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石油瀝青防腐管道腐蝕特點(diǎn)及防護(hù)

文檔作者：何悟忠郭慶茹董仲智文檔來(lái)源：中國(guó)石油管道公司沈陽(yáng)調(diào)度中心		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月01日
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2008在
第1期
管 道 技 木 5 設(shè) 各
Pipeline Technique and Equipment
20o8
No．1
石油瀝青防腐管道腐蝕特點(diǎn)及防護(hù)
何悟忠，郭慶茹，董仲智
(中國(guó)石油管道公司沈陽(yáng)調(diào)度中心，遼寧沈陽(yáng)110031)
摘要：介紹了石油瀝青防腐管道的腐蝕特點(diǎn)，并在分析、總結(jié)埋地石油瀝青防腐管道內(nèi)檢測(cè)、防腐層大修的基礎(chǔ)上提
出了防護(hù)對(duì)策，具有一定的借鑒作用。
關(guān)鍵詞：瀝青；管道腐蝕；防護(hù)
中圖分類(lèi)號(hào)：TE98 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004—9614(2008)01—0060—02
1 埋地管道腐蝕的特點(diǎn)
管道管理部門(mén)依據(jù)外檢測(cè)方法查找埋地管道的腐蝕點(diǎn)，發(fā)
現(xiàn)腐蝕點(diǎn)主要集中在存在雜散電流干擾地區(qū)的防腐層宏觀破
損部位。2000年以前，東北管道就是應(yīng)用這種方法開(kāi)展防腐蝕
工作的，30年共計(jì)查出腐蝕點(diǎn)3 553個(gè)。
引進(jìn)漏磁檢測(cè)技術(shù)(內(nèi)檢測(cè)技術(shù))以后，2001—2003年，在
原以為腐蝕狀況較好的管線上查找出較大數(shù)量的腐蝕點(diǎn)(見(jiàn)表
1)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖、檢查、統(tǒng)計(jì)、分析，對(duì)石油瀝青防腐層管道
腐蝕特點(diǎn)有了全新的認(rèn)識(shí)。下面以東北管道慶鐵線為例，分析
和探討它們的腐蝕特點(diǎn)。
表1 東北管道腐蝕點(diǎn)修補(bǔ)統(tǒng)計(jì)
年度 腐蝕點(diǎn)修補(bǔ)數(shù) 年度 腐蝕點(diǎn)修補(bǔ)數(shù)
2000年前 3 553 2002正 5 199
2001正 3 577 2003正 12 120
1．1 腐蝕呈高度集中性
以慶鐵線1 000余km管道以內(nèi)檢測(cè)結(jié)果為依據(jù)，以不同腐
蝕程度、不同腐蝕數(shù)量為標(biāo)準(zhǔn)，把以km為單元的管道分為5個(gè)
腐蝕等級(jí)。見(jiàn)表2。
表2 慶鐵線腐蝕等級(jí)劃分表
新線csz。／s， ，
． ％ ， ． ％ ． ％ ；％ 。． ％
注： 為腐蝕深度在2 mm以下； 為腐蝕深度在2～4 mm；S為腐
蝕深度在4 mm以上。
從表2中可見(jiàn)極重和重腐蝕的管段約占管道總長(zhǎng)的16％
左右。而在這腐蝕嚴(yán)重的管段上的腐蝕分布也不均衡，進(jìn)一步
呈現(xiàn)集中傾向。
1．2 腐蝕嚴(yán)重管段的分布有往坡上和坡下集中的傾向
從慶鐵線腐蝕等級(jí)在4—5級(jí)的172個(gè)單元中可以發(fā)現(xiàn)：處
在坡上單元有61個(gè)；處在坡中單元有37個(gè)；處在坡下的單元
收稿日期：2008—01—08
有74個(gè)。地處黑龍江省的大慶管理處腐蝕嚴(yán)重的管段向坡下
集中的傾向比較明顯；而地處吉林、遼寧的各線腐蝕嚴(yán)重的管
段向坡上集中的傾向比較明顯。
1．3 腐蝕環(huán)向分布極不均勻
把管道一周順油流方向按時(shí)鐘點(diǎn)位進(jìn)行分區(qū)，發(fā)現(xiàn)腐蝕主
要集中在3—4點(diǎn)、9—8點(diǎn)部位。從2002年完成的35 km防腐
大修段取得的1 162處腐蝕點(diǎn)可見(jiàn)，集中在這一區(qū)域的腐蝕約占
60％ 一70％ ；底部約占20％ ；上部不足10％ 。
1．4 腐蝕點(diǎn)絕大多數(shù)發(fā)生在防腐層與管體剝離的部位
據(jù)在防腐層大修現(xiàn)場(chǎng)的管道保護(hù)人員介紹，當(dāng)施工隊(duì)伍挖
開(kāi)管道時(shí)防腐層并無(wú)破損。但是，在清除防腐層時(shí)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)一
片一片地往下掉，這些部位往往又發(fā)現(xiàn)管道腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重。這
一現(xiàn)象說(shuō)明，防腐層剝離與管道腐蝕之間存在著某種聯(lián)系。
對(duì)1991—2003年之間進(jìn)行防腐層大修過(guò)的防腐層電阻率
和腐蝕數(shù)量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1991—2000年依據(jù)防
腐層電阻率選擇大修段的213 km管道，平均防腐層電阻率為
952 n·m ，查出腐蝕點(diǎn)1 509處；2001—2003年之間依據(jù)內(nèi)檢
測(cè)結(jié)果選擇大修段的150 km管道，平均防腐層電阻率為5 143
n·m ，查出腐蝕點(diǎn)20 896處。
2 管道腐蝕機(jī)理的分析
通過(guò)分析管道腐蝕的特點(diǎn)可以看到：管道腐蝕并不是主要
發(fā)生在防腐層宏觀破損處，而是主要發(fā)生在微觀破損處(即微
裂紋)。從電化學(xué)腐蝕原理來(lái)看：在防腐層宏觀破損處，由于陰
極保護(hù)作用，使防腐層破損處形不成腐蝕條件；而在防腐層微
觀破損處，由于微觀破損處形成了地下水進(jìn)出的通道，一旦防
腐層與管體剝離，這一部位陰極保護(hù)電流受到屏蔽，形成了保
護(hù)死角，在防腐層與管體之間形成一個(gè)良好的腐蝕環(huán)境。
為了能更好的闡明管道腐蝕的機(jī)理，對(duì)管道腐蝕形成過(guò)程
作一簡(jiǎn)要分析。首先 埋地管道的石油瀝青防腐層作一受力
分析，見(jiàn)圖1。
— ． ，
層剝離傾向
圖1 石油瀝青防腐層埋地狀況受力示意圖
從圖1中可以看到：管道受四周土的壓力，上、下受正壓，
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第1期 何悟忠等：石油瀝青防腐管道腐蝕特點(diǎn)及防護(hù) 6l
兩側(cè)受側(cè)壓。假設(shè)石油瀝青防腐層為一個(gè)脆性物體，在不均衡
的壓力作用下，受壓較小的兩側(cè)將存在一種向外擴(kuò)張的傾向
(防腐層剝離傾向)。在這種力的長(zhǎng)期作用下，可以把管道腐蝕
過(guò)程分解為以下幾個(gè)步驟：
2．1 形成剝離條件
管道上的石油瀝青防腐層上、下受正壓；兩側(cè)受側(cè)壓，兩側(cè)
受壓較小的部位形成防腐層剝離傾向。
2．2 初始剝離初始破損剝離—破損交替腐蝕加劇
石油瀝青防腐層隨著使用年限的增加，性能變得越來(lái)越
脆，造成剝離傾向越來(lái)越嚴(yán)重。
2．3 初始破損
當(dāng)石油瀝青防腐層剝離到一定程度時(shí)，防腐層最容易在3、
9點(diǎn)鐘部位出現(xiàn)微觀破損，破損處形成地下水進(jìn)入通道。地下
水的浸入加速了防腐層的剝離過(guò)程，并逐漸形成空隙。
2．4 剝離—啵損交替
在枯水期，受管道內(nèi)熱油的作用，進(jìn)入防腐層與管體之間
的地下水將被蒸發(fā)。使空隙內(nèi)形成千濕交替現(xiàn)象。
2．5 腐蝕加劇
受空隙內(nèi)干濕交替影響，形成了很好的自然腐蝕環(huán)境。由
于空隙內(nèi)隨地下水帶入鹽類(lèi)物質(zhì)的積聚，腐蝕將逐漸加劇。
以上步驟的發(fā)展過(guò)程將受管道埋深、地下水位、氣候條件、
輸油工況、土質(zhì)、陰極保護(hù)狀況、防腐層質(zhì)量等多種因素影響。
因此，處在不同區(qū)域的管段，石油瀝青防腐層剝離、破損、形成
腐蝕的周期差別很大。
由此可見(jiàn)：由于長(zhǎng)輸管道途徑十分復(fù)雜的環(huán)境，而采取的
又是相同的防護(hù)措施。這就勢(shì)必造成管道腐蝕分布的極不均
勻。防腐層的薄弱環(huán)節(jié)位于3、9點(diǎn)鐘部位。這一區(qū)域容易受
到剝離影響形成自然腐蝕環(huán)境，這是造成腐蝕點(diǎn)主要集中發(fā)生
在3、9點(diǎn)鐘部位的主要原因。
3 防護(hù)對(duì)策
3．1 對(duì)已形成腐蝕管道的處理
極重腐蝕的管段必須安排防腐層更新，管體補(bǔ)強(qiáng)，有條件
時(shí)個(gè)別管段應(yīng)考慮換管；重腐蝕管段應(yīng)優(yōu)先安排防腐層大修，
管體補(bǔ)強(qiáng)；中度腐蝕管段應(yīng)結(jié)合防腐層狀況和周邊環(huán)境，在投
資允許的條件下安排防腐層更新；輕度腐蝕和無(wú)腐蝕管段可暫
緩安排。
3．2 對(duì)今后管道管理的建議
3．2．1 加強(qiáng)陰極保護(hù)站匯流點(diǎn)電位的控制
相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同的防腐層做出了匯流點(diǎn)最高電位限制，但
在具體執(zhí)行過(guò)程中有些單位不嚴(yán)格，造成較長(zhǎng)時(shí)間超標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)
行。一定要防止這類(lèi)事件發(fā)生。
3．2．2 定期對(duì)管道腐蝕狀況進(jìn)行調(diào)查
管理部門(mén)應(yīng)按SY／T0087 鋼制管道及儲(chǔ)罐腐蝕與防護(hù)調(diào)
查方法標(biāo)準(zhǔn)，新建管道在投運(yùn)2年之內(nèi)對(duì)全線進(jìn)行一次外腐蝕
與防護(hù)狀況的普查和評(píng)價(jià)；在投產(chǎn)5—10年內(nèi)，進(jìn)行第2次檢
測(cè)和評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上提出維護(hù)措施和計(jì)劃，指導(dǎo)生產(chǎn)管理，并
確定下次檢測(cè)和評(píng)價(jià)時(shí)間。在腐蝕調(diào)查方案制定中，應(yīng)把防腐
層剝離狀況的調(diào)查和檢測(cè)放在重要的位置。
3．2．3 適時(shí)進(jìn)行內(nèi)檢測(cè)
新建管線投運(yùn)2年之內(nèi)，應(yīng)采用智能檢測(cè)器進(jìn)行一次基線
檢測(cè)；以后每5—1O年進(jìn)行一次內(nèi)檢測(cè)，并進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。
3，2．4 加強(qiáng)防腐層剝離狀況測(cè)量技術(shù)的研究
從目前統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)已經(jīng)看到，石油瀝青防腐的管道達(dá)到使
用壽命以后，因剝離而引發(fā)的腐蝕是主要的威脅。因此，決策
層和科研部門(mén)應(yīng)加大防腐層剝離測(cè)量技術(shù)方面的研究。
3．3 對(duì)防腐層大修的建議
3．3．1 選擇抗剝離能力較強(qiáng)的防腐材料
要汲取石油瀝青防腐層易產(chǎn)生剝離的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，在選擇
大修材料過(guò)程中把抗剝離能力作為一個(gè)重要指標(biāo)。
3．3．2 增強(qiáng)防腐層與管體表面的粘接力
在制定大修工程技術(shù)方案過(guò)程中，凡是對(duì)提高粘接力的施
工工藝都應(yīng)盡量采用，如對(duì)大修管道表面采用噴砂技術(shù)等。
3．3．3 選擇好的施工隊(duì)伍
選擇好的施工隊(duì)伍是提高防腐質(zhì)量的最重要措施。
4 結(jié)束語(yǔ)
石油瀝青防腐管道超過(guò)15年后，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕；石
油瀝青防腐管道腐蝕有：腐蝕呈高度集中性、腐蝕嚴(yán)重管段的
分布有往坡上和坡下集中的傾向、腐蝕環(huán)向分布極不均勻、腐
蝕點(diǎn)絕大多數(shù)發(fā)生在防腐層與管體剝離的部位的特點(diǎn)。石油
瀝青防腐管道腐蝕分：形成剝離條件、初始剝離、初始破損、剝
離一破損交替、腐蝕加劇5步。對(duì)已檢測(cè)出的腐蝕點(diǎn)應(yīng)依據(jù)輸
送工藝條件、管道企業(yè)的投資能力等綜合制定修復(fù)的企業(yè)標(biāo)
準(zhǔn)。決策層應(yīng)從管理、大修兩個(gè)層面制定預(yù)防因防腐層剝離而
引發(fā)的腐蝕問(wèn)題。
(上接第41頁(yè))緊密地貼合在一起。當(dāng)相鄰的兩段舊管道內(nèi)襯
完畢后，用螺栓將相鄰的一對(duì)法蘭連接在一起。
(6)收尾工作。包括試壓、回填、試運(yùn)行、驗(yàn)收。
3 技術(shù)特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)效益分析
異徑HDPE管穿插法修復(fù)在線舊管道技術(shù)具有以下的特
點(diǎn)：突出的化學(xué)抗性、耐磨性、耐疲勞性；不生銹，不腐蝕，無(wú)毒；
良好的流動(dòng)特性；較高的承壓能力；質(zhì)量可靠，經(jīng)久耐用；無(wú)化
學(xué)反應(yīng)，無(wú)環(huán)境污染和副產(chǎn)品；由襯管形成法蘭，密封性好；襯
管可加工成任意的尺寸和壁厚；施工周期短，減少停產(chǎn)時(shí)間；一
次修復(fù)距離長(zhǎng)，開(kāi)挖量和斷點(diǎn)少；適用于3～36英寸(1英寸=
2．54 crn)的各種管道；機(jī)械處理過(guò)程簡(jiǎn)易，安全可靠。
應(yīng)用該技術(shù)修復(fù)在線舊管道，可大幅度降低綜合成本(約
為新建管線綜合費(fèi)用的50％左右)，明顯提高管道的使用壽命，
具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
4 結(jié)束語(yǔ)
異徑HDPE管穿插法修復(fù)在線舊管道技術(shù)為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，為
腐蝕和磨損嚴(yán)重的鋼鐵管道的防腐和修復(fù)提供了一種經(jīng)濟(jì)有
效的手段。該技術(shù)通過(guò)在東北管道修復(fù)上的應(yīng)用，成功地解決
了很多以前不能處理的難題，并節(jié)約了大量的資金。該技術(shù)應(yīng)
在市政、油田、化工等行業(yè)廣泛推廣使用。

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