大致需要5至7天，防腐周期長，而其間小雨等氣候變化，極易影響操作。如不待干透即下埋，環(huán)氧煤瀝青便會粉化，而不能起到防腐效果，特別是其先天的脆性，雖然有兩至三道玻纖布，仍無法完全克服。當(dāng)用在大口徑鋼管外防腐時(shí)，其自身的重量與管溝中石塊等硬物碰撞擠壓，便會使其脆裂破損，成為腐蝕的隱患。

為了改變環(huán)氧煤瀝青的以上缺點(diǎn)，人們開發(fā)出了以瀝青為主料的冷纏帶，縮短了工程周期，方便了施工操作，但是人們在操作中也發(fā)現(xiàn)冷纏帶搭接部分極易儲存空氣，給防腐帶來隱患。其次，夏天，管體溫度較高時(shí)，冷纏帶極易在鋼管表面滑動，其膠的壽命也影響防腐質(zhì)量。

塑性體瀝青防蝕帶的問世，較好的解決了瀝青防腐的施工工藝問題。它是由內(nèi)、中、外三層結(jié)構(gòu)組成，內(nèi)層為經(jīng)高效聚合物改性的瀝青，起到了對金屬的絕緣防腐作用，經(jīng)高效聚合物改性的瀝青，抗老化、抗電壓能力和沾接性能大幅提高。中間層是玻璃纖維薄氈，起到攜帶改性瀝青和部分增加產(chǎn)品抗拉強(qiáng)度的作用。外層是進(jìn)口高強(qiáng)無紡織物，它攜帶改性瀝青的同時(shí)，起到增加產(chǎn)品抗拉伸能力和抗沖擊強(qiáng)度的作用。整體厚度高達(dá)3毫米以上，其施工方法是：除銹→涂底漆→熱熔螺旋包覆。常規(guī)檢測方法是：目測外觀、厚度檢測、粘結(jié)力檢測、電火花檢測儀檢測。

塑性體瀝青防蝕帶自1999年5月問世以來，經(jīng)過北京、石家莊、濟(jì)南等地區(qū)的大面積推廣應(yīng)用，市場評價(jià)良好，其主要優(yōu)點(diǎn)有：吸水率低、比環(huán)氧煤瀝青縮小了十倍，耐電壓等級高，破壞電壓達(dá)到5萬伏，施工操作簡便，隨纏隨用，大大降低了防腐作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度，產(chǎn)品抗沖擊、抗彎曲性能好，防腐材料及防腐管道易于儲存和運(yùn)輸，熱纏施工不受外界氣候和惡劣環(huán)境影響。2000年中國石油天然氣集團(tuán)公司防腐保溫產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對塑性體瀝青防蝕帶進(jìn)行了嚴(yán)格的檢測，證明其性能達(dá)到了同類進(jìn)口產(chǎn)品的先進(jìn)水平。

塑性體瀝青防蝕帶的出現(xiàn)，將瀝青防腐提高到了一個(gè)嶄新的境界。低端的價(jià)格，高質(zhì)量的防腐，受到了北京燃?xì)?、供水等市政工程市場的認(rèn)可，每年防腐用量均在三十萬平方米左右。

4 令人喜憂參半的環(huán)氧粉沫、三PE等防腐新產(chǎn)品

近些年來國內(nèi)外防腐市場上出現(xiàn)了環(huán)氧粉沫、雙環(huán)氧、二PE、三PE等一系列防腐新產(chǎn)品，將防腐工藝提高到又一個(gè)嶄新的階段。

環(huán)氧粉末是將環(huán)氧樹脂添加助劑和固化劑干燥固化，然后粉碎成粉沫，再經(jīng)150度以上溫度噴涂固化在拋丸除銹后的鋼管上，結(jié)成350至400微米的防腐層，經(jīng)電火花檢測無露點(diǎn)，是世界公認(rèn)的一種非常好的防腐涂層。世界上許多長距離跨國界輸油管道即是采用此種方法防腐，但是這種防腐層的柔韌性欠佳，且非常薄，很怕山地等地下巖石層較多地區(qū)，防腐層容易被硬石塊碰撞擱傷，造成防腐蝕隱患。

雙環(huán)氧粉末噴涂是在第一遍環(huán)氧粉末涂層外加噴一層改性塑化環(huán)氧粉末，降低了環(huán)氧粉末的脆性，使整體防腐層達(dá)到0.8毫米厚，提高了防腐層的柔韌性和耐沖擊性能。

兩PE防腐是在經(jīng)噴沙除銹涂底漆后的鋼管上纏繞涂有聚乙烯接枝膠的PE薄膜，PE耐蝕效果非常好，且韌性好，但強(qiáng)度略顯不足。

三PE防腐是在環(huán)氧粉沫涂層外，加纏涂有聚乙烯接枝膠的PE薄膜，即克服了環(huán)氧粉沫涂層的脆性，又提高了防腐效果，我國西氣東輸工程及石化和城市天燃?xì)夤艿谰罅坎捎萌齈E方法防腐。

以上幾種防腐方法均須在車間加工后運(yùn)到現(xiàn)場，接頭采取熱縮套方式連接，也是防腐易產(chǎn)生問題的薄弱環(huán)節(jié)。

5 目前環(huán)氧粉沫和三PE防腐層存在的結(jié)構(gòu)問題

5.1 技術(shù)問題。環(huán)氧粉沫防腐涂層厚度，國際標(biāo)準(zhǔn)是250微米，是拋丸除銹最深處70微米的三倍以上，而我們的國家標(biāo)準(zhǔn)是150微米，達(dá)不到拋丸除銹最深度70微米的三倍，其次是環(huán)氧粉沫噴涂的溫度要求應(yīng)達(dá)到200度以上，而我們的許多防腐加工企業(yè)卻將噴涂溫度控制在100度到120度之間，影響環(huán)氧粉沫的凝結(jié)強(qiáng)度，此外，在環(huán)氧粉沫與PE薄膜之間應(yīng)該使用聚乙烯接枝膠，為了降低工程成本，而現(xiàn)在許多加工企業(yè)使用的是常規(guī)熱熔膠，使膠和PE材料的使用壽命不統(tǒng)一，質(zhì)量次的熱熔膠壽命只有3-5年。如果現(xiàn)在鋪設(shè)管道施工中采用的是螺旋焊管，焊縫的高度是兩毫米，采用T模纏繞法PE膠帶不能將焊縫兩側(cè)造成的溝槽完全覆蓋，空氣不能全部排出，是防腐工藝中的大忌。而且如果鋪設(shè)的管道是自重較大的大口徑鋼管，遇到管溝中石塊等硬物，必將擱傷PE和脆性的環(huán)氧粉沫層造成管道腐蝕隱患。

5.2 低價(jià)競標(biāo)造成的人為質(zhì)量隱患

世界上任何事物都具有兩面性，工程招標(biāo)也是一樣，在許多工程甲方一味堅(jiān)持以低價(jià)中標(biāo)的原則下，迫使參標(biāo)工程企業(yè)和原料生產(chǎn)方為中標(biāo)，違反經(jīng)濟(jì)規(guī)律競報(bào)低價(jià)。在生產(chǎn)成本上大做文章，因?yàn)橘r錢生意誰都不會做，故此，造成了防腐工程市場上許多防腐技術(shù)名不符實(shí)。

問題一、環(huán)氧粉沫中漆加20%至40%的滑石粉，降低工程成本，采用這種材料防腐后的鋼管，未埋地之前電火花檢測合格，埋地一周后，地下潮氣使滑石粉分解，再檢測全是電火花，防腐效果完全不合格。

問題二、市場上大量應(yīng)用的二PE和三PE采用的不是防腐效果和壽命良好的聚乙烯接枝膠，而是采用成本較低，壽命只在3-5年的EVA膠或普通熱熔膠，幾年后造成PE膠帶的離骨松脫，嚴(yán)重影響防腐質(zhì)量。

我國目前鋪設(shè)的埋地管線都是永久性管線，臨時(shí)性管線很少，如何保證巨大的管道投資發(fā)揮出最長最大的效益，管道的防腐蝕便成了鋪設(shè)管道不容忽視的重要環(huán)節(jié)。