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淺析輸氣管線防腐
文檔作者:
文治中 劉雪健
文檔來源:
1、新疆慶華集團 2、華東管道設(shè)計研究院
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2021年12月03日
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淺議輸煤與輸電問題
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稀拖供新與應(yīng)用I 2013年第30期 工業(yè)技術(shù) 淺析輸氣管線防腐 文治中 (1、新疆慶華集團,新疆烏魯木齊83000 劉雪健 2、華東管道設(shè)計研究院,江蘇徐州221008) 摘要:隨著經(jīng)濟的發(fā)展,各種新材料的出現(xiàn),管道防腐的發(fā)展也日益完善,管道防腐方案也多種多樣。輸氣管線對管道防腐的要 求也越來越高。所以在眾多的防腐措施中,根據(jù)具體的實際情況,選擇適當(dāng)?shù)姆桨?,對管道防腐非常重要。文章就金屬管道腐蝕與 防腐的機理、防腐材料的選擇和陰極保護進行了簡單的介紹。 關(guān)鍵詞:管道防腐;防腐材料;陰極保護 輸氣管道在自然或人為條件下,時刻都在產(chǎn)生腐蝕。腐蝕是一 種自發(fā)進行的無謂的耗費。其基本原因是管道處于熱力學(xué)不穩(wěn)固狀 況,在上述條件下它們就要恢復(fù)本來的相對穩(wěn)固的狀況,這一進程 就是金屬的腐蝕進程。腐蝕不僅使管道壽命縮短,還大面積減薄管 道的壁厚,導(dǎo)致管道的過度變形或破裂,又可能導(dǎo)致管道穿孔,引發(fā) 天然氣泄漏事故。因此,重視腐蝕問題,防止或減輕腐蝕,不僅有明 顯的經(jīng)濟效益,而且有巨大的社會效益,同時對促進新技術(shù)、新工藝 的發(fā)展也是必不可少的。 l腐蝕類型及機理 管道內(nèi)腐蝕主要受到管材質(zhì)量、輸送介質(zhì)以及管道防腐水平的 影響,管道內(nèi)發(fā)生腐蝕的類型主要有均勻腐蝕、坑蝕、應(yīng)力腐蝕、沖 刷腐蝕等幾類: (1)均勻腐蝕是由于天然氣中含有一定的水汽,在一定條件下, 天然氣中的水汽凝結(jié)在管壁形成水膜,硫化氫和二氧化碳等酸性氣 體溶于水膜中,對管道產(chǎn)生腐蝕。 (2)管道鋼在氣相和液相環(huán)境中都有可能發(fā)生坑蝕,如管壁腐 蝕物不均勻、硫及多硫化物的沉積、腐蝕產(chǎn)物保護膜出現(xiàn)結(jié)晶剝裂 等都有可能產(chǎn)生坑蝕。 (3)在含潮濕的硫化氫的天然氣介質(zhì)中,應(yīng)力腐蝕主要表現(xiàn)為 硫化物的應(yīng)力腐蝕開裂,硫化氫水解后吸附在金屬表面的硫化氫離 子會加速陰極放氫,從而導(dǎo)致材料脆性增加、韌性下降,在應(yīng)力遠低 于材料屈服強度的情況下發(fā)生滯后斷裂。 (4)在氣體流速較高時,管道鋼遭受沖刷腐蝕也比較嚴重,由于 腐蝕產(chǎn)物被直接沖擊的氣流帶走,新的金屬面不斷裸露,從而加速 了腐蝕,曾發(fā)生多次的彎頭處氣流沖擊面壁厚減薄而引起的泄漏事 故。 2管道內(nèi)外防腐層的選材和施工工藝 2.1防腐層的選擇要求 長期的使用防腐層的主要目的還是用來保護管道。通常選擇防 腐層應(yīng)注意的因素有如下幾點: (1)工作時的溫度;(2)回填和地形特性;(3)防腐層的適用性; (4)全部的防腐層費用。 隨著石油天然氣的需求不斷增大,管道防腐的要求越來越高。 我國早期使用的管道防腐層基本上是以石油瀝青為主,到7O年代 少量的PE和膠帶開始應(yīng)用,到了9O年代,煤焦油瓷漆在我國開始 發(fā)展起來,環(huán)氧粉末開始進入工程應(yīng)用階段。世界上先進的三層PE 結(jié)構(gòu)是在20世紀90年代開始面世。 2.1.1外防腐層的選擇 (1)管道瀝青防腐層技術(shù)。瀝青技術(shù)是一套比較成熟的外層防 腐層技術(shù),我國一直使用該種技術(shù),而且石油瀝青資源豐富而廉價, 具有較好的耐腐蝕性能,與其配套的外防腐工藝也比較成熟。(2)煤 焦油瓷漆防腐層技術(shù)。涂敷在金屬表面上使之與周圍介質(zhì)隔離,以 控制管道腐蝕的一種覆蓋層。其工藝與石油瀝青相似,它具有成本 低、吸水率小、防腐性能優(yōu)異,特別突出的是它具有抗細菌腐蝕、抗 植物根系穿人的性能。防腐層的等級的選取由設(shè)計部門根據(jù)管道建 設(shè)質(zhì)量要求、土壤腐蝕環(huán)境和使用陰極保護情況等因素綜合確定。 2.1.2內(nèi)部防腐層。管道防腐層材料多,質(zhì)量差距大,費用也不 一樣,因此在進行管道內(nèi)部防腐層選取時,用戶往往根據(jù)實驗室的 參數(shù)和現(xiàn)場的實際情況進行選材。在油氣管道的內(nèi)防腐層的防腐性 能上,國內(nèi)外都沒有制定出統(tǒng)一的標準,因此,選材時用戶根據(jù)實際 情況對生產(chǎn)商提出要求。 2.2三層PE的優(yōu)點 三層結(jié)構(gòu)聚乙烯防腐層(3PE)綜合了熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層和擠壓 聚乙烯兩種防腐層的優(yōu)良性質(zhì),將熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層的界面特性和 耐化學(xué)特性,與擠壓聚乙烯防腐層的機械保護特性等優(yōu)點結(jié)合起 來,從而顯著改善了各自的性能。因此作為埋地管線的外防護層是 一104一 非常優(yōu)越的。 三層PE結(jié)構(gòu)防腐層在涂覆過程中與其他腐蝕涂覆之間存在這 差異,其在涂覆中要經(jīng)歷以下兩個過程。 (1)鋼管的表面處理。鋼管表面采用噴丸方法進行處理,處理時 鋼管應(yīng)預(yù)熱40~45℃。表面處理質(zhì)量應(yīng)達到《涂裝鋼材表面銹蝕和除 銹等級}(GB8923)中規(guī)定的Sa2級要求。錨紋深度應(yīng)達到50—75m。 鋼管表面的焊渣、毛刺應(yīng)清除干凈。同時預(yù)處理后,應(yīng)將表面的灰塵 及磨料清掃干凈,并防止涂敷前鋼管表面受潮、銹蝕或二次污染。 (2)施工工藝。三層結(jié)構(gòu)涂敷工藝流程:鋼管預(yù)熱一噴涂環(huán)氧粉 末一擠涂膠粘劑一包裹聚乙烯一冷卻一管端處理。施工的具體步驟 如下: ①鋼管檢驗及表面處理;②管道內(nèi)外雜質(zhì)、灰塵清理;③鋼管預(yù) 熱、環(huán)氧粉末噴涂;④底膠和聚乙烯層擠出涂覆;⑤水冷卻、坡口成 型;⑥ 吊裝堆放;⑦檢驗分析、設(shè)備檢修和維護。 2.3補口技術(shù) 隨著防腐層材料的發(fā)展和更新,管道焊接處的補口材料和技術(shù) 也在不斷發(fā)展,補口材料與管體以及管體防腐層有著良好的粘結(jié) 性,具有一定的抗機械損傷性能。補口位置的防腐性能通常要求與 管道主體防腐性能等同或者更好。 3陰極保護 陰極保護是目前國內(nèi)外公認的即經(jīng)濟又有效的防腐蝕措施。陰 極保護系統(tǒng)分犧牲陽極與外加電流兩種。陰極保護是利用腐蝕電池 的原理,將需要被保護的金屬結(jié)構(gòu)作為陰極,通過陽極向陰極不間 斷地提供電子,因而大大地減緩了結(jié)構(gòu)的腐蝕速度。 4陰極保護的分類 4.1犧牲陽極法 常用犧牲陽極材料有鎂及鎂合金,鎂陽極表面被犧牲后極易脫 落,鎂合金主要是降低鎂中鐵的含量,提高其電流效率。 4.2強制電流法 強制電流的電源常用的有熱電發(fā)生器、整流器、太陽能電池、還 有風(fēng)力發(fā)電機等。輔助陽極的常用材料有磁性氧化鐵、高硅鑄鐵、石 墨及費鋼鐵等。強制電流法是目前長距離管道最主要的保護方法。 陰極保護是管道防腐的重要措施,正確的利用好陰極保護是管 道防腐的重要保障。 5結(jié)束語 天然氣在當(dāng)代經(jīng)濟結(jié)構(gòu)中起到的作用越來越重要,但是由于其 環(huán)境的復(fù)雜性和天然氣中的各種腐蝕物質(zhì)的作用,在其運輸過程 中,倍受金屬腐蝕問題的困擾。因此了解輸氣管線腐蝕機理,選擇合 理的防腐措施,對天然氣的輸送具有重要意義,同時具有重要的經(jīng) 濟意義。 參考文獻 【11胡士信,廖宇平,王冰懷.管道防腐層設(shè)計手冊【M】.北京:化學(xué)工業(yè) 出版社.2007 [2】車慶斌.我國鋼管防腐現(xiàn)狀和發(fā)展方向[J1.焊管,2002,25(3):卜4 [31周虹伶,曹輝祥.天然氣管道腐蝕研究fJ].內(nèi)蒙古石油化工,2009,1 3(1):5—6 [4]李金桂.防腐蝕工程技術(shù)[M】.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,20o4 【51孟鵬,郭靖,王博.輸氣管道內(nèi)防腐技術(shù)的探討『J].石油與化工設(shè) 備,2010,13(5):48—50 【61俞蓉蓉,蔡志章.金屬腐蝕手冊【M】.北京:石油工業(yè)出版社,1998 [7]Repo~ of the inquiry stress corrosion cracking on Canadian oil and gas pipelines【N】,NationM Energy Board ,Order No.MH-2—96. November1996. [8]Manfredi C,Otegui J l:Failures by SCC in buried pipelines【J1. Engineering.Failure Analysis,2002,12(1):2.
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