石油沥青防腐管道腐蚀特点及防护.pdf

2 0 08在 第 1 期 管 道 技 木 5 设 各 P i p e l i n e T e c h n i q u e a n d E q u i p me n t 2 0o 8 No ．1 石油沥青防腐管道腐蚀特点及防护 何悟忠， 郭庆茹， 董仲智 中国石油管道公司沈阳调度中心， 辽宁沈阳1 1 0 0 3 1 摘要 介绍了石油沥青防腐管道的腐蚀特点， 并在分析、 总结埋地石油沥青防腐管道内检测、 防腐层大修的基础上提 出了防护对策， 具有一定的借鉴作用。 关键词 沥青； 管道腐蚀； 防护 中图分类号 T E 9 8 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 4 9 6 1 4 2 0 0 8 0 1 0 0 6 0 0 2 1 埋地管道腐蚀的特点 管道管理部门依据外检测方法查找埋地管道的腐蚀点， 发 现腐蚀点主要集中在存在杂散电流干扰地区的防腐层宏观破 损部位。2 0 0 0年以前， 东北管道就是应用这种方法开展防腐蚀 工作的， 3 0年共计查出腐蚀点3 5 5 3 个。 引进漏磁检测技术 内检测技术 以后， 2 0 0 12 0 0 3年， 在 原以为腐蚀状况较好的管线上查找出较大数量的腐蚀点 见表 1 。通过现场开挖、 检查、 统计、 分析， 对石油沥青防腐层管道 腐蚀特点有了全新的认识。下面以东北管道庆铁线为例， 分析 和探讨它们的腐蚀特点。 表 1 东北管道腐蚀点修补统计 年度 腐蚀点修补数 年度 腐蚀点修补数 2 0 0 0年前 3 5 5 3 2 0 0 2正 5 1 9 9 2 0 0 1正 3 5 7 7 2 0 0 3正 1 2 1 2 0 1 ． 1 腐蚀呈 高度集 中性 以庆铁线1 0 0 0 余 k m管道以内检测结果为依据 ， 以不同腐 蚀程度、 不同腐蚀数量为标准， 把以 k m为单元的管道分为 5个 腐蚀等级。见表 2 。 表 2 庆 铁线 腐蚀等级划分表 新线c s z 。 ／ s ， ， ． ％， ． ％ ． ％ ； ％ 。 ． ％ 注 为腐蚀深度在 2 m m 以下 ； 为腐蚀深度在 2～4 mm； S为腐 蚀深度在 4 m m以上 。 从表 2中可见极重和重腐蚀的管段约占管道总长的 1 6 ％ 左右。而在这腐蚀严重的管段上的腐蚀分布也不均衡， 进一步 呈现集中倾向。 1 ． 2 腐蚀严重管段的分布有往坡上 和坡 下集 中的倾 向 从庆铁线腐蚀等级在4 5级的1 7 2个单元中可以发现 处 在坡上单元有 6 1 个； 处在坡中单元有 3 7个 ； 处在坡下的单元 收稿 日期 2 0 0 8 0 1 0 8 有 7 4个。地处黑龙江省的大庆管理处腐蚀严重的管段向坡下 集中的倾向比较明显； 而地处吉林、 辽宁的各线腐蚀严重的管 段向坡上集 中的倾向比较明显。 1 ． 3 腐蚀环 向分布极不均匀 把管道一周顺油流方向按时钟点位进行分区， 发现腐蚀主 要集中在 3 4点、 9 8点部位。从 2 0 0 2年完成的3 5 k m防腐 大修段取得的1 1 6 2 处腐蚀点可见， 集中在这一区域的腐蚀约占 6 0 ％ 一 7 0 ％； 底部约占2 0 ％； 上部不足 1 0 ％。 1 ． 4 腐蚀点绝大多数发生在防腐层 与管体剥 离的部位 据在防腐层大修现场的管道保护人员介绍 ， 当施工队伍挖 开管道时防腐层并无破损。但是， 在清除防腐层时经常发现一 片一片地往下掉， 这些部位往往又发现管道腐蚀相当严重。这 一 现象说明， 防腐层剥离与管道腐蚀之间存在着某种联系。 对 1 9 9 1 2 0 0 3年之间进行防腐层大修过的防腐层电阻率 和腐蚀数量进行了统计分析。结果发现 1 9 9 1 2 0 0 0年依据防 腐层电阻率选择大修段的2 1 3 k m管道， 平均防腐层电阻率为 9 5 2 n m ， 查出腐蚀点1 5 0 9 处； 2 0 0 1 2 0 0 3年之间依据内检 测结果选择大修段的 1 5 0 k m管道， 平均防腐层电阻率为5 1 4 3 n m ， 查出腐蚀点2 0 8 9 6 处。 2管道腐蚀机理 的分析 通过分析管道腐蚀的特点可以看到 管道腐蚀并不是主要 发生在防腐层宏观破损处 ， 而是 主要发 生在微 观破损 处 即微 裂纹 。从电化学腐蚀原理来看 在防腐层宏观破损处， 由于阴 极保护作用， 使防腐层破损处形不成腐蚀条件； 而在防腐层微 观破损处 ， 由于微 观破损 处形 成 了地下 水进 出的通道 ， 一 旦防 腐层与管体剥离， 这一部位阴极保护电流受到屏蔽 ， 形成了保 护死角， 在防腐层与管体之间形成一个良好的腐蚀环境。 为了能更好的阐明管道腐蚀的机理， 对管道腐蚀形成过程 作一简要分析。首先 埋地管道的石油沥青 防腐层作一受力 分析 ， 见 图 1 。 ．， 层剥离倾向 图 1 石油沥青防腐层埋地状况受力示意图 从图 1 中可以看到 管道受四周土的压力， 上、 下受正压， 维普资讯 第 1期 何悟忠等 石油沥青防腐管道腐蚀特点及防护 6 l 两侧受侧压。假设石油沥青防腐层为一个脆性物体， 在不均衡 的压力作用下， 受压较小的两侧将存在一种向外扩张的倾向 防腐层剥离倾向 。在这种力的长期作用下， 可以把管道腐蚀 过程分解为以下几个步骤 2 ． 1 形成剥离条件 管道上的石油沥青防腐层上、 下受正压 ； 两侧受侧压， 两侧 受压较小的部位形成防腐层剥离倾向。 2 ． 2 初始剥离初始破损剥离破损交替腐蚀加剧 石油沥青防腐层 随着使用年 限的增加， 性能变得越来越 脆， 造成剥离倾 向越来越严重。 2 ． 3 初始破损 当石油沥青防腐层剥离到一定程度时， 防腐层最容易在 3 、 9点钟部位 出现微观破损 ， 破损处 形成 地下水进 入通道 。地下 水的浸入加速了防腐层的剥离过程， 并逐渐形成空隙。 2 ． 4 剥离啵 损交替 在枯水期， 受管道内热油的作用， 进入防腐层与管体之间 的地下水将被蒸发。使空隙内形成千湿交替现象。 2 ． 5 腐蚀加剧 受空隙内干湿交替影响， 形成了很好的自然腐蚀环境。由 于空隙内随地下水带入盐类物质的积聚， 腐蚀将逐渐加剧。 以上步骤的发展过程将受管道埋深 、 地下水位、 气候条件 、 输油工况、 土质 、 阴极保护状况、 防腐层质量等多种因素影响。 因此， 处在不同区域的管段， 石油沥青防腐层剥离、 破损、 形成 腐蚀的周期差别很大。 由此可见 由于长输管道途径十分复杂的环境， 而采取的 又是相同的防护措施。这就势必造成管道腐蚀分布的极不均 匀。防腐层的薄弱环节位于 3 、 9点钟部位。这一区域容易受 到剥离影响形成自然腐蚀环境， 这是造成腐蚀点主要集中发生 在 3 、 9点钟部 位的主要原 因。 3 防护对策 3 ． 1 对已形成腐蚀管道的处理 极重腐蚀的管段必须安排防腐层更新， 管体补强 ， 有条件 时个别管段应考虑换管； 重腐蚀管段应优先安排防腐层大修， 管体补强； 中度腐蚀管段应结合防腐层状况和周边环境， 在投 资允许的条件下安排防腐层更新； 轻度腐蚀和无腐蚀管段可暂 缓安排。 3 ． 2 对今后管道管理的建议 3 ． 2 ． 1 加 强阴极保 护站 汇流点电位的控制 相关标准对不同的防腐层做出了汇流点最高电位限制， 但 在具体执行过程中有些单位不严格， 造成较长时间超标准运 行。一定要防止这类事件发生。 3 ． 2 ． 2定期对 管道腐蚀状 况进行调查 管理部门应按 S Y ／ T 0 0 8 7 钢制管道及储罐腐蚀与防护调 查方法标准 ， 新建管道在投运2年之内对全线进行一次外腐蚀 与防护状况的普查和评价； 在投产 51 0年 内， 进行第 2次检 测和评价， 在此基础上提出维护措施和计划， 指导生产管理， 并 确定下次检测和评价时间。在腐蚀调查方案制定中， 应把防腐 层剥离状况 的调查和检测放在重要的位置。 3 ． 2 ． 3适时进行 内检测 新建管线投运 2年之内， 应采用智能检测器进行一次基线 检测； 以后每51 O年进行一次内检测， 并进行全面评价。 3 ， 2 ． 4 加强防腐层剥 离状况测量技 术的研 究 从目前统计的数据已经看到， 石油沥青防腐的管道达到使 用寿命以后， 因剥离而引发的腐蚀是主要的威胁。因此， 决策 层和科研部门应加大防腐层剥离测量技术方面的研究。 3 ． 3 对防腐层大修的建议 3 ． 3 ． 1 选择 抗剥 离能力较强的防腐材料 要汲取石油沥青防腐层易产生剥离的经验和教训， 在选择 大修材料过程中把抗剥离能力作为一个重要指标。 3 ． 3 ． 2 增强防腐层与管体表面的粘接力 在制定大修工程技术方案过程中， 凡是对提高粘接力的施 工工艺都应尽量采用 ， 如对大修管道表面采用喷砂技术等。 3 ． 3 ． 3选择好 的施 工队伍 选择好的施工队伍是提高防腐质量的最重要措施。 4 结束语 石油沥青防腐管道超过 1 5年后 ， 将会产生严重的腐蚀； 石 油沥青防腐管道腐蚀有 腐蚀呈高度集中性 、 腐蚀严重管段的 分布有往坡上和坡下集中的倾向、 腐蚀环向分布极不均匀、 腐 蚀点绝大多数发生在防腐层与管体剥离的部位的特点。石油 沥青防腐管道腐蚀分 形成剥离条件 、 初始剥离、 初始破损、 剥 离一破损交替、 腐蚀加剧 5步。对已检测出的腐蚀点应依据输 送工艺条件、 管道企业的投资能力等综合制定修复的企业标 准。决策层应从管理、 大修两个层面制定预防因防腐层剥离而 引发的腐蚀问题。 上接第4 1页 紧密地贴合在一起。当相邻的两段旧管道内衬 完毕后 ， 用螺栓将相邻的一对法兰连接在一起。 6 收尾工作。包括试压、 回填、 试运行、 验收。 3 技术特点和经济效益分析 异径 HD P E管穿插法修复在线 旧管道技术具有以下的特 点 突出的化学抗性 、 耐磨性 、 耐疲劳性 ； 不生锈， 不腐蚀， 无毒； 良好的流动特性； 较高的承压能力； 质量可靠， 经久耐用； 无化 学反应， 无环境污染和副产品； 由衬管形成法兰 ， 密封性好； 衬 管可加工成任意的尺寸和壁厚； 施工周期短， 减少停产时间； 一 次修复距离长， 开挖量和断点少； 适用于 3～3 6英寸 1 英寸 2 ． 5 4 c r n 的各种管道； 机械处理过程简易， 安全可靠。 应用该技术修复在线旧管道， 可大幅度降低综合成本 约 为新建管线综合费用的5 0 ％左右 ， 明显提高管道的使用寿命， 具有显著的经济效益。 4 结束语 异径 H D P E管穿插法修复在线旧管道技术为国内首创， 为 腐蚀和磨损严重的钢铁管道的防腐和修复提供了一种经济有 效的手段。该技术通过在东北管道修复上的应用， 成功地解决 了很多以前不能处理的难题， 并节约了大量的资金。该技术应 在市政、 油田、 化工等行业广泛推广使用。 维普资讯