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摘要:管道作为五大运输方式之一,已经有100多年的历史。由于市场对能源的需求,管输事业发展迅猛。随着我国现代化建设事业的蓬勃发展,输油、输水、输气管道及通讯、动力电缆等的日益增多,由于腐蚀引起的泄漏事故经常发生,如何对金属管线进行防腐保护已成为生产建设上的重要课题之一。为了进一步掌中原油田天然气地上管线腐蚀程度及地下管道腐蚀状况及地下管线沿线的土壤腐蚀性,选择了中原油田多个配气站,多条输气管线,对其腐蚀状况进行调查,并调查了相应地点的现有管网地上管线所采用的油漆防腐涂层及地下管线所采用的两种管道防腐层的腐蚀状况。通过大量研究充分了解输气管道的腐蚀机理、影响因素和控制方法。
关键字:天然气管道 腐蚀 中原油田
【分类号】:TG174
一、 中原油田腐蚀状况调查分析
1、 地上管线腐蚀状况调查
在对地上管线腐蚀状况的调查中,将其分为站内和站间地上管线进行调查。对中原油田地上管线腐蚀状况进行了调查,发现站内的设备漆皮颜色鲜艳,状况良好,在大班人员的经常性,周期性的检查维护下,所有管线保护漆皮都比较完整,涂层表面光滑平整,无变形。只在很少一些管线上发现了一些漆皮破裂处,将破裂的漆皮打掉后,最大的一处约有3CM×4CM大小,其余基本只有硬币大小,露出的金属表面只有一层薄薄的铁锈层。
地上架空管线 ,它们所采用的防腐涂层也是与站内一样的油漆涂层。用金属支架和水泥墩做支撑物,由于属于户外管线,并且管线长,维护周期长,管线全线油漆涂层颜色已经发暗,由明黄色变成了棕黄,很多地方出现了漆皮剥落的现象,尤其在管线与支架的接触处漆皮剥落和锈蚀状况尤其严重。
2 地下管线腐蚀状况调查
1、调查项目确定
对地下管线的抽样调查,分为站内和站外地下管线两部分进行现场挖掘,观察分析管道的腐蚀状况,取站内和站外地下管线靠近地面部分,及完全埋于地下部分,取了21个有代表性的地点进行了挖掘调查,主要的检查项目为:涂层颜色、涂层完整性、涂层厚度、粘着力、绝缘电阻率和腐蚀状况。
2、调查项目结果
抽查21处调查结果。涂层颜色调查,埋地多年的管道,其涂层的颜色与涂层的种类、涂层的质量、土壤环境、埋地年数有关,调查发现沥青玻璃布涂层已发生不同程度的变色;涂层完整性调查.一基本保持原状; 涂层厚度调查,经测量, 85%以上的涂层厚度是合格的,但是由于涂层老化和施工质量问题,约有15%的稍薄;粘着力调查,个别地方较易撕开,管面仍为漆膜覆盖,85%为基本合格; 绝缘电阻率调查:绝缘电阻率大于10052 Ω/m的有6处,占28.6 %;小于或等于10052Ω/m的有15处,占71.4%。
二、、管道腐蚀状况调查及分析
通过现场调查表明,现有埋地管道所取靠近地面部分的调查点部分存在点蚀和局部腐蚀,发生腐蚀的部位主要在管道的侧下部,腐蚀产物呈棕黄色。管道周围杂散电流大的区域,发现腐蚀坑普遍较深。这种腐蚀容易导致管道腐蚀穿孔,危害较大。
管道涂层附着力是保证涂层防腐功能的重要基础性能之一。在所调查测量的管段中,附着力大多数为合格,一部分使用年限较长的管线涂层—管道附着力较差,这种涂层如遇到老化破损,管道金属将直接遭到土壤腐蚀,尤其是涂层起翘处,它与涂膜下金属腐蚀一样,将产生闭塞性缝隙腐蚀,这种缝隙腐蚀将以比均匀腐蚀快得多的速度发展,极易导致管道穿孔泄漏。对此应给予高度重视,并在日常维护工作中予以密切关注。
管道涂层的绝缘电阻率是评价涂层整体绝缘性能的重要评价指标,即管道金属与土壤完全隔绝的能力。所调查测量的管道在电火花检漏时,其放电电压多数低于1.5KV,现存涂层针孔较多;采用包覆试验获得的涂层表面的电阻率仅为400-1852Ω/m,电阻率很低,涂层绝缘性能很差。这样的涂层易老化破损。
对中原油田地下管网防腐的调查分析表明,采现今管线涂层基本保持完好,防腐能力较强。但是在大多数地区,管道涂层不同程度地存在一些明显的问题,普遍表现为表面变形、褶皱不平、涂层针孔多、绝缘性不强、有一些较老管线涂层破损严重。
三、天然气管道的腐蚀控制措施及建议
中原油田目前管道防腐设计主要考虑外防腐,内防腐还没有引起足够重视。外防腐普遍采用防腐涂层与阴极保护同时使用的联合保护措施,防腐涂层把金属与腐蚀介质隔离,阻止金属表面生成微电池,达到防腐的目的。国内外主要依靠4种手段来控制金属管道的外腐蚀:涂层,使外露金属表面减少到最少;牺牲阳极,对电流需要量很小的裸管或有涂层的管道的外露部位提供阴极保护;整流器一一地床装置,对电流量需要量很大的上述情况提供阴极保护。根据以上分析对中原油田管道防腐工作并提出以下建议。
1防腐涂层的种类和要求
当今可用的涂层很多,恰当涂敷一种优质涂层,并用包扎带缠包、加固,然后施加阴极保护。管道外涂层应具备的基本特性有:①与钢材有极好的附着性;②耐阴极剥离;③良好的电绝缘性能;④抗冲撞、摩擦及野蛮装卸造成的机械损伤;⑤抗弯曲的足够的柔韧性;⑥抗土壤压力和应力,不变形;⑦使用湿惰性,耐腐蚀。其中重要的要求有低吸水率,良好的抗天然应力能力。
2、要保证外涂层光滑无孔,在管道上最常采用石油沥青,煤焦油沥青做防腐涂层,环氧煤沥青,煤焦油磁漆也已经开始应用,石油沥青具有良好的粘结性,不透水性和绝缘性,能够耐多种腐蚀介质侵蚀,原料充足,成本低,技术成熟,只要在施工中严格执行石油沥青防腐管生产,煤焦油沥青以其使用寿命长,吸水率低,不受细菌吞食,成本低等优点,可以广泛采用,
四、管道防腐涂料发展趋势
1、在国外塑料粉末涂料已成为油气管道防腐的首选材料。在国内塑料防腐管道也已经开始应用。目前用于管道防腐的塑料粉末有热塑性和热固性两大类,热塑性塑料分子链为直链或带有支链结构,众多分子链靠分子间力集聚在一起,受热后软化熔融,冷却后可恢复原状,多次反复化学性能不变"。热固性塑料粉末由热固性树脂,固化剂,颜料,填料和助剂等组成"应用广泛性能好的塑料粉末有:聚乙烯(PE)粉末,聚苯硫醚(PPS)粉末,环氧树脂(EP)粉末。粉末涂料涂敷方法是有静电喷涂,硫化床喷涂,空气喷涂,真空喷涂等
2、 电化学保护(即阴极保护)
铁的腐蚀就是失去电子的过程,因此采用活泼金属(如锌,镁等)与之相连接,即阳极牺牲法,由于锌较铁活泼,因此锌先被腐蚀,达到保护管道的目的。设计方案是:阳极主要采用锌阳极,部分地区使用镁阳极。
3 、采用一体化管道腐蚀控制措施
对于主要输气管道采用一体化管道腐蚀控制措施。有领导和技术人员组织一个管道腐蚀控制措施小组,优选外防腐绝缘层与阴极保护的联合使用的最经济、最合理的防蚀措施。防腐层在生产、运输、与施工中无法保证不受到任何损坏。因此,不可能完全将管道与腐蚀环境、介质完全隔离。而且用于防腐绝缘层的各种材料,都不同程度的具备吸水和透气性。因此埋地后,在土壤溶液作用下会逐步吸水老化。要维持有效的防腐,就必需尽快发现问题,解决问题。有了负责任的管道腐蚀控制措施小组,才会制定、涂层防腐、阴极保护,联合保护等措施。有利于新管的防护,也有利于旧管线的改造和延寿。因此建议中原油田在必须尽快成立管道腐蚀控制措施小组。管理现有的地下管道,这样不仅可以延长地下管线的运行时间,还有利于减少其维护周期和费用,还可避免发生类似青岛输油管道爆炸事故。
关键字:天然气管道 腐蚀 中原油田
【分类号】:TG174
一、 中原油田腐蚀状况调查分析
1、 地上管线腐蚀状况调查
在对地上管线腐蚀状况的调查中,将其分为站内和站间地上管线进行调查。对中原油田地上管线腐蚀状况进行了调查,发现站内的设备漆皮颜色鲜艳,状况良好,在大班人员的经常性,周期性的检查维护下,所有管线保护漆皮都比较完整,涂层表面光滑平整,无变形。只在很少一些管线上发现了一些漆皮破裂处,将破裂的漆皮打掉后,最大的一处约有3CM×4CM大小,其余基本只有硬币大小,露出的金属表面只有一层薄薄的铁锈层。
地上架空管线 ,它们所采用的防腐涂层也是与站内一样的油漆涂层。用金属支架和水泥墩做支撑物,由于属于户外管线,并且管线长,维护周期长,管线全线油漆涂层颜色已经发暗,由明黄色变成了棕黄,很多地方出现了漆皮剥落的现象,尤其在管线与支架的接触处漆皮剥落和锈蚀状况尤其严重。
2 地下管线腐蚀状况调查
1、调查项目确定
对地下管线的抽样调查,分为站内和站外地下管线两部分进行现场挖掘,观察分析管道的腐蚀状况,取站内和站外地下管线靠近地面部分,及完全埋于地下部分,取了21个有代表性的地点进行了挖掘调查,主要的检查项目为:涂层颜色、涂层完整性、涂层厚度、粘着力、绝缘电阻率和腐蚀状况。
2、调查项目结果
抽查21处调查结果。涂层颜色调查,埋地多年的管道,其涂层的颜色与涂层的种类、涂层的质量、土壤环境、埋地年数有关,调查发现沥青玻璃布涂层已发生不同程度的变色;涂层完整性调查.一基本保持原状; 涂层厚度调查,经测量, 85%以上的涂层厚度是合格的,但是由于涂层老化和施工质量问题,约有15%的稍薄;粘着力调查,个别地方较易撕开,管面仍为漆膜覆盖,85%为基本合格; 绝缘电阻率调查:绝缘电阻率大于10052 Ω/m的有6处,占28.6 %;小于或等于10052Ω/m的有15处,占71.4%。
二、、管道腐蚀状况调查及分析
通过现场调查表明,现有埋地管道所取靠近地面部分的调查点部分存在点蚀和局部腐蚀,发生腐蚀的部位主要在管道的侧下部,腐蚀产物呈棕黄色。管道周围杂散电流大的区域,发现腐蚀坑普遍较深。这种腐蚀容易导致管道腐蚀穿孔,危害较大。
管道涂层附着力是保证涂层防腐功能的重要基础性能之一。在所调查测量的管段中,附着力大多数为合格,一部分使用年限较长的管线涂层—管道附着力较差,这种涂层如遇到老化破损,管道金属将直接遭到土壤腐蚀,尤其是涂层起翘处,它与涂膜下金属腐蚀一样,将产生闭塞性缝隙腐蚀,这种缝隙腐蚀将以比均匀腐蚀快得多的速度发展,极易导致管道穿孔泄漏。对此应给予高度重视,并在日常维护工作中予以密切关注。
管道涂层的绝缘电阻率是评价涂层整体绝缘性能的重要评价指标,即管道金属与土壤完全隔绝的能力。所调查测量的管道在电火花检漏时,其放电电压多数低于1.5KV,现存涂层针孔较多;采用包覆试验获得的涂层表面的电阻率仅为400-1852Ω/m,电阻率很低,涂层绝缘性能很差。这样的涂层易老化破损。
对中原油田地下管网防腐的调查分析表明,采现今管线涂层基本保持完好,防腐能力较强。但是在大多数地区,管道涂层不同程度地存在一些明显的问题,普遍表现为表面变形、褶皱不平、涂层针孔多、绝缘性不强、有一些较老管线涂层破损严重。
三、天然气管道的腐蚀控制措施及建议
中原油田目前管道防腐设计主要考虑外防腐,内防腐还没有引起足够重视。外防腐普遍采用防腐涂层与阴极保护同时使用的联合保护措施,防腐涂层把金属与腐蚀介质隔离,阻止金属表面生成微电池,达到防腐的目的。国内外主要依靠4种手段来控制金属管道的外腐蚀:涂层,使外露金属表面减少到最少;牺牲阳极,对电流需要量很小的裸管或有涂层的管道的外露部位提供阴极保护;整流器一一地床装置,对电流量需要量很大的上述情况提供阴极保护。根据以上分析对中原油田管道防腐工作并提出以下建议。
1防腐涂层的种类和要求
当今可用的涂层很多,恰当涂敷一种优质涂层,并用包扎带缠包、加固,然后施加阴极保护。管道外涂层应具备的基本特性有:①与钢材有极好的附着性;②耐阴极剥离;③良好的电绝缘性能;④抗冲撞、摩擦及野蛮装卸造成的机械损伤;⑤抗弯曲的足够的柔韧性;⑥抗土壤压力和应力,不变形;⑦使用湿惰性,耐腐蚀。其中重要的要求有低吸水率,良好的抗天然应力能力。
2、要保证外涂层光滑无孔,在管道上最常采用石油沥青,煤焦油沥青做防腐涂层,环氧煤沥青,煤焦油磁漆也已经开始应用,石油沥青具有良好的粘结性,不透水性和绝缘性,能够耐多种腐蚀介质侵蚀,原料充足,成本低,技术成熟,只要在施工中严格执行石油沥青防腐管生产,煤焦油沥青以其使用寿命长,吸水率低,不受细菌吞食,成本低等优点,可以广泛采用,
四、管道防腐涂料发展趋势
1、在国外塑料粉末涂料已成为油气管道防腐的首选材料。在国内塑料防腐管道也已经开始应用。目前用于管道防腐的塑料粉末有热塑性和热固性两大类,热塑性塑料分子链为直链或带有支链结构,众多分子链靠分子间力集聚在一起,受热后软化熔融,冷却后可恢复原状,多次反复化学性能不变"。热固性塑料粉末由热固性树脂,固化剂,颜料,填料和助剂等组成"应用广泛性能好的塑料粉末有:聚乙烯(PE)粉末,聚苯硫醚(PPS)粉末,环氧树脂(EP)粉末。粉末涂料涂敷方法是有静电喷涂,硫化床喷涂,空气喷涂,真空喷涂等
2、 电化学保护(即阴极保护)
铁的腐蚀就是失去电子的过程,因此采用活泼金属(如锌,镁等)与之相连接,即阳极牺牲法,由于锌较铁活泼,因此锌先被腐蚀,达到保护管道的目的。设计方案是:阳极主要采用锌阳极,部分地区使用镁阳极。
3 、采用一体化管道腐蚀控制措施
对于主要输气管道采用一体化管道腐蚀控制措施。有领导和技术人员组织一个管道腐蚀控制措施小组,优选外防腐绝缘层与阴极保护的联合使用的最经济、最合理的防蚀措施。防腐层在生产、运输、与施工中无法保证不受到任何损坏。因此,不可能完全将管道与腐蚀环境、介质完全隔离。而且用于防腐绝缘层的各种材料,都不同程度的具备吸水和透气性。因此埋地后,在土壤溶液作用下会逐步吸水老化。要维持有效的防腐,就必需尽快发现问题,解决问题。有了负责任的管道腐蚀控制措施小组,才会制定、涂层防腐、阴极保护,联合保护等措施。有利于新管的防护,也有利于旧管线的改造和延寿。因此建议中原油田在必须尽快成立管道腐蚀控制措施小组。管理现有的地下管道,这样不仅可以延长地下管线的运行时间,还有利于减少其维护周期和费用,还可避免发生类似青岛输油管道爆炸事故。