油气管道保护工

油气管道保护工

第一章概述

1 埋地管道腐蚀的危害

埋地金属管道遭受着土壤、海水、细菌及杂散电流等各种因素造成的腐蚀，腐蚀破坏的过程和速度虽然缓慢，但是危害较大，由腐蚀造成的损失大的惊人。

（1）直接和间接损失由于腐蚀而造成原材料和设备的报废，称为直接损失。由于材料损失和设备报废而造成的停工、停输和抢修等为间接损失。

（2）环境污染输油、气管道由于腐蚀穿孔还会造成突发性的事故，污染环境。

（3）阻碍新技术的发展科学技术是生产力，但是如果解决不好腐蚀问题，一些重大新技术的应用就会受到阻碍。

（4）浪费资源在工程设计中，因考虑腐蚀因素而采用较大的安全系数，这种现象是普遍存在的。如输油、气管道等，在选择材料的厚度中都会有

腐蚀裕量。这就增加了材料使用和能源的消耗，浪费了宝贵的资源。

2 造成管道损坏的主要因素

（1）腐蚀土壤具有腐蚀性，特别是某些地区存在着直流、交流干扰电源，更易加重地下金属管道腐蚀。据国内外统计表明，由于腐蚀造成的管道泄露和损失事故约占管道总泄露和损失事故的30%。

（2）焊缝及管材的缺陷管子在制作或敷设中，焊缝处会存在夹渣、未焊透、咬肉等缺陷，制作管子用的钢材会存在气泡、砂眼等质量问题。据对某输油管道统计，这类事故约占总数的40%。

（3）自然环境变化由于管道热胀冷缩，造成管道弯头严重变形破裂、或直接冻裂；由于洪水或其他因素所致，大段管道裸露、悬空而造成的管道下沉、拱起、移位变形以致断裂事故也大量存在。

（4）外力由于地震或在管道附近进行爆炸作业、因重物压砸或撞击也会造成管道破裂或损坏。

（5）人为故意破坏偷、扒管道防腐绝缘层，在管道上开孔偷油、偷气等也会造成事故。

3 管道保护工

管道保护工主要做以下三方面的工作：

（1）搞好管道防腐保护设施及运行的管理。埋地管道的防腐保护设施主要有两大系统。一是阴极保护系统；二是防腐绝缘系统。管道保护工应该认真学习、贯彻

执行这方面的有关标准和管理规定，在上级和业务主管部门的领导下，搞好运

行管理工作。

（2）搞好护管工程及设施的维护管理。埋地管道沿线建有不少护管工程及设施，需要管道保护工经常检查及维护，这是一项很重要的工作，对延长护管工程及设

施的使用寿命起到重要的作用。

（3）贯彻“石油、天然气管道保护条例”，保护管道管理部门的合法权益，保障管道长期安全平稳运行。

第二章金属腐蚀的概念及分类

1 金属腐蚀的概念

金属腐蚀是指金属在周围介质作用下，由于化学变化、电化学变化或物理溶解等作用而产生的破坏。

金属腐蚀是包括金属材料和环境介质在内的一个具有反作用的体系。

2 金属腐蚀的分类

按照作用原理：化学腐蚀和电化学腐蚀；

按照破坏形态：全面腐蚀和局部腐蚀。

2.1 按照作用原理分类

（1）化学腐蚀

化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。

又可分为：气体腐蚀和在非电解质溶液中的腐蚀。气体腐蚀一般是指金属在干燥气体中发生的腐蚀。例如，用氧气切割和焊接管道时金属表面上产生氧化皮，是金属同氧气发生化学反应所致。在非电解质溶液中的腐蚀。例如金属能同某些有机液体（如苯、汽油）发生化学反应而腐蚀。

特点：腐蚀过程中没有电流产生。

（2）电化学腐蚀

电化学腐蚀是指金属与电解质因发生电化学反应而产生的破坏。

特点：在腐蚀过程中有电流产生。

又可分为：原电池腐蚀和电解腐蚀。

原电池腐蚀指金属在电解质溶液中形成原电池而产生的腐蚀。

电解腐蚀指外界的杂散电流使处在电解质溶液中的金属发生电解而形成的腐蚀。

任何一种按电化学机理进行的腐蚀反应至少包含一个阳极反应和一个阴极反应，并伴随有金属内部的电子流动和介质中离子的定向迁移。

阳极反应是金属原子从金属转移到介质中并放出电子的过程，即氧化过程；

阴极反应是介质中的氧化剂夺取电子发生还原反应的还原过程。

2.2 按照破坏形态分类

（1）全面腐蚀

（2）局部腐蚀

局部腐蚀的类型很多，主要有应力腐蚀、小孔腐蚀（点蚀）、晶间腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、腐蚀疲劳等。

第三章阴极保护

1 阴极保护原理

将被保护金属进行阴极极化以减少或防止金属腐蚀的方法叫阴极保护法。

阴极极化可以采用两种方法来实现：

（1）将被保护金属与直流电源的负极相连接，利用外加阴极电流进行阴极极化，这种方法被称为外加电流阴极保护法。

（2）在被保护设备上连接一个电位更负的金属阳极（如在钢管上连接锌），它与被保护金属在电解质（溶液）中形成大电池，而使管道进行阴极极化，这种

方法称为牺牲阳极保护法。

1.1外加电流阴极保护原理

外加电流阴极保护原理就是向被保护的金属通入一定量的直流电，把被保护金属相对于阳极装置变成一个大阴极，消除金属因成分不同造成的电位差，腐蚀电流降为零，使被保护金属免遭电化学腐蚀。

优点：驱动电压高，输出电流大，保护距离长，能灵活控制电流输出量，适用于各种土

壤电阻率的环境，施工简单。

缺点：平时要有人维护管理，维护费用高，对邻近的金属构筑物有干扰。

1.2阳极保护原理

选择一种比被保护金属的电极电位更负的金属材料（如镁、锌）与被保护金属连接起来。由于这种金属电极电位更负，就形成了腐蚀电池的阳极，被保护金属就成了阴极。

因为这种金属材料是以本身遭到强烈腐蚀去保护别的金属，故叫牺牲阳极。

优点：不需要人经常维护管理，由于牺牲阳极负电位不是很大，不会超过最大保护电位，因此不会造成绝缘层对金属附着力的恶化；又由于阳极输出电流强度不大，阳极与被保护管道距离较近，用于地下管道错综复杂的油田或现代城市，使被保护物体以外的其他金属构筑物避免了由杂散电流引起的干扰。

阴极保护方法的比较：

序号牺牲阳极外加电流

1 不要外部电流需要外部电流

2 土壤电阻率高时费用大不受土壤电阻率的影响

3 对邻近的地下构筑物不造成干扰影响对邻近的地下构筑物有干扰影响

4 保护电流不可调保护电流、电压可调

5 维护管理简单维护管理较复杂

6 随阳极寿命而更换保护装置寿命较长

7 小规模工程投资小大规模工程投资大

8 要消耗有色金属

2阴极保护的基本参数

2.1最小保护电位（E保）

为使腐蚀过程停止，埋地管道经阴极极化后所必须达到的绝对值最小的负电位值，称之为最小保护电位。

（1）在阴极保护系统中，对于埋设在天然水和土壤中的金属管道，其最小保护电位为-0.85V。

（2）通电情况下管道对地电位较自然电位向负偏移300mV以上。

（3）在中断保护电流的情况下，立即测得的管道阴极极化电位较自然电位在负方向偏移值大于100mV。负偏移100mV称为管道极化偏移电位。

（4）当土壤或水中含有硫酸盐还原菌且硫酸根含量大于0.5%时，最小阴极保护电位-0.95V。

2.2最大保护电位（E0）

根据管道绝缘层的质量，把通电点的电位控制在最大允许值，不使绝缘层损坏，另外防止两性金属遭受腐蚀，这个电位值叫最大保护电位。

一般取-1.2V—-1.3V，最大不超过-1.5V。

2.3最小保护电流密度（I保）

使金属得到完全保护时所需要的电流密度称为最小保护电流密度。

它的数值与金属种类，金属表面有无保护膜、漆膜的完整程度、介质条件等有关。一般当金属在介质中腐蚀性越强，阴极极化程度越低时，所需的保护电流密度越大。

3阴极保护判断方法

（1）在通电的情况下，埋地钢铁结构最小保护电位为-0.85V CSE或更负，在有硫酸盐还原菌存在的情况下，最小保护电位为-0.95V CSE，该电位不含土壤中电压

降。