輸油管道的防護(hù)措施

王立志 江洪湖 韓 林 林 凱

（加格達(dá)奇輸油氣分公司，黑龍江 大興安嶺 165000）

某輸油管道干線采用特加強(qiáng)級瀝青玻璃布和恒電位儀強(qiáng)制陰極保護(hù)聯(lián)合防腐方式。輸油管道自1984年建成投產(chǎn)以來，已運(yùn)行近20年，管道老化嚴(yán)重，多次發(fā)生腐蝕穿孔跑油事故。

管道腐蝕穿孔既浪費(fèi)了資源與能源，又污染了環(huán)境，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。正確評估管道腐蝕情況，制定相應(yīng)的保護(hù)措施，及時(shí)進(jìn)行維修，對確保管道安全運(yùn)行具有重大意義。

1 管道腐蝕原因分析

1.1 防腐層狀況

埋地管道防腐層質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響恒電位儀輸出電流和陰極保護(hù)距離。通過歷年管道防腐層檢測維修，恒電位儀運(yùn)行參數(shù)的變化，防腐層絕緣電阻率的測量以及實(shí)際開挖驗(yàn)證，輸油管道防腐層老化嚴(yán)重，很多管段瀝青防腐層龜裂、破損、剝離、脫落。

1.2 管道腐蝕狀況

通過防腐檢測，對管道進(jìn)行開挖發(fā)現(xiàn)，輸油管道腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重，管道防腐層部分露出管道金屬腐蝕痕跡，部分管段防腐層龜裂、剝離嚴(yán)重，嚴(yán)重腐蝕管段管道表面呈凹凸不平狀，管道腐蝕雖未穿孔，但腐蝕坑深達(dá)2mm的有82處，其中腐蝕坑深達(dá)5mm的有15處。

1.3 腐蝕的種類

1.3.1 化學(xué)腐蝕

指金屬表面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用而引起的破壞。特點(diǎn)是在化學(xué)作用進(jìn)行過程中沒有電流產(chǎn)生。

指裸金屬表面暴露在空氣或其它氣體中，形成氧化膜和化合物，在較高溫度下氧化膜生長速度通常較快，空氣或氣體中的水分會加快這類腐蝕的速度。

1.3.3 在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕

油氣管道內(nèi)除常含有一定的水分外，有時(shí)也含有一定的H2S、SO2、CO2等易腐蝕管道的化學(xué)物質(zhì)。它們與管道內(nèi)壁發(fā)生化學(xué)作用而腐蝕管道。管內(nèi)在潮濕環(huán)境下，硫化氫和水又是使管壁造成氫致裂、氫鼓泡最好的溫床，使管道的壽命縮短，事故率頻繁。

1.4 管道腐蝕原因

金屬管道的腐蝕是十分復(fù)雜的過程。首先它受環(huán)境介質(zhì)組成、土壤微生物、理化性質(zhì)的影響；其次受金屬材料化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、表面狀態(tài)的影響；另外受管道受力狀態(tài)、雜散電流的干擾的影響。

由于管道防腐層的老化剝離，剝離防腐層對陰極保護(hù)電流形成屏蔽，致使防腐層下的管道處于腐蝕狀態(tài)，形成保護(hù)死角，管道本體腐蝕。主要原因如下：

⑴設(shè)計(jì)不當(dāng)、施工質(zhì)量差造成防腐層破壞。埋地長輸管道為了保護(hù)管道安全運(yùn)行，在彎頭、轉(zhuǎn)角、穿跨越部位采取了相應(yīng)的保護(hù)措施(固定墩、套管)。設(shè)計(jì)人員若防腐設(shè)計(jì)不當(dāng)，管道防腐施工中，由于施工條件惡劣或施工隊(duì)伍的原因，造成防腐層施工質(zhì)量差，若監(jiān)督、驗(yàn)收不嚴(yán)，易形成管道腐蝕。近幾年來，輸油管道的固定墩、套管內(nèi)多次發(fā)生腐蝕穿孔。經(jīng)開挖發(fā)現(xiàn)，固定墩內(nèi)加強(qiáng)肋板與管線焊接處、套管內(nèi)刮擦部位防腐層質(zhì)量較差，大面積腐蝕，呈麻坑狀，導(dǎo)致腐蝕穿孔。

⑵運(yùn)行時(shí)限造成防腐層老化。由于土壤理化性質(zhì)、環(huán)境溫度及電流干擾等因素的影響，隨著運(yùn)行年限的增加，埋地管道防腐層中的芳香烴類物質(zhì)不斷揮發(fā)，致使防腐層老化、龜裂、剝離，水進(jìn)入防腐層與管道本體間，形成腐蝕系統(tǒng)。如管線穿孔，穿孔部位在管線西側(cè)下部，該段防腐層經(jīng)開挖發(fā)現(xiàn)，水進(jìn)入防腐層與管道本體間，防腐層大面積嚴(yán)重剝離。

⑶違章施工造成的防腐層破壞。隨著近年來城市建設(shè)的不斷發(fā)展，建筑、道路、溝渠施工大量增加，施工隊(duì)伍對管道保護(hù)法不加重視，施工中破壞管道防腐層甚至造成管道破壞事件大量發(fā)生。管道防腐層破壞后，形成管道腐蝕，造成保護(hù)死角(腐蝕嚴(yán)重甚至發(fā)生管道穿孔情況)。

⑷溫度差、位置差變化造成的防腐層破壞。此類防腐層破壞主要在輸油站庫內(nèi)加熱爐管線，原油進(jìn)出加熱爐溫度變化大，管線從地面轉(zhuǎn)入地下，彎頭防腐層質(zhì)量若稍差，由于溫度巨變，防腐層老化加劇，地面水侵蝕，造成管線腐蝕。

主要在單季稻種植區(qū)，水稻收獲在10月上旬以前，垅田區(qū)域上、下田塊應(yīng)有水平落差(以利春季排水),地下水位50厘米以下。坂田排水良好，一般均可以種植。目標(biāo)產(chǎn)量：180公斤/畝。

2 管道腐蝕的防護(hù)

2.1 涂防腐絕緣層

涂層是管道防腐最基本的也是必須采取的措施。管道涂上防腐材料后，經(jīng)過固化而形成油漆膜，能夠牢固結(jié)合在金屬表面上，使金屬表面同外界嚴(yán)密隔絕，阻止金屬與外界物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)，從而防止了金屬腐蝕。涂層必須滿足下述要求：與金屬有良好的粘結(jié)性、電絕緣性能好、防水、化學(xué)穩(wěn)定性高、有較高的機(jī)械強(qiáng)度和韌性、耐土壤應(yīng)力性能好、耐陰極剝離性能好、抗細(xì)菌腐蝕、破損后易修復(fù)以及便于施工和價(jià)格低最早應(yīng)用的埋地管線外防腐層材料是石油瀝青和煤焦油。

2.2 陰極保護(hù)

陰極保護(hù)防腐是一種電化學(xué)防腐方法，一般與涂料絕緣防腐結(jié)合使用，效果顯著。陰極保護(hù)有兩種方法，犧牲陽極法和外加電流法。

2.2.1 犧牲陽極法

在待保護(hù)的金屬管道上連接一種電位更低的金屬或合金，形成一個(gè)新的腐蝕電池。適用于對電流需要量很小的裸管或有涂層管道的外露部位提供陰極保護(hù)。常用的犧牲陽極材料有鎂基合金、鋁基合金、鋅基合金三大類。

2.2.2 外加電流法

將被保護(hù)管道與外加的直流電源的負(fù)極相連，把另一輔助陽極接到電源的正極，外加電流在管道和輔助陽極間建立較大的電位差。優(yōu)點(diǎn)是可給較大的保護(hù)電流，保護(hù)距離長，便于調(diào)節(jié)電流和電壓，使用范圍廣。主要適用于長輸管道以及當(dāng)雜散電流產(chǎn)生的管地電位變化超過犧牲陽極的保護(hù)能力時(shí)，在許多場合下兩種方法配合使用。外加電流陽極可選用石墨、高硅鑄鐵、鑄鐵、碳鋼、磁性氧化鐵、鉛銀合金或廢鋼材。在選擇犧牲陽極法還是外加電流法時(shí)，要考慮干擾問題，附近是否有工業(yè)電源、土壤電阻率、施工可行性和經(jīng)濟(jì)性等因素。

2.3 連接線

通過連接線，控制雜散電流是另一種防腐蝕辦法。由于輸油管線不是獨(dú)自存在的，來自它附近的公共設(shè)施、市政管道及附近的陰極保護(hù)系統(tǒng)的雜散電流，會對管線造成一定的腐蝕。所以應(yīng)恰當(dāng)使用連接線，為電流提供低電阻通道，防止穿過受到陰極保護(hù)管道的輔助構(gòu)筑物和外界管道發(fā)生電解腐蝕。具體根據(jù)我國《埋地鋼質(zhì)管道直流排流保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定：當(dāng)管道上任意點(diǎn)的管地電位 (以附近大地為基準(zhǔn)所測的管道對地的電位)正向偏移100mV，或管道附近土壤的電位梯度大于2.5mV/m時(shí)，管道應(yīng)及時(shí)采取直流排流保護(hù)或其它防護(hù)措施。所謂直流排流保護(hù)就是把管道與電力鐵路變電所中的負(fù)極或回歸線(鐵軌)，用導(dǎo)線直接連接起來，以把管道中流動的雜散電流直接流回 (不再經(jīng)大地)至電力鐵路的回歸線(鐵軌等)。

3 管道防腐層改進(jìn)措施

3.1 管道補(bǔ)焊

根據(jù)管道檢測及開挖檢查情況，依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，每年定期對腐蝕嚴(yán)重管段進(jìn)行補(bǔ)焊加固，重新進(jìn)行特加強(qiáng)級瀝青玻璃布防腐處理。

3.2 重點(diǎn)部位改造

對埋地長輸管道，在彎頭、轉(zhuǎn)角、穿跨越部位采取改造措施(固定墩、套管)。管道防腐施工中，加強(qiáng)防腐層施工質(zhì)量的監(jiān)督、驗(yàn)收。在管道運(yùn)行過程中，重點(diǎn)加強(qiáng)對上述部位的監(jiān)控。

3.3 強(qiáng)制檢測

管道防腐層破損面積與管道表面積相比比較小，而這些破損點(diǎn)又是腐蝕電流流動的通道，管道的腐蝕量與漏失電流密度成正比，防腐層破損處腐蝕穿孔率很高。利用地下管道檢漏儀檢測防腐層缺陷，對防腐層破損點(diǎn)及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，防止管道腐蝕的進(jìn)一步發(fā)展。

3.4 增設(shè)犧牲陽極

對于距離陰極保護(hù)站遠(yuǎn)，外加電流陰極保護(hù)效果差的管段，考慮增設(shè)犧牲陽極進(jìn)行保護(hù)。由于鎂犧牲陽極自腐蝕問題且價(jià)格較高，鋁犧牲陽極失效快，建議使用鋅合金陽極，價(jià)格比較便宜，性能也比較穩(wěn)定。

3.5 其他措施

加強(qiáng)輸油管道巡線工作，及時(shí)制止輸油管道上的違章施工，避免對輸油管道防腐層造成破壞。加強(qiáng)打擊輸油管道盜油犯罪，降低輸油管道因盜油造成的損失及防腐層破壞。

[1]王洋，石斌，滿明石，李春偉.輸油管道腐蝕種類及防腐辦法[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2009.12.25.