壓力管道系統(tǒng)腐蝕防護及安全評價

唐穎 曹慶慧

(大慶亞興安全科技股份有限公司，黑龍江 大慶 163000)

0 引言

壓力管道廣泛應(yīng)用于石油化工、城鎮(zhèn)燃氣、油氣田開發(fā)、油氣輸送等領(lǐng)域，據(jù)國家市場監(jiān)督管理總局的統(tǒng)計數(shù)量顯示，截至2019年，我國的壓力管道數(shù)量已接近50萬公里。在油氣運輸領(lǐng)域，壓力管道可謂油氣運輸?shù)闹鲃用}，給運輸帶來極大的便捷性的同時也存在一定的風(fēng)險，因為一旦發(fā)生泄漏或爆炸，會發(fā)生火災(zāi)或中毒等災(zāi)害，可能造成人員傷亡、財產(chǎn)損失、環(huán)境污染等災(zāi)難性后果。有關(guān)研究表明，腐蝕是造成壓力管道系統(tǒng)失效的關(guān)鍵因素[1]。壓力管道系統(tǒng)在長期服役過程中，受到運輸介質(zhì)和外部環(huán)境的共同腐蝕作用，容易使管道系統(tǒng)產(chǎn)生危害安全運行的管子穿孔或破裂等缺陷，由此引申的泄漏、燃燒、爆炸事故，給國家和人民帶來巨大生命財產(chǎn)損失。因此探討腐蝕機理，對壓力管道系統(tǒng)進行有針對性的防護和安全評估，對于保障其安全運行，延長使用壽命具有重要意義。

1 壓力管道系統(tǒng)的腐蝕破壞的類型

在GB/T 30579《承壓設(shè)備損傷模式識別》國家推薦性標準中，有大篇幅對腐蝕減薄的描述，將腐蝕減薄分列成了25個類型，根據(jù)盛裝介質(zhì)的不同，壓力管道系統(tǒng)存在的腐蝕可能是其中一種或多種的結(jié)合。壓力管道系統(tǒng)的腐蝕，是指管體材料在運行過程中，在運輸介質(zhì)、管道壓力和外部環(huán)境的共同作用下，發(fā)生壁厚減薄、材質(zhì)劣化、力學(xué)性能變化等現(xiàn)象而使管道的承載能力下降而造成的破壞。腐蝕按照腐蝕形態(tài)分為全面腐蝕(均勻腐蝕)和局部腐蝕[2]。

全面腐蝕是指金屬管道的內(nèi)部或外部的較大面積上產(chǎn)生基本相同的腐蝕類型，其中管道的內(nèi)部遭受運輸介質(zhì)的腐蝕，外部則遭受大氣或者土壤等的腐蝕，全面腐蝕會降低壓力管道系統(tǒng)的強度和穩(wěn)定性。

局部腐蝕是指在壓力管道系統(tǒng)的某一管段的某一部位，主要包括縫隙腐蝕、濃差電池腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕、氫腐蝕等，其外觀表現(xiàn)形式有點狀、坑、溝槽等。局部缺陷可能導(dǎo)致管道系統(tǒng)局部穿孔泄露，故其危險性較大，具有復(fù)雜性、集中性、突發(fā)性特點。

2 壓力管道系統(tǒng)的腐蝕防護

對于金屬管道的腐蝕防護，國內(nèi)外已經(jīng)逐步形成純熟的防腐技術(shù)，對于管道外壁的防護主要是從材質(zhì)選取和合理設(shè)計、環(huán)境介質(zhì)的控制，涂覆保護層和電化學(xué)保護等方面進行；而對于管道內(nèi)壁的防護，主要是從管材的選擇、添加緩蝕劑，內(nèi)表面鍍層和增加內(nèi)襯里等方面進行。對于油氣儲運中最常見的架空管道和埋地管道，由于工作環(huán)境不同，其防腐細節(jié)也不盡相同。架空管道外腐蝕主要是大氣中環(huán)境腐蝕，選擇滿足適合環(huán)境的防腐漆可以較好的滿足防腐要求。而埋地管道所處的環(huán)境更為復(fù)雜，多采用防腐層和陰極保護聯(lián)合保護的方法。由于其長期埋置于地下，除了需要承受各種偶發(fā)的自然災(zāi)害的侵襲，還需時刻承受周圍土壤的腐蝕作用。因此，埋地管道的外腐蝕防護特別重要，科學(xué)合理的選擇外防腐材料，嚴格控制防腐覆蓋層的質(zhì)量標準，將決定著管道的運行安全和使用壽命。

管道的選材、設(shè)計、安裝及運行管理維護等環(huán)節(jié)嚴格執(zhí)行國家標準相關(guān)規(guī)定，能有效的預(yù)防腐蝕的發(fā)生，在具體實施時，可以從以下方面考慮[2]：

(1)管道設(shè)計時選擇與所輸送介質(zhì)相匹配的材料，重點關(guān)注其抗腐蝕性。

(2)管道內(nèi)外選擇適宜的防腐層材料，且防腐層應(yīng)當(dāng)均勻和致密涂覆在管道金屬表面上，對于埋地管道，還要選用有效的陰極保護系統(tǒng)。

(3)加強施工過程的管控，避免管道因施工質(zhì)量問題而導(dǎo)致誘發(fā)腐蝕發(fā)生的因素存在。

(4)定期監(jiān)測輸送介質(zhì)中的腐蝕介質(zhì)含量，如有上升則應(yīng)采取措施降低其含量或加入緩蝕劑。

3 管道防腐蝕運行管理

在管道運行過程中，對其進行防護管理非常重要，有效的防護管理能夠減緩腐蝕速度、減少或避免腐蝕的發(fā)生，還可以延長管道的使用壽命。因此，使用單位建立良好的運行防護體系是達到預(yù)期防腐效果的基本保證。隨著人們對防護認識的提高，在防護策略上已從加強電化學(xué)保護、防腐層檢漏與修補、腐蝕狀態(tài)調(diào)查等經(jīng)常性基礎(chǔ)工作的基礎(chǔ)上，逐步向按管段腐蝕與防護態(tài)勢的分級管理、腐蝕事故預(yù)測、壽命預(yù)測、評估等更深層次方向發(fā)展。筆者根據(jù)多年的管道系統(tǒng)運行防腐經(jīng)驗，認為從以下四方面著手可以達到較好的防護效果[3]：

(1)制度措施。使用單位應(yīng)建立壓力管道系統(tǒng)安全管理制度，采取各種安全技術(shù)措施，提高對腐蝕與防護的重視，定期對管道自行檢查、檢測、維修和巡護。制度應(yīng)規(guī)定日常巡查應(yīng)詳細記錄與防護密切相關(guān)的外防腐漆或防腐層破損、剝離程度，陰極保護參數(shù)是否適宜等關(guān)鍵信息。

(2)按照特種設(shè)備安全法和壓力管道安全技術(shù)規(guī)范的要求定期開展年度檢查和定期檢驗。其中，定期檢驗應(yīng)根據(jù)檢驗有效期及時向有資質(zhì)的檢驗機構(gòu)申報，對檢驗人員提出的與防腐相關(guān)的問題，應(yīng)及時采取整改措施；年度檢查可以由使用單位自己進行，也可以委托有資質(zhì)的檢驗機構(gòu)進行。

(3)開展管道完整性管理工作。對管道系統(tǒng)的危險源進行識別，采取風(fēng)險管控措施，將風(fēng)險控制在合理可接受的范圍內(nèi)，實現(xiàn)安全、可靠、經(jīng)濟地運行管理的目的。

(4)開展管道安全現(xiàn)狀評價。

4 管道腐蝕防護系統(tǒng)安全現(xiàn)狀評價

安全現(xiàn)狀評價由安全評價資質(zhì)機構(gòu)進行。主要是通過收集對在用壓力管道系統(tǒng)原始資料，包括運行、監(jiān)測、檢測數(shù)據(jù)等主要資料，以及管道沿線地區(qū)的自然環(huán)境、水文及地質(zhì)資料、社會環(huán)境等，遵循安全現(xiàn)狀評價導(dǎo)則要求，進行現(xiàn)場勘查等系列工作。通過對在役運行管道進行安全現(xiàn)狀評價，對管道系統(tǒng)狀況特別是腐蝕防護系統(tǒng)有全面了解，對存在的腐蝕缺陷或易導(dǎo)致腐蝕產(chǎn)生等危險、有害因素進行辨識與分析，判斷發(fā)生事故的可能性及其嚴重程度，提出降低或控制風(fēng)險的安全對策措施。管道腐蝕防護系統(tǒng)安全現(xiàn)狀評價主要包含以下方面[3]：

(1)管道本體質(zhì)量狀況。如管道設(shè)計是否符合相關(guān)標準規(guī)定；防腐措施是否滿足要求；管道元件是否有質(zhì)量證明書等；施工質(zhì)量保證控制措施，施工完成后管道防腐層的完整性和陰極保護有效性驗收情況。

(2)管道運行安全管理方面。如安全生產(chǎn)管理組織機構(gòu)情況；操作人員進行安全教育和培訓(xùn)情況；安全技術(shù)操作規(guī)程和巡檢制度、定期檢查制度、維護保養(yǎng)規(guī)程的執(zhí)行情況；是否進行風(fēng)險辨識和隱患排查治理等。

(3)日常檢查。如是否進行定期巡檢、是否有崗位巡檢管控措施，是否對易發(fā)生腐蝕部位進行重點檢查和及時監(jiān)測，管道防腐防護系統(tǒng)健全完善情況，年度檢查時是否進行了壁厚測定等。

(4)安全防護措施。是否設(shè)有警示標識；介質(zhì)泄漏監(jiān)測系統(tǒng)等自控系統(tǒng)設(shè)置及運行情況；腐蝕監(jiān)控措施等。

(5)社會環(huán)境。管道沿線周邊環(huán)境條件與設(shè)計時是否有變化等。

(6)第三方施工作業(yè)安全管理情況。

(7)自然及地質(zhì)災(zāi)害的安全防范措施。

(8)實施定期檢驗檢測情況。

通過安全評價，管道運營單位進一步客觀、準確、全面了解壓力管道系統(tǒng)使用性能狀態(tài)，找出問題，判斷危害程度，制定防范措施和管理決策，減少事故造成危害和損失。

5 結(jié)語

壓力管道系統(tǒng)的腐蝕防護是一項系統(tǒng)工程，它包含技術(shù)措施和管理措施等多方面的內(nèi)容，掌握管道的腐蝕機理，有針對性的采取防護措施，并定期對運行管道進行安全評價，確保管道安全運行。