西氣東輸二線(xiàn)管道腐蝕特點(diǎn)與防護(hù)措施

摘 要：西氣東輸二線(xiàn)管道沿線(xiàn)不同土壤中管道的腐蝕特點(diǎn)為Cl-離子起主導(dǎo)作用，管道的腐蝕主要為外腐蝕。管道防腐使用強(qiáng)制電流保護(hù)方法以及臨時(shí)陰極保護(hù)措施的方法，并使用排流方法消除交、直流干擾。管道以及冷彎管采用3層PE，熱煨彎管采用雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末，管道補(bǔ)口采用聚乙烯熱收縮帶。

關(guān)鍵詞：西二線(xiàn) 腐蝕 陰極保護(hù) 防腐層

中圖分類(lèi)號(hào)：TE98 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）12（a）-0109-02

西氣東輸二線(xiàn)是我國(guó)天然氣重要戰(zhàn)略通道，在天然氣管網(wǎng)規(guī)劃與布局中有重要的意義。氣源主要為土庫(kù)曼斯坦、哈薩克斯坦等中亞天然氣，以國(guó)內(nèi)氣源作為備用和補(bǔ)充，主要目標(biāo)市場(chǎng)是長(zhǎng)三角、珠三角，同時(shí)向沿線(xiàn)的中西部地區(qū)、華東、華南地區(qū)的大中型城市供氣。管道為Φ1219 mm的大口徑管道，管材為X80管道鋼，為目前國(guó)內(nèi)最長(zhǎng)的大口徑、高壓力天然氣長(zhǎng)輸管道。管道沿線(xiàn)經(jīng)過(guò)沼澤、鹽漬化土壤、石方山地、黃土梁峁溝壑、水網(wǎng)等多種多樣復(fù)雜地形和土壤環(huán)境，多次采用隧道、定向鉆穿越河流及鐵路、等級(jí)公路。X80鋼管道在如此復(fù)雜多樣的地形下大規(guī)模使用尚屬首次。

1 管道在土壤中腐蝕特點(diǎn)

X80鋼是超低碳、微合金高強(qiáng)鋼[1]，具有強(qiáng)度高，韌性高，焊接性良好并有一定的抗氫脆腐蝕，應(yīng)力腐蝕性能。X80鋼在管道沿線(xiàn)不同特點(diǎn)土壤中的實(shí)驗(yàn)表明pH值對(duì)金屬的腐蝕影響不大，Cl-離子對(duì)腐蝕起主導(dǎo)作用。鋼表面的腐蝕產(chǎn)物分為內(nèi)外兩層，內(nèi)層銹層主要為Fe3O4，分布較為均勻、致密，與基體結(jié)合很牢，能在一定程度上阻礙腐蝕性介質(zhì)滲入到基體上，對(duì)鋼基體具有一定的保護(hù)性。表層腐蝕產(chǎn)物主要為α-FeOOH、β-FeOOH，質(zhì)地疏松，起不到保護(hù)作用。在腐蝕初期以全面腐蝕為主，隨著腐蝕的進(jìn)行以局部腐蝕為主。按照鋼材上的銹層對(duì)鋼基體的保護(hù)程度腐蝕過(guò)程可以分為初期、中期與后期三個(gè)時(shí)期。在腐蝕初期，銹層不連續(xù)、不致密，對(duì)鋼基體起不到保護(hù)作用；在腐蝕中期，銹層有足夠的厚度和致密性，具有一定保護(hù)性；在后期，外銹層從內(nèi)銹層脫落，對(duì)鋼基體的保護(hù)性又降低。對(duì)焊縫而言，X80管線(xiàn)鋼母材的耐蝕性能高于焊縫，焊縫處存在剩余應(yīng)力，且無(wú)內(nèi)涂層，在整個(gè)管道中，焊縫處最容易發(fā)生腐蝕。

2 抑制腐蝕的措施

管道中的水露點(diǎn)低于交接壓力下最低環(huán)境溫度5 ℃，在正常情況下，管道中無(wú)游離水析出，而且管道中酸性氣體含量很少，管道中涂有內(nèi)涂層，能夠有效防止腐蝕性物質(zhì)與管壁的接觸，管道的內(nèi)腐蝕很小。因此管道的腐蝕主要來(lái)自于環(huán)境土壤中的電化學(xué)腐蝕、電干擾以及生物腐蝕，可以通過(guò)陰極保護(hù)，電干擾防護(hù)與外防腐層抑制管道的腐蝕。

2.1 陰極保護(hù)

陰極保護(hù)分為強(qiáng)制電流法和犧牲陽(yáng)極法，西二線(xiàn)采用長(zhǎng)輸管道常用的強(qiáng)制電流系統(tǒng)。每隔1公里設(shè)置1支電位測(cè)試樁、每隔10 km設(shè)置一支電流測(cè)試樁（設(shè)電流樁處不再設(shè)電位樁）、與其它管道交叉處設(shè)置1支電位測(cè)試樁，河流穿越段兩側(cè)設(shè)置兩支電流樁，穿電氣化鐵路其中一側(cè)設(shè)置1支電位測(cè)試樁。由于管道距離長(zhǎng)、施工周期較長(zhǎng)，管道下溝回填后距離強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)投入使用還有一段時(shí)間，為防止該時(shí)間內(nèi)管道發(fā)生電化學(xué)腐蝕，在土壤電阻率低于20 Ω·m地段，采用以犧牲陽(yáng)極方法作為臨時(shí)性陰極保護(hù)。犧牲陽(yáng)極采用帶狀鋅陽(yáng)極，并通過(guò)測(cè)試樁與管道連接。在河流段的穿越管道，在穿越段兩側(cè)各埋設(shè)一組鋅犧牲陽(yáng)極進(jìn)行保護(hù)。待全線(xiàn)陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行后，納入全線(xiàn)陰極保護(hù)系統(tǒng)，實(shí)施強(qiáng)制電流陰極保護(hù)，并以犧牲陽(yáng)極組作為補(bǔ)充保護(hù)。

2.2 電干擾防護(hù)

在管道沿線(xiàn)，管線(xiàn)附近的交流輸電路以及直流電器對(duì)管道不可避免的會(huì)產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致管道腐蝕。管線(xiàn)在一些局部地段不可避免地與已建的110 kV（或高于110 kV）高壓交流輸電線(xiàn)路并行或交叉，交流感應(yīng)電壓會(huì)引起交流腐蝕，而且這種腐蝕是陰極保護(hù)所不能完全有效控制的。為了減輕線(xiàn)路上交流電和雷電對(duì)管道系統(tǒng)的影響，抑制交流腐蝕，西二線(xiàn)在持續(xù)干擾影響區(qū)，采取沿線(xiàn)以一定間距，設(shè)置可低電壓?jiǎn)?dòng)的去耦器排流保護(hù)，既不泄漏管道上的陰極保護(hù)電流，又能起到持續(xù)排流和防雷電流沖擊的雙重作用。管道組焊以后下溝回填以前，管道與大地絕緣，由于高壓輸電線(xiàn)路與管道形成大電容，在高壓輸電線(xiàn)路走廊附近的管道連續(xù)焊接長(zhǎng)度超過(guò)300 m時(shí)，采取臨時(shí)接地，以消除容性影響，避免管道上焊工或其它施工人員的電擊。

管道沿線(xiàn)的直流電設(shè)備以及電路、已有管道的陰極保護(hù)系統(tǒng)都會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生直流干擾。產(chǎn)生直流干擾以后，雜散電流從管道上流出位置為的陽(yáng)極區(qū)，會(huì)發(fā)生腐蝕，而雜散電流流入管道的區(qū)域?yàn)殛帢O區(qū)，雖不會(huì)發(fā)生腐蝕，但常伴隨著出現(xiàn)管/地電位負(fù)偏移過(guò)大，有超出管道防腐層析氫電位，產(chǎn)生過(guò)保護(hù)的可能。無(wú)論陽(yáng)極區(qū)還是干擾程度較大的陰極區(qū)，都進(jìn)行防護(hù)控制。在管道組焊完成后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)來(lái)確定排流防護(hù)的方式以及排流點(diǎn)位置。

2.3 外防腐層

管道的腐蝕主要來(lái)自于外腐蝕，對(duì)外腐蝕的除使用陰極保護(hù)以外，外防腐涂層也是重要的保護(hù)方法。為保證運(yùn)輸、施工過(guò)程中防腐層的完好，管道埋地后防腐層的保護(hù)效果以及使用壽命，防腐層應(yīng)當(dāng)具有幾項(xiàng)重要的性能[2]。

（1）良好的電絕緣性，能夠?qū)艿琅c土壤之間形成良好的絕緣，防止陰保電流的流失，保證管道能夠得到良好的保護(hù)。

（2）一定的耐陰極剝離強(qiáng)度的能力，在水下管道中，在涂層破損以及漏涂處，受陰保電壓的影響，裸露的鋼鐵可能產(chǎn)生氫氣，導(dǎo)致涂層脫落，因此涂層應(yīng)當(dāng)具備一定的抗剝離能力。

（3）足夠的機(jī)械強(qiáng)度，能夠防止搬運(yùn)過(guò)程中和土壤壓力，保證確保管道施工時(shí)受彎曲而不損壞，并能承受與土壤之間的摩擦而不損傷，并能抵抗較集中的負(fù)荷。

（4）有良好的穩(wěn)定性，耐老化，化學(xué)穩(wěn)定性好，并且耐水性與耐熱性好，使用溫度下以及服役期間能夠保持較好的狀態(tài)。

（5）防腐層破損后易于修補(bǔ)，防腐層難免破壞，在破壞以后應(yīng)能便于現(xiàn)場(chǎng)施工，方便的修補(bǔ)損壞的防腐層。

（6）耐細(xì)菌性能，能夠防止土壤中的細(xì)菌對(duì)管道防腐層造成破壞。

西二線(xiàn)管道采用的防腐層能夠滿(mǎn)足以上六點(diǎn)要求。結(jié)合西氣東輸一線(xiàn)工程外防腐的經(jīng)驗(yàn)，管道外防腐采用三層PE。三層PE結(jié)構(gòu)具有綜合性能最好、性?xún)r(jià)比最高的特點(diǎn)[3]。由于壓縮機(jī)站出站溫度>50 ℃，三層PE防腐層的外層全部采用耐高溫型聚乙烯材料。在整條管線(xiàn)中，還大量采用冷彎與熱煨彎管，同時(shí)存在大量的焊縫，對(duì)這些部位根據(jù)需要以及施工特點(diǎn)采取對(duì)應(yīng)的防腐層。由于冷彎管可用帶三層PE防腐層的直管經(jīng)冷彎?rùn)C(jī)彎制而成，故仍采用三層PE防腐層。而熱煨彎管由于其形狀特殊，在作業(yè)線(xiàn)上進(jìn)行外防腐層的涂敷預(yù)制工藝控制復(fù)雜、生產(chǎn)速度較慢，而采用雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層可以在彎管防腐作業(yè)線(xiàn)進(jìn)行預(yù)制。雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層方法受人為因素影響相對(duì)較小，應(yīng)用較多，工藝較成熟，能夠保證防腐層的質(zhì)量，且不會(huì)產(chǎn)生陰極保護(hù)屏蔽的問(wèn)題[4]。管道補(bǔ)口采用帶無(wú)溶劑液體環(huán)氧底漆的高溫型聚乙烯熱收縮帶，與高溫型三層PE防腐層的耐溫匹配。聚乙烯熱收縮帶在結(jié)構(gòu)和相容性方面與三層PE相近性較好，底漆與熱熔膠間的化學(xué)鍵結(jié)合，不僅提高了底漆與熱熔膠間的粘結(jié)可靠性，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)施工中降低了預(yù)熱溫度，有利于解決大口徑管加熱慢、施工難度大的問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

西氣東輸二線(xiàn)管道腐蝕以及防腐措施的特點(diǎn)為以下幾點(diǎn)。

（1）管道內(nèi)腐蝕很小，主要為外腐蝕。

（2）在土壤中Cl-對(duì)管道的腐蝕起主要作用。

（3）對(duì)管道采取Ou+DCbDa6FKQqY0U0Um259wgg9F5BhEd5LiYH2wg+ns=強(qiáng)制電流保護(hù)措施，采用排流的方法消除交、直流的干擾，在管道建設(shè)過(guò)程中采取臨時(shí)的陰極保護(hù)措施。

（4）管道與冷彎管外防腐層采用3層PE，熱煨彎管采用雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末，管道補(bǔ)口使用聚乙烯熱收縮帶。

參考文獻(xiàn)

[1]呂彥民，李作文，趙文杰.X80鋼管道焊接技術(shù)[J].油氣田地面工程，2008，27（9）：53-54.

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[3]屠海波，程明，陳彰兵，等.天然氣與石油[J].2007，25（6）：25-27.

[4]徐廣義.埋地天然氣管道防腐技術(shù)[J].油氣田地面工程，2010，29（2）：77-78.