輸油、氣埋地管道腐蝕因素原理及防腐辦法

楊洋

近年來由于我國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，管道建設(shè)非常迅速。為了減緩管道腐蝕，延長(zhǎng)管道使用壽命，提高管道運(yùn)行安全，現(xiàn)在普遍采用陰極保護(hù)和外防腐層聯(lián)合保護(hù)措施防止管道腐蝕，埋地管道作為油氣的傳輸載體，地面工程的重要設(shè)施之一。要通過埋設(shè)地下管道方式實(shí)現(xiàn)向每家每戶輸送燃?xì)?，由于管道長(zhǎng)期埋在地下，隨著時(shí)間的推移，外界土壤特性及地形沉降等因素的影響，管道會(huì)發(fā)生腐蝕、穿孔、泄漏，即使出現(xiàn)損壞也不容易被發(fā)覺，另外，若對(duì)埋地管道進(jìn)行維修需要花費(fèi)大量資金，帶來嚴(yán)重的損失，且難以估計(jì)，管道腐蝕除了考慮造成的嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失外，它還會(huì)引起有害物質(zhì)的泄漏，對(duì)環(huán)境造成污染，甚至還會(huì)引起突發(fā)的災(zāi)難事故，危及人身安全。

一、鋼質(zhì)管道防腐蝕意義

鋼管腐蝕問題普遍存在于國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的各個(gè)部門，既給國民經(jīng)濟(jì)帶來了巨大的損失.也給生產(chǎn)和生活造成極大的困難。鋼管在自然條件下（大氣，天然水體、土壤）或人為條件（酸、堿、鹽及其它介質(zhì)）下，每時(shí)每刻都在發(fā)生腐蝕.一種自發(fā)進(jìn)行的無謂的消耗。其根本原因鋼質(zhì)管道是因?yàn)樘幱跓崃W(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，在上述條件下它們就要恢復(fù)原來的相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài).生成鐵氧化物 碳酸鹽等.或轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄噪x子。這一過程就是金屬的腐蝕過程。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國鋼鐵年產(chǎn)量1.6億噸.每年因腐蝕而損耗6千多萬噸.差不多等于上海寶鋼鋼鐵總廠的年產(chǎn)量。腐蝕不僅是鋼鐵資源的浪費(fèi)，還會(huì)因腐蝕使管道、設(shè)備使用壽命縮短 更換新管道 設(shè)備的造價(jià)費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過金屬材料本身的價(jià)格，生產(chǎn)成本因此而增大，降低了經(jīng)濟(jì)效益 腐蝕造成的直接和間接經(jīng)濟(jì)損失是巨大的。腐蝕產(chǎn)物形成垢層，影響傳熱和介質(zhì)流速 傳熱效率降低，能耗由此大大增加，我國每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)2800億元，比每年風(fēng)災(zāi)，水災(zāi)、地震 火災(zāi)等自然災(zāi)害的總和還要多。

腐蝕造成各種事故和重大災(zāi)害。由于鋼質(zhì)管道、設(shè)備的腐蝕，引起生產(chǎn)企業(yè)停工停產(chǎn) 產(chǎn)品質(zhì)量下降。影響生活供、供氣、供采暖蒸汽或熱水，給人民生活帶來很多困難。埋地輸油 氣、水等管道、管網(wǎng)的泄漏，企業(yè)煉油，化工、化纖、化肥、制藥等管道、設(shè)備的跑、冒、滴漏.除損失大量有用的物質(zhì)外，又造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，甚至引起火災(zāi)、爆炸、塌毀等災(zāi)難性事故。鑒于金屬腐蝕的普遍存在.為了防止或減緩金屬腐蝕的發(fā)生.各種金屬防腐技術(shù)和工藝應(yīng)運(yùn)而生。金屬防腐新工藝、新材料、新設(shè)備的推廣應(yīng)用。延長(zhǎng)管道設(shè)備使用壽命，節(jié)省資金、保證安全生產(chǎn)。我國石油 化工、公共事業(yè)等行業(yè)。管道因腐蝕穿孔達(dá)2萬次/年。其主要發(fā)生在鋼管的接口處和管道自身的磕碰傷。

1.輸油，氣鋼管腐蝕原理及影響因素

1.1環(huán)境影響

對(duì)于輸送天然氣的長(zhǎng)輸管道和集輸管網(wǎng)，管道外防腐技術(shù)的采用和施工質(zhì)量直接關(guān)系到管道的安全運(yùn)行和使用壽命。由于管道穿越地區(qū)地形復(fù)雜、土壤性質(zhì)千差萬別，埋地鋼質(zhì)管道需要采取不同的外防腐措施。管道外防腐技術(shù)發(fā)展的主要特點(diǎn)體現(xiàn)在防腐材料的高性能、復(fù)合化、使用壽命長(zhǎng)和良好經(jīng)濟(jì)性。長(zhǎng)輸油、輸氣鋼管少則數(shù)百公里，長(zhǎng)則幾千公里.穿越不同類型的土壤 河流、湖泊，由于土壤的多相性.冬季、夏季的凍結(jié)、融化.地下水位變化、植物根莖對(duì)涂層的穿透微生物 雜散電流等復(fù)雜的埋地條件給管道造成復(fù)雜的腐蝕環(huán)境。來自周圍環(huán)境腐蝕主要有雜散電流腐蝕，細(xì)菌腐蝕以及土壤腐蝕。天然的土壤是由固液氣組成的膠質(zhì)體，土壤之間的空隙均被水合空氣所填充，而地下水均含有一定的無機(jī)鹽這樣就使得土壤具有金屬材質(zhì)的電化學(xué)不穩(wěn)定性，土壤物理化學(xué)性質(zhì)的不均勻性以及離子導(dǎo)電性，這樣就形成了影響埋地管道腐蝕的電化學(xué)腐蝕條件，進(jìn)而使得土壤對(duì)埋地管道產(chǎn)生腐蝕作用。有的土壤內(nèi)氧氣含量低，這樣就為如硫酸鹽還原菌等細(xì)菌參與埋地管道的腐蝕提供了條件，其主要作用就是參與電極反應(yīng)，以便能夠?qū)⒘蛩猁}轉(zhuǎn)變?yōu)殍F和硫化氫，進(jìn)而導(dǎo)致埋地管道產(chǎn)生細(xì)菌腐蝕。對(duì)埋地管道產(chǎn)生腐蝕的電流主要包含交流和直流雜散電流腐蝕；交流雜散電流腐蝕是由于埋地管道附近有高壓線，其產(chǎn)生的感應(yīng)電流會(huì)對(duì)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕作用進(jìn)行疊加，雖然它對(duì)管道腐蝕作用小，但是因其作用點(diǎn)較為集中，因而破壞作用較大。

1.2埋地管道防護(hù)效果的影響

控制埋地管道受到腐蝕的有效辦法就是對(duì)管道進(jìn)行防護(hù)，通常的做法是對(duì)管道采取陰極保護(hù)與防腐覆蓋層相結(jié)合的辦法；埋地管道的防腐層可以有效的抵抗來自周圍土壤的腐蝕，確保能夠和鋼管結(jié)合緊密，以便能夠避免陰極保護(hù)死區(qū)和陰極剝離，若埋地管道局部出現(xiàn)陰極剝離問題，就應(yīng)當(dāng)立即調(diào)整埋地管道的陰極保護(hù)運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)死區(qū)的有效控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)埋地管道的有效防護(hù)。

1.3管道所用鋼管影響

導(dǎo)致埋地管道出現(xiàn)腐蝕的內(nèi)部因素就是所用鋼管的材料和制造方法，尤其是所用鋼材的微晶結(jié)構(gòu)和化學(xué)組分，鋼材的非金屬元素含量過高則更容易受到腐蝕，若鋼材中的碳和硅含量過高，則容易導(dǎo)致鋼材出現(xiàn)脆性開裂。鋼材的微晶細(xì)度較低時(shí)，鋼材本來就有的裂紋就會(huì)沿著晶粒發(fā)展，進(jìn)而導(dǎo)致鋼管的開裂；若鋼管出廠后表面有裂縫，劃痕等，也容易導(dǎo)致鋼管腐蝕開裂。

2.輸油，氣鋼管防腐技術(shù)

埋地輸油、輸氣鋼管防腐形式通常有管道內(nèi)防腐、管道外防腐、管道陰極保護(hù)、地上管道防腐。對(duì)埋地管道外防腐蝕涂層的要求：具有良好的抗土壤、水、霉菌的腐蝕和施工性能，有良好的電絕緣性.與陰極保護(hù)聯(lián)合使用時(shí)防腐涂層應(yīng)具有一定的耐陰極剝離強(qiáng)度的能力.有足夠的機(jī)械強(qiáng)度.以確保涂層在搬運(yùn)和土壤壓力作用下無損傷。埋地鋼管外防腐涂裝技術(shù)有石油瀝青防腐層，環(huán)氧煤瀝青防腐涂層、煤焦油瓷漆防腐涂層、聚乙烯粘膠帶、熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐涂層、二層PE防腐涂層，三層PE防腐涂層、聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料防腐保溫復(fù)合結(jié)構(gòu).后三種方法是通常使用的方法。

2.1復(fù)合涂層防腐

復(fù)合涂層防腐是將單一的涂層材料通過化學(xué)粘結(jié)或者物理疊合形成一個(gè)整體，進(jìn)而對(duì)埋地管道產(chǎn)生良好的防腐層，復(fù)合涂層防腐主要包括三層聚烯/聚丙乙烯和二層聚丙烯/聚乙烯。

2.2纏帶類防腐

這里所說的環(huán)氧粉末是通過對(duì)固化劑，環(huán)氧樹脂以及其他助劑進(jìn)行一系列的加工過程而形成的，我國也有很多埋地管道采用這種防腐方法，一般將其作為底層防腐；環(huán)氧粉末層是經(jīng)過一次成膜操作而形成的防腐涂層，它具有良好的抵抗陰極剝離性能，與鋼管能夠很好的粘結(jié)，對(duì)土壤腐蝕具有很強(qiáng)的抵抗能力，耐磨性能高，可以進(jìn)行冷彎加工等特點(diǎn)，可以用于大部分埋地管道的防腐，但這種防腐措施耐沖擊性能差，溫度較高時(shí)其吸水能力較強(qiáng)，所以，這種防腐方法不能夠用于石萬段或者濕熱環(huán)境中。

2.3埋地管道的陰極保護(hù)

二十世紀(jì)三十年代有的國家開始采用陰極的保護(hù)的方法來實(shí)現(xiàn)埋地管道的防腐，道路五十年代中去，這種防腐方法已經(jīng)發(fā)展的較為成熟，而且逐漸被世界各國采用，我國于五十年代中期開始將這種防腐方法用于埋地管道上。這種防腐方法是作為一種附加保護(hù)的方式，以便能夠?qū)艿赖姆栏繉悠茡p處提供防腐保護(hù)的，目前，我國大部分埋地管道都使用了陰極保護(hù)方法，但也有的埋地管道使用的是陽極的方法來實(shí)現(xiàn)管道防腐；埋地管道陰極保護(hù)已經(jīng)有相關(guān)的規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，主要有材料標(biāo)準(zhǔn)，管道運(yùn)行維護(hù)規(guī)范，施工驗(yàn)收規(guī)范，以及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等，這種防腐技術(shù)相比較成熟。

二、結(jié)語

埋地管道腐蝕的影響因素主要有；環(huán)境影響，埋地管道防護(hù)效果影響，管道所用鋼管的影響等；在燃?xì)夤艿婪栏校饕菍?duì)管道表面進(jìn)行涂層防護(hù)，再使用陰極保護(hù)的方法作為附加性的防腐；為了能夠不斷提高埋地管道的防腐能力，應(yīng)當(dāng)積極開發(fā)新的防腐材料和防腐技術(shù)，進(jìn)而確保埋地管道能夠?qū)崿F(xiàn)安全平穩(wěn)運(yùn)行。

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