從寶鋼支線看管道防腐蝕研究

楊京發(fā)

摘要：由于時(shí)間、環(huán)境、質(zhì)量等客觀因素的存在，管道防腐層可能產(chǎn)生粘結(jié)力下降及失粘現(xiàn)象。主要表現(xiàn)為，管道表面處理不良和熔結(jié)環(huán)氧粉末固化問題，以及環(huán)氧粉末質(zhì)量問題。所以良好的管道表面處理、準(zhǔn)確控制固化溫度和時(shí)間、采用高質(zhì)量的環(huán)氧粉末是確保管道防腐層粘結(jié)的有效手段。這里結(jié)合寶鋼支線防腐管理現(xiàn)狀，就管道安全生產(chǎn)的運(yùn)營(yíng)展開研究。

關(guān)鍵詞：管道 粘結(jié)力 質(zhì)量 防腐

2011年8月，寶鋼支線由寶鋼和中石油合作建成投產(chǎn)，由中石油天然氣銷售上海分公司運(yùn)維。該管道基于當(dāng)時(shí)客觀原因，起始站與末站未設(shè)計(jì)收發(fā)球筒，以至于9年無法開展內(nèi)檢測(cè)工作。根據(jù)特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范規(guī)定，一般應(yīng)于投用后3年內(nèi)進(jìn)行首次全面檢驗(yàn)和合于使用評(píng)價(jià)結(jié)果，后應(yīng)結(jié)合全面檢驗(yàn)和合于使用評(píng)價(jià)結(jié)果確定管道下次全面檢驗(yàn)日期（檢驗(yàn)周期5年）。雖然寶鋼支線于2016、2019年開展過管道外檢測(cè)，但管道的本質(zhì)安全不能保證，存在運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。以下，結(jié)合管道完整性管理就管道防腐蝕的應(yīng)對(duì)策略展開分析。

當(dāng)前管道防腐采用3PE防腐層，寶鋼支線屬于此類。由于時(shí)間原因管道防腐層可能產(chǎn)生粘結(jié)力下降及失粘現(xiàn)象。粘結(jié)力下降乃至失粘大多表現(xiàn)為底層環(huán)氧粉末與管體金屬的剝離，從歷史經(jīng)驗(yàn)看，主要原因有三種，一是管道表面處理不良，包括殘留污垢、蝕銹、灰塵、鹽分、潮濕、錨紋深度不符合要求等，都會(huì)影響防腐層與管道表面的粘結(jié);二是熔結(jié)環(huán)氧粉末固化問題，只有其完全固化，才能獲得最佳性能，如果熔融粘結(jié)過程中溫度控制有偏差，溫度過低會(huì)導(dǎo)致固化不完全，溫度過高則可能導(dǎo)致環(huán)氧樹脂熱氧化分解;三是環(huán)氧粉末質(zhì)量問題，主要成膜物環(huán)氧樹脂型號(hào)偏差、成分不足、采用落地粉等。所以良好的管道表面處理質(zhì)量、準(zhǔn)確控制固化溫度和時(shí)間、采用高質(zhì)量的環(huán)氧粉末和禁止使用落地粉等是確保3PE防腐層粘結(jié)有效的手段。另外還可以通過涂裝前開展高溫陰極剝離和熱水浸泡等性能指標(biāo)測(cè)試篩選出合格材料。建議寶鋼支線對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)每年開展開挖驗(yàn)證，確保管道運(yùn)行安全。

強(qiáng)調(diào)的是，熔結(jié)環(huán)氧粉末屬于典型的無定型高分子聚合物，在長(zhǎng)期水環(huán)境下，水分子由表面逐步向涂層內(nèi)部擴(kuò)散并到達(dá)管道金屬表面，降低涂層附著力而導(dǎo)致涂層失效。該類防腐層吸水率高是其本身特性決定的，濕熱環(huán)境更為明顯，尤其是上海地區(qū)。如果防腐層本身存在質(zhì)量問題，固化程度不夠或交聯(lián)密度過低等，則更易于水的滲透。要想獲得良好的環(huán)氧粉末涂層性能，首先要選擇其適用的環(huán)境，其次要選擇高質(zhì)量的環(huán)氧粉末。滿足標(biāo)準(zhǔn)只是最低要求，通過高溫長(zhǎng)期陰極剝離指標(biāo)性能測(cè)試可以很好地判斷涂層的長(zhǎng)期性能，以及嚴(yán)格控制施工質(zhì)量，包括表面處理、涂裝工藝、涂裝過程控制及檢驗(yàn)等。

防腐層的使用壽命取決于防腐層材料性能、涂裝質(zhì)量、服役條件等多種因素。通常條件下，防腐層材料本身的衰變或老化是非常緩慢的，防腐層失效更多表現(xiàn)為外力損傷、吸水導(dǎo)致絕緣性能下降或剝離導(dǎo)致陰極保護(hù)屏蔽等。外力損傷可以進(jìn)行局部修復(fù)，絕緣性能下降可以調(diào)整陰極保護(hù)輸出或附加陰極保護(hù)，但當(dāng)附加陰極保護(hù)變得不經(jīng)濟(jì)時(shí)防腐層必須重涂，而防腐層一旦剝離則進(jìn)行管道開挖重新防腐作業(yè)是不二選擇。

通過管道檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn)管道本身以及防腐層存在的問題。內(nèi)檢測(cè)反映的是管道的整體情況，但只能間接判斷防腐層的狀況，而外檢測(cè)可以直接判斷防腐層狀況，但通常只能代表局部，因此內(nèi)外檢測(cè)要相互結(jié)合。運(yùn)行中后期更需要關(guān)注管道內(nèi)檢測(cè)結(jié)果，對(duì)比歷次異常信號(hào)變化可以判斷管體外腐蝕情況，并由此判斷防腐層的狀況。發(fā)現(xiàn)問題及早處理，確保管道的腐蝕受控。

目前，寶鋼支線安裝了智能測(cè)試樁，數(shù)據(jù)的傳輸和存儲(chǔ)基本不存在大的問題，但在數(shù)據(jù)的深度分析和充分利用方面還需要多做些工作。目前數(shù)據(jù)分析大多只是簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)比對(duì)和超限報(bào)警，數(shù)據(jù)利用也限于保護(hù)效果的判定。智能化程度還有待進(jìn)一步提高，數(shù)據(jù)的利用也可以更充分深入。例如可將陰極保護(hù)數(shù)據(jù)采集與專業(yè)數(shù)值模擬軟件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)在線仿真計(jì)算并自動(dòng)提供解決方案，特別是對(duì)于雜散電流干擾段、多管并行敷設(shè)等復(fù)雜環(huán)境下的管道腐蝕控制具有重要意義。

強(qiáng)調(diào)的是，寶鋼支線在復(fù)雜雜散電流干擾段，最可靠的陰極保護(hù)有效性準(zhǔn)則是腐蝕速率準(zhǔn)則。當(dāng)無法準(zhǔn)確測(cè)量管道極化電位時(shí)，可以采用陰極保護(hù)試片法評(píng)估腐蝕速率。通常做法是埋設(shè)6個(gè)月以上的試片挖出來后，通過目視法或失重法評(píng)估陰極保護(hù)有效性。

影響管道感應(yīng)電壓的因素很多，主要有：負(fù)載電流、輸電線與管道間距和并行長(zhǎng)度及交叉角度、管道涂層質(zhì)量等。電力線路交叉或并行時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)小于220 kV 輸電線路的鐵塔和電桿接地的最小距離統(tǒng)一為5米，也只是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值。但從本人從事管道管理經(jīng)驗(yàn)看，此接地安全距離只是為滿足雙方最低要求（實(shí)際檢測(cè)存在雜散電流干擾），確實(shí)應(yīng)該根據(jù)最嚴(yán)苛的工況開展計(jì)算和評(píng)估。

還要指出的是，上面說到輸電線路與管道交叉并行產(chǎn)生影響的同時(shí)，不能不提及到工業(yè)污水管道的交叉和并行對(duì)管道的影響。工業(yè)污水通常腐蝕性很強(qiáng)，因此有必要采取保護(hù)措施。臨近工業(yè)排污渠的管段建設(shè)時(shí)應(yīng)選擇加強(qiáng)級(jí)防腐層。運(yùn)行期間加強(qiáng)管道檢測(cè)，確保防腐層的完整性和陰極保護(hù)充分有效。

最后，說到防腐，這里不能不提到站場(chǎng)設(shè)備設(shè)施的防腐。在這里需要強(qiáng)調(diào)的是，由于歷史遺留問題，寶鋼支線金石路末站未設(shè)置區(qū)域陰極保護(hù)系統(tǒng)，這為完整性管理留下了隱患。因?yàn)楣艿谰€路的保護(hù)電流受制于距離、環(huán)境和站場(chǎng)的特殊性限制很難給予站場(chǎng)區(qū)域陰保要求，所以站場(chǎng)腐蝕泄漏的潛在危害要大于線路管道。

站場(chǎng)管道與線路管道相比相對(duì)復(fù)雜，有地上地下之分，很難獲得均勻的陰極保護(hù)電流分布，也不容易像干線管道那樣確定保護(hù)末端，同一區(qū)域有可能同時(shí)存在過保護(hù)、欠保護(hù)問題。其腐蝕控制有效性的評(píng)價(jià)需要準(zhǔn)確、足量的測(cè)試數(shù)據(jù)，更關(guān)鍵的在于測(cè)試點(diǎn)的選取，可以設(shè)置簡(jiǎn)易測(cè)試點(diǎn)并安裝參比管方便測(cè)試。建議通過密間隔電位測(cè)試以確定測(cè)試點(diǎn)位置，至少應(yīng)包括最低電位點(diǎn)、最高電位點(diǎn)、代表性位置等。

需要指出的是，站場(chǎng)區(qū)域陰極保護(hù)系統(tǒng)對(duì)站外管道線路陰極保護(hù)系統(tǒng)的干擾怎么消除？一般采取以下幾項(xiàng)防護(hù)措施：一是調(diào)整站內(nèi)陰極保護(hù)系統(tǒng)各路輸出，在確保保護(hù)電位達(dá)標(biāo)的前提下，使總輸出電流較小，降低干擾影響。二是改變管道線路陰極保護(hù)系統(tǒng)的電位控制點(diǎn)也就是通電點(diǎn)、零位接陰及控制參比電極的安裝位置，使其遠(yuǎn)離站內(nèi)保護(hù)系統(tǒng)的影響區(qū)域。三是如果干擾導(dǎo)致管道線路陰極保護(hù)系統(tǒng)輸出減少，可在管道線路陰極保護(hù)系統(tǒng)電位控制點(diǎn)附近連接埋地鋼制金屬或硅鐵陽極，吸收來自站內(nèi)區(qū)域陰極保護(hù)系統(tǒng)的干擾電流;反之，可在控制點(diǎn)附近安裝犧牲陽極提供補(bǔ)充保護(hù)，抑制干線陰極保護(hù)系統(tǒng)輸出。四是改變站內(nèi)陰極保護(hù)系統(tǒng)的陽極地床位置或類型，該種方法適用于站場(chǎng)區(qū)域陰極保護(hù)試運(yùn)行調(diào)試階段，對(duì)于已投入運(yùn)行的站場(chǎng)改造起來就比較麻煩。某些情況下，這種干擾是難以完全消除的，將其控制在一個(gè)可接受的程度即可。

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