长输管道外部腐蚀机理及外防腐层的应用与存在的问题

长输管道外部腐蚀机理及外防腐层的应用与存在的问题

油气0902班-0120905690213-陈亚强

【摘要】介绍了我国长输管道外防腐层的应用情况,根据埋地管道外防腐层性能和防腐层选择的技术要求,对管道外防腐层的设计准则提出了一些看法。对管体防腐层配套补口技术存在的局限性、防腐层涂装作业条件与质量控制等问题进行了分析,提出了目前几种管道外防腐层应用中存在的问题和解决这些问题的方法。

【Abstract】 The description on the application of external coating for long-distance pipeline in China is given in this article. Viewpoints upon the design criteria of external coating of pipelines is presented on the basis of technical requirements on the property and selection standards of external coating for buried pipelines. The authors analyze the technical limitations in necessary field coating for welded joint, coating operation and quality control,and put forward solutions for the application of external coat...

【关键词】长输管道机理外防腐层应用问题分析

【key words】long distance pipeline; mechanism ；external coating; application; problem; analysis

【正文】

十几年来, 我国管道防腐层技术得到了很大发展,特别是煤焦油瓷漆、三层聚乙烯、熔结环氧粉末等防腐层得到了广泛应用, 各种防腐层涂敷作业线或涂敷机具的引进和国产化均已完成, 出现了众多的专业化钢管防腐层涂装公司。与此同时, 对防腐层技术的评价和选择准则的研究进一步深化, 取得了令人瞩目的成绩。然而, 一些非技术因素已影响了管道工程覆盖层防腐技术的应用,造成了某些技术上的认识混乱,需要认真对待并加以澄清。本文主要先从长输管道的外部防腐机理讨论开始，然后重点分析了外防腐层的应用与存在的问题。

1 油气集输管道的外腐蚀及其防护技术

1.1 金属管道的外腐蚀管道的外腐蚀主要是指金属管道在其周围介质(主要是土壤、水、空气等) 的作用下，与其发生化学变化、电化学变化或物理溶解作用而对管道的外壁产生的破坏。埋地管道的外腐蚀主要是土壤造成的腐蚀。海底的管道主要是海水作用下的电化学腐蚀。

1.1.1 土壤对管道的腐蚀

土壤是一个由固、液、气三相组成的极为复杂的体系。土壤中充满了空气和水，水的存在使土壤成为导体。氧的存在和传递形成了氧的浓度差，近而形成氧浓差电池，这种微电池加剧了管道的腐蚀。土壤腐蚀类型有：( 1 )宏观电池腐蚀；( 2 )微电池腐蚀；( 3 ) 两种不同金属在土壤中产生的宏观电池；( 4 )土壤中微生物引起的腐蚀。

1.1.2海水作用下的电化学腐蚀

对于海上油田而言。油气集输管道从海水中穿过难免要接触海水。海水是电解质溶液，金属处于电解质溶液中，由于金属表面不同区域的材料状态、组织结构化学成分、夹杂缺陷等材料差异性，使金属表面上不同部位产生了不同的电极电位。这些电极电位通过金属自身电连接在一起，在具有导电性的电解质溶液中构成了完整的电流回路，即形成了原电池。称之为腐蚀原电池。腐蚀原电池会造成金属表面的全面腐蚀或局部腐蚀，如坑蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀等。

2管道外防腐层材料的应用概况

我国油气管道已经采用的防腐层材料有石油沥青、煤焦油瓷漆(CTE )、挤出聚乙烯(包括2PE与3PE)、熔结环氧(FBE)、泡沫夹克、环氧煤沥青和聚乙烯胶带等。石油沥青一直是我国地下管道的基本防腐层,曾占据长输管道防腐层的统治地位。20 世纪80年代泡沫夹克管在中洛线、花格线及阿塞线中应用,由于管道出现严重腐蚀和该技术存在的缺陷而被限制使用。1995 年煤焦油瓷漆防腐层开始在轮库复线、靖西等管道中应用。3PE在陕京输气管道、兰成渝成品油管道和涩宁兰管道中得到很好的应用,使煤焦油瓷漆与3PE位居新建油气长输管道防腐层用量的第一位和第二位, 而石油沥青的用量大大降低,FBE 开始规模应用。

2001 年, 以西气东输管道建设为标志, 先进的管道覆盖层在我国完全占据统治地位。西气东输干线管道( <1 016, 4 000 km) 全部采用3PE,弯头部分采用双层熔结环氧粉末( 2DPS)。西南成品油管道有1 200 km 采用3PE, 700 km 采用FBE,甬沪宁管道( 650 km)全部采用FBE,忠武输气管道( 900 km)全部采用3PE覆盖层。此外,将在苏丹输油管道应用的三层聚丙烯( 3PP)已在涂装厂开始生产并运往苏丹施工现场。

3 管道外防腐层选用存在的问题

管道防腐层出现的腐蚀问题有些归于防腐层的选用,有些则是由于覆盖层及涂装技术存在缺陷。

补口技术选用存在的问题, 主要反映在与管体防腐层的结合、性能匹配以及补口施工等问题上,导致管道防腐层过早出现失效;管道安装条件通常得到设计方的关注, 但涂装作业条件没有得到业主充分重视而难以控制涂装质量;寿命越长的防腐层一般投资越大,其选择有向顶级看齐的倾向;新类型材料的使用有泛滥之虑。

3.1、防腐层配套补口技术的局限性

( 1)沥青类防腐层的补口传统石油沥青、煤焦油瓷漆防腐层采用环氧类、聚氨酯类涂料进行补口, 存在管体覆盖层和补口覆盖层之间的粘结力不足问题;补口带防腐层不能达到管体覆盖层性质和性能要求, 而且同钢管基材的结合质量较差。浇涂补口质量可靠, 但国内只能采用手工浇涂,劳动条件恶劣。

( 2)聚烯烃类防腐层的补口3PE、3PP等防腐层的补口可以采用重防腐液体涂料,但也存在液体涂料和聚烯烃防腐层之间的粘结问题;热缩套补口的技术要求很高,尤其是大口径管道的补口, 因达不到要求而容易产生小空鼓和粘结缺陷。3PE防腐层的寿命更多地取决于补口防腐层,预期使用寿命受到影响。

( 3)熔结环氧粉末覆盖层的补口

熔结环氧粉末覆盖层的补口技术最为成熟, 包括粉末喷涂补口和无溶剂环氧涂料补口, 可以保证管体防腐层的预期使用寿命。

各种补口防腐质量状况的改善, 需要引入聚氨酯/聚脲等快速固化成型的无溶剂液体涂料及双组分加热喷涂设备,但这些先进技术装备必须由专业化的防腐公司来掌握与应用。

3.2、防腐层涂装作业条件与质量控制