长输管道的腐蚀与防护

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1、长输管道的腐蚀与防护目前，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。1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：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

2、因素相互影响的结果。1.1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(硫酸盐还原菌)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为硫化氢与铁作用，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

3、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近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的腐蚀，其腐蚀量较小，但集中腐蚀性强。1.2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，即防腐覆盖层与阴极保护(外加电流或牺牲阳极、排流)。防腐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，造成阴保

4、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，有效控制死区腐蚀，以达到防护效果。1.3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，如S、P易发生腐蚀，C、Si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，加入微量镍、铜、铬可提高抗腐蚀性。在钢管制造过程中，表面存在缺陷如划痕、凹坑、微裂等，也易造成腐蚀开裂。1.4管道运行过程中的使用应力管道运行时，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

5、裂纹扩展；压力循环波动也易使裂纹扩展。当裂纹扩展达到临界状态时，管道就会发生断裂破坏，甚至引起爆炸(如输气管道)。2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。2.1涂层保护管道外防腐蚀层的选择要求外防腐蚀层的选择应遵守以下原则（1）技术可靠，防腐蚀性能好，具有较好的机械性能和绝缘性能，水渗透率低，耐阴极剥离性好，耐植物根穿刺，耐微生物侵蚀，与钢管粘接力强，易于补口、补伤等；（2）经济合理，既能达到防腐蚀效果，又能节约费用；（3）根据现有的技术设备及施工水平，能达到设计的要求，满足工程的

6、需要。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。下面将各种防腐蚀材料的主要优缺点、国内外应用状况及评价简述如下:（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（约55～60元/ｍ2）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。国外使用已有70多年历史，近年来因受环保的限制逐渐被其他覆盖层代替。我国已研制

7、出达到国际标准的煤焦油瓷漆产品，分3种型号，以适应不同的温度需要。（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（约60～65元/ｍ2）。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。国外采用聚乙烯防腐蚀有40多年历史，目前仍有一定的使用量，其中,在中小管径上的用量占第一位，中等管径应用上仅次于熔结环氧粉末。国内1985年后广泛应用，到目前为止油田和各地中小管径采用此种覆

8、盖层的防腐蚀管道已超过上万公里。（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