长输管道腐蚀防护论文

长输管道的腐蚀与防护

【摘要】长输管道的防腐是保证管道安全运行的重要手段之一，本文分析了埋地钢质管道的腐蚀因素，论述了管道的防腐技术，提出了今后的研究及发展动向。

【关键词】管道；腐蚀；防腐涂料；阴极保护

【中图分类号】tu851【文献标识码】a【文章编号】1674-3954（2011）02-0083-01

前言

目前，我国石油、天然气资源的输送主要依靠长距离埋地管道来实现，管材一般为钢制螺旋焊管。由于长输管道均采用埋地方式铺设，穿越地段地形复杂，土壤性质各异，土壤对管道有着不同程度且很强的腐蚀性，漏损处也不易及时发现，且地下管道的维修要进行大量的土方工程，比新建管线还要费工。因此，长期、安全、平稳的运行是长输管道首要的任务。如何防止埋地管道的腐蚀破坏长期以来一直是管道工程中的一个重要环节。

一、埋地钢质管道腐蚀因素分析

埋地钢质管道发生腐蚀有四大影响因素：即环境、腐蚀防护效果、钢管材质及制造工艺、应力水平。管道的腐蚀破坏是上述诸因素相互影响的结果。

1、埋地管道所处的环境

埋地管道在工作环境下，受着多种腐蚀，主要腐蚀情况有：土壤腐蚀、细菌腐蚀和杂散电流腐蚀。

土壤是具有固、液、气三相的毛细管多孔性的胶质体，土壤的空隙为空气和水所充满，水中含有一定的盐使土壤具有离子导电性；土壤物理化学性质的不均匀性和金属材质的电化学不均匀性，构成了埋地管道的电化学腐蚀条件，从而产生土壤腐蚀。

在一些缺氧的土壤中有细菌参加了腐蚀过程，细菌的作用是参加电极反应将可溶硫酸盐转化氢与铁作用，产生细菌腐蚀。此种反应因需具备缺氧条件，在低水位、强盐碱的滨海地区，细菌腐蚀不占主导地位。

杂散电流是在地下流动的防护系统设计之外对金属管道产生腐蚀破坏作用的电流，杂散电流腐蚀包括直流杂散电流腐蚀和交流杂散电流腐蚀。直流杂散电流腐蚀原理与电解腐蚀类似；交流杂散电流是管道附件高压电力线产生的二次感应交流电叠加在管道上形成电化学电池产生电池产生腐蚀，其腐蚀量较小，但集中腐蚀性强。

2、腐蚀防护效果

腐蚀防护是控制管道是否会发生腐蚀破坏的关键因素。目前管道的腐蚀防护采用了双重措施，即防腐蚀覆盖层与阴极保护。防腐蚀覆盖层至关重要的是能抵御现场环境腐蚀，保证与钢管牢固粘结，尽可能不出现阴极剥离和造成阴保死区。一旦发生局部剥离，就必须调整外加电流阴极保护系统运行参数，以便有效控制死区腐蚀、达到防护效果。

3、钢管的材质与制造因素

钢管的材质与制造因素是管道腐蚀的内因，特别是钢材的化学组分

与微晶结构，非金属组分含量高易发生腐蚀，c和si则易造成脆性开裂。微晶细度等级低，裂纹沿晶粒扩展，易发生开裂。在钢管制造过程中，表面存在缺陷，也易造成腐蚀开裂。

4、管道操作运行过程中的使用应力

管道操作运行时，输送压力与压力波动是应力腐蚀开裂的又一重要因素。过高的压力使管壁产生过大的使用应力，易使腐蚀裂纹扩展；压力循环波动也易使裂纹扩展。

二、管道防腐蚀措施

目前，国内采用的管道防护方法主要有：涂层保护、电化学保护、杂散电流排流保护。

1、涂层保护

目前国内外适用于长输管道的防腐蚀涂层主要有煤焦油瓷漆、pe

二层结构、pe三层结构、熔结环氧粉末(fbe)、双层熔结环氧粉末(双层fbe)覆盖层等。

（1）煤焦油瓷漆：具有绝缘性能好、吸水率低、耐细菌腐蚀和植物根茎穿透、国内材料充足及使用寿命长、价格低等优点。主要缺点是机械强度较低，适宜温度范围窄，低温易变脆，生产施工过程中可能会逸出有毒气体，需要严格的烟雾处理措施。

（2）pe两层结构：具有绝缘性能好、吸水率低、机械强度高、坚韧耐磨、耐酸碱盐和细菌腐蚀、耐温度变化、国内材料充足等优点，价格较低。缺点是耐紫外线性能差，阳光下过久暴露易老化，与钢管表面结合力较差，抗阴极剥离性能差。pe层的静电屏蔽作用不利

于外加电流阴极保护。

（3）pe三层结构：pe三层结构防腐蚀层结合了高密度聚乙烯包覆、熔结环氧粉末的优点。它利用环氧粉末与钢管表面牢固结合，利用高密度聚乙烯耐机械损伤，两层之间特殊的胶层使三者形成分子键结合的复合结构，实现防蚀性能、机械性能的良好结合，是目前国内大型管道工程首选的涂层。

（4）熔结环氧粉末(fbe)：具有与钢管表面结合牢固、绝缘性能好、机械强度高、耐温度变化、耐化学腐蚀等优点，可适用于各种恶劣自然环境。主要缺点是耐紫外线性能差；由于覆盖层较薄

(0.35~0.50mm)，耐划伤和磕碰性能较厚覆盖层要差。

（5）双层熔结环氧粉末(双层fbe)：与pe三层结构类似，具有和pe三层相同的综合性能。机械性能尤其高，补口也用双层fbe，相容性好，覆盖层表面光滑。另外可避免阴极屏蔽问题，与阴极保护系统的匹配性比pe三层结构更好。这是国际上新研制出的一种覆盖层，最适于穿越段及石方山区使用。长输管道所处外界条件及其重要性不是完全一样的。为某一具体工程选择一种合适的防护层，则需要根据具体情况论证比较。

2、电化学保护

电化学保护包括阴极保护和阳极保护。阳极保护是使被保护金属处于稳定的钝性状态的一种防护方法，可通过外加电源进行极化或添加氧化剂的方法达到防护目的。阴极保护是在金属表面通过足够的阴极电流，使金属表面阴极极化，成为电化学腐蚀电池中电位均

一的阴极，从而防止管道腐蚀。

对于大口径的长输管道，国内多采用强制电流为主、牺牲阳极为辅的阴极保护方法。由于防蚀性能优良，使得保护距离加长，两阴极保护站间距可达 110km。为防止阴极保护电流的流失。在工艺站场的管道进、出口处设置电绝缘装置。为防止管道防腐蚀层或绝缘接头遭受雷击或电力故障而引起破坏，在绝缘接头位置安装锌接地电池。在大型河流穿越段的两岸边各安装一组锌合金牺牲阳极以加强保护。

3、杂散电流排流保护

管道沿线与高压输电线路近距离平行时，高压输电线、电气化铁路会对管道造成干扰，加剧管道的腐蚀。因此，管道应尽量远离交、直流电干扰源。管线的排流保护。依据被干扰管道阳极区有无正负极性交变采用不同的排流方式，不变时采用直流排流。交变时采用极性排流，比较复杂时采用强制排流。

三、长输管道防腐蚀技术发展方向

1、外防腐蚀涂料的研制开发仍是国内亟待解决的问题。尽管多数材料已实现国产化，但与国外比较仍存在较大差距，如聚乙烯仍有环境应力开裂问题，环向大分子取向引发的非取向方向开裂问题，热收缩套温控与收缩不同步问题等。

2、补口技术的开发热点集中在现场小型化补口设备及工艺技术开发上，使得现场补口小区域实现喷砂处理，环氧底漆涂覆、胶带缠绕、加热控制、缠绕预紧力控制、胶体固体或塑化、冷固控制实现