油氣管道固定墩處發(fā)生腐蝕的原因及對策

蘇 鑫，康 靜

（中國石化西北油田分公司油氣運銷部，新疆 輪臺841600）

油氣管道固定墩處發(fā)生腐蝕的原因及對策

蘇 鑫，康 靜

（中國石化西北油田分公司油氣運銷部，新疆 輪臺841600）

油氣管道在運行過程中，固定墩處較易發(fā)生腐蝕。造成固定墩處易發(fā)生腐蝕的原因，一是固定墩處的復(fù)雜應(yīng)力作用的影響；二是施工過程中處置不當(dāng)對防腐層造成的破損；三是陰極保護作用的失效；四是金屬支撐與管道之間可能發(fā)生的電化學(xué)作用等。預(yù)防固定墩處發(fā)生腐蝕，除合理設(shè)計固定墩的結(jié)構(gòu)，減小應(yīng)力集中水平及科學(xué)施工避免造成防腐層的破損外，重點要加強保護和監(jiān)控，通過埋設(shè)犧牲陽極加強固定墩管段的保護，并通過埋設(shè)檢查試片、安裝測試樁等手段監(jiān)控固定墩管段被保護情況，防止管道在固定墩處發(fā)生腐蝕穿孔。

油氣管道；固定墩；腐蝕；陰極保護

1 引 言

在油氣管道的敷設(shè)中，為了防止因管道熱脹推擠設(shè)備閥門彎頭等造成的破壞或過量的變形，在管道的出入土端、進出泵房或閥室的位置、地下彎頭及穿跨越段管線的兩側(cè)，常需設(shè)置固定墩，其作用是限制管道的熱伸長量，這對于加熱輸送管道尤為重要。但在管道運行產(chǎn)生實踐中發(fā)現(xiàn)，油氣管道在固定墩處極易發(fā)生腐蝕，如果不能及時發(fā)現(xiàn)并加以控制，則可能導(dǎo)致固定墩處管段發(fā)生腐蝕穿孔，造成油氣泄漏事故。

本文結(jié)合塔河油田油氣管道運行情況，對固定墩管段腐蝕情況進行分析，并就防止和延緩管段在固定墩處發(fā)生腐蝕提出對策。

塔河油田外輸系統(tǒng)共有660余公里油氣管道，承擔(dān)著塔河油田原油、天然氣、輕烴、液化氣等油氣產(chǎn)品外輸?shù)闹匾蝿?wù)。管線沿途經(jīng)過沙漠戈壁、居民區(qū)、田地、河流等復(fù)雜地帶。2011年，在對塔河油田油氣管道外防腐層檢測中發(fā)現(xiàn)的大、中破損點進行開挖修復(fù)的過程中發(fā)現(xiàn)，40%的防腐層破損點出現(xiàn)在固定墩處，并且有的破損點出現(xiàn)在固定墩內(nèi)部，不易修復(fù)，為油氣管道的安全運行帶來極大的隱患。

2 固定墩管段發(fā)生腐蝕的危害性

產(chǎn)生實踐中發(fā)現(xiàn)，油氣管道在固定墩處發(fā)生的腐蝕，通常比其他部位管段所產(chǎn)生的腐蝕嚴重，當(dāng)腐蝕發(fā)生在固定墩內(nèi)部時，修復(fù)十分困難。因此，預(yù)防固定墩處管道的腐蝕對保障整個管道的安全運行就顯得更加重要。如果對固定墩處的管道腐蝕問題不加以預(yù)防控制，將可能導(dǎo)致管段在固定墩處發(fā)生腐蝕穿孔，發(fā)生油氣泄漏事故。

油氣管道一旦發(fā)生腐蝕穿孔，不僅造成油氣泄漏污染周圍環(huán)境，還危及到周邊地區(qū)的人身、財產(chǎn)安全，對原油輸送管道而言，如果停產(chǎn)修復(fù)的時間過長或處置不當(dāng)，存在著發(fā)生凝管事故的風(fēng)險，造成的經(jīng)濟損失更是不可預(yù)估。

2011年6月，新疆某原油管道在固定墩處發(fā)生腐蝕穿孔漏油，造成該條管線停輸約30h，按該管線平均輸量120t／h計算，停產(chǎn)處理期間，少輸油3600t。由于停輸時間較長，再啟動時運行時，輸油泵的出口壓力高達5MPa，幾乎造成凝管事故。

3 固定墩處管道易發(fā)生腐蝕的原因

通過對管道的施工、運行環(huán)境及保護措施等方面的因素進行分析，認為管道固定墩處易發(fā)生腐蝕的原因主要有以下幾點：

（1）管道在運行過程中，固定墩處受到復(fù)雜應(yīng)力的作用，如：介質(zhì)工作壓力對管段產(chǎn)生的徑向應(yīng)力、熱脹冷縮變形產(chǎn)生的溫差應(yīng)力、流動介質(zhì)沖刷管段產(chǎn)生的應(yīng)力等的共同作用，在固定墩處產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，促進了管道腐蝕的發(fā)生，而腐蝕的發(fā)生提升了局部應(yīng)力集中水平，進一步加劇了該部位的腐蝕。

（2）管道施工過程中的不慎，造成外防腐層的破損，埋下了發(fā)生腐蝕的隱患。管道施工過程中，固定墩管段在下溝或回填時處置不當(dāng)，造成外防腐層或防護層受到不同程度地破壞，造成陰極保護電流流失，致使陰極保護電位沒法達到規(guī)定值。

（3）固定墩處犧牲陽極未起到保護作用。在塔庫重油管線的陰極保護參數(shù)測試中發(fā)現(xiàn)，部分固定墩處犧牲陽極開路電位在－0．6 V～－0．7V之間，對管線根本起不到保護作用。而在固定墩開挖過程中發(fā)現(xiàn)，由于施工原因?qū)е虏糠止潭ㄖФ盏臓奚枠O接線未與管線連接上，甚至有的接線已經(jīng)銹蝕失效，沒有起到保護固定支墩處管線的作用。

（4）在管道出入固定墩的兩端，在管道上焊接了支撐板。當(dāng)支撐板材質(zhì)與管道材質(zhì)不同時，則存在雙金屬電勢差，形成腐蝕原電池，引起電化學(xué)腐蝕。

（5）混凝土施工質(zhì)量及運行工況變化的影響?；炷凉潭ǘ赵谑┕て陂g由于養(yǎng)護不好出現(xiàn)裂紋，混凝土的骨料（砂石等）中混入了含氯化物鹽的泥土等，都對固定墩管段的腐蝕造成隱患。如果由于管道運行工況發(fā)生變化，固定墩不能抵擋管道溫度應(yīng)力引起的位移，使混凝土破裂，從而導(dǎo)致固定墩中鋼管表面的腐蝕環(huán)境惡化，裂縫處形成酸性環(huán)境，加劇局部腐蝕。

4 延緩和控制腐蝕的措施

延緩和控制油氣管道特別是固定墩處管道的腐蝕，除合理設(shè)計固定墩的結(jié)構(gòu)，減小應(yīng)力集中水平、科學(xué)施工避免造成防腐層的破損外，應(yīng)高度重視管道運行過程中的防護和監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問題，及時處理，保障油氣管道的持續(xù)安全運行。

對在役油氣管道，為預(yù)防和控制可能在固定墩處發(fā)生腐蝕的問題，建議采取以下措施進行延緩和監(jiān)控：

（1）在固定墩處安裝陰極保護測試樁，實時監(jiān)控固定墩處管道的陰極保護極化電位、犧牲陽極電位，及時調(diào)整恒電位儀輸出功率、及時更換失效的犧牲陽極，確保固定墩處的管段得到有效保護。

（2）在固定墩處埋設(shè)檢查試片，定期檢查試片失重量，分析計算固定墩處管線的陰極保護效果，并確保保護度達到85%以上。

（3）對出現(xiàn)防腐層破損的管段，及時進行開挖修復(fù)。對固定墩兩側(cè)管段進行防腐層修復(fù)，修復(fù)后的防腐層等級、結(jié)構(gòu)、防腐層性能不得低于原管體防腐層。管段外防護層可采用輻射交聯(lián)聚乙烯熱收縮帶進行補口。為保護固定墩內(nèi)部的管段，可在固定墩兩側(cè)管段上焊接犧牲陽極，以增強陰極保護效果。

5 結(jié) 論

由于油氣管道在固定墩處易發(fā)生腐蝕，使得固定處的管道成為了保障管道安全運行的隱患之一。在管道的安全運行管理中，通過在固定墩管段處埋設(shè)犧牲陽極，加強固定墩管道的陰極保護、設(shè)置陰極保護測試樁加強實時監(jiān)控、發(fā)現(xiàn)問題及時處理修復(fù)等措施，可以達到有效延緩固定墩處管段的腐蝕，保障管道安全運行的目的。

［1］熊錦林．埋地長輸管道固定墩腐蝕的分析［J］．油氣儲運，2005，26（3）：124－125．

［2］俞蓉蓉，蔡志章．地下金屬管道的腐蝕與防護［M］．北京：石油工業(yè)出版社，1998：45－47．

On Cause and Relevant Countermeasures for Erosion at Anchor Block of Oil and Gas Pipelines

SU Xin，KANG Jing

（Oil and Gas Transportation and Sale Division of Northwest Oilfield Company，SINOPEC，Luntai Xinjiang 841600，China）

Erosion is easy to occur at the anchor block of oil and gas pipelines．There are four reasons，namely，impact of complex stress at anchor block，anticorrosive coating＇s damage because of mishandling in the work process，failure in cathode protection and possible electrochemical action occurring between metal support and pipeline．To prevent the anchor block from erosion，apart from rational design of anchor block，reduced stress concentration standard and construction in a scientific way to avoid the damage to anticorrosive coating，more attention should be paid to strengthening protection and monitoring of pipe section at anchor block by means of laying sacrificial anode and check specimens and installing detective pole，thus avoiding pipe perforation at anchor block caused by erosion．

Oil and Gas Pipelines；Anchor Block；Erosion；Cathode Protection

TE973

A

1009—301X（2012）01—0049—02

2011－10－17

蘇鑫（1985－），女，助理工程師，2008年畢業(yè)于西南石油大學(xué)油氣儲運工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事于油氣管道運行管理工作；康靜（1983－），女，助理工程師，2005年畢業(yè)于西南石油大學(xué)油氣儲運工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事于油氣管道運行管理工作。

［責(zé)任編輯 周顯斌］