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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(lái)源： 1、新疆慶華集團(tuán) 2、華東管道設(shè)計(jì)研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年12月03日
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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(tuán)，新疆烏魯木齊83000
劉雪健
2、華東管道設(shè)計(jì)研究院，江蘇徐州221008)
摘要：隨著經(jīng)濟(jì)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(duì)管道防腐的要
求也越來(lái)越高。所以在眾多的防腐措施中，根據(jù)具體的實(shí)際情況，選擇適當(dāng)?shù)姆桨?，?duì)管道防腐非常重要。文章就金屬管道腐蝕與
防腐的機(jī)理、防腐材料的選擇和陰極保護(hù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。
關(guān)鍵詞：管道防腐；防腐材料；陰極保護(hù)
輸氣管道在自然或人為條件下，時(shí)刻都在產(chǎn)生腐蝕。腐蝕是一
種自發(fā)進(jìn)行的無(wú)謂的耗費(fèi)。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(lái)的相對(duì)穩(wěn)固的狀況，這一進(jìn)程
就是金屬的腐蝕進(jìn)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(guò)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(wèn)題，防止或減輕腐蝕，不僅有明
顯的經(jīng)濟(jì)效益，而且有巨大的社會(huì)效益，同時(shí)對(duì)促進(jìn)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(jī)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(duì)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(hù)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(kāi)裂，硫化氫水解后吸附在金屬表面的硫化氫離
子會(huì)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(yuǎn)低
于材料屈服強(qiáng)度的情況下發(fā)生滯后斷裂。
(4)在氣體流速較高時(shí)，管道鋼遭受沖刷腐蝕也比較嚴(yán)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(zhǎng)期的使用防腐層的主要目的還是用來(lái)保護(hù)管道。通常選擇防
腐層應(yīng)注意的因素有如下幾點(diǎn)：
(1)工作時(shí)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(fèi)用。
隨著石油天然氣的需求不斷增大，管道防腐的要求越來(lái)越高。
我國(guó)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(kāi)始應(yīng)用，到了9O年代，煤焦油瓷漆在我國(guó)開(kāi)始
發(fā)展起來(lái)，環(huán)氧粉末開(kāi)始進(jìn)入工程應(yīng)用階段。世界上先進(jìn)的三層PE
結(jié)構(gòu)是在20世紀(jì)90年代開(kāi)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(guó)一直使用該種技術(shù)，而且石油瀝青資源豐富而廉價(jià)，
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(xì)菌腐蝕、抗
植物根系穿人的性能。防腐層的等級(jí)的選取由設(shè)計(jì)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(hù)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(fèi)用也不
一樣，因此在進(jìn)行管道內(nèi)部防腐層選取時(shí)，用戶往往根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的
參數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行選材。在油氣管道的內(nèi)防腐層的防腐性
能上，國(guó)內(nèi)外都沒(méi)有制定出統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因此，選材時(shí)用戶根據(jù)實(shí)際
情況對(duì)生產(chǎn)商提出要求。
2．2三層PE的優(yōu)點(diǎn)
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(jī)械保護(hù)特性等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起
來(lái)，從而顯著改善了各自的性能。因此作為埋地管線的外防護(hù)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(guò)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(gè)過(guò)程。
(1)鋼管的表面處理。鋼管表面采用噴丸方法進(jìn)行處理，處理時(shí)
鋼管應(yīng)預(yù)熱40～45℃。表面處理質(zhì)量應(yīng)達(dá)到《涂裝鋼材表面銹蝕和除
銹等級(jí)}(GB8923)中規(guī)定的Sa2級(jí)要求。錨紋深度應(yīng)達(dá)到50—75m。
鋼管表面的焊渣、毛刺應(yīng)清除干凈。同時(shí)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(yàn)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(yàn)分析、設(shè)備檢修和維護(hù)。
2．3補(bǔ)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(bǔ)口材料和技術(shù)
也在不斷發(fā)展，補(bǔ)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(jī)械損傷性能。補(bǔ)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(hù)
陰極保護(hù)是目前國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的即經(jīng)濟(jì)又有效的防腐蝕措施。陰
極保護(hù)系統(tǒng)分犧牲陽(yáng)極與外加電流兩種。陰極保護(hù)是利用腐蝕電池
的原理，將需要被保護(hù)的金屬結(jié)構(gòu)作為陰極，通過(guò)陽(yáng)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(hù)的分類
4．1犧牲陽(yáng)極法
常用犧牲陽(yáng)極材料有鎂及鎂合金，鎂陽(yáng)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(qiáng)制電流法
強(qiáng)制電流的電源常用的有熱電發(fā)生器、整流器、太陽(yáng)能電池、還
有風(fēng)力發(fā)電機(jī)等。輔助陽(yáng)極的常用材料有磁性氧化鐵、高硅鑄鐵、石
墨及費(fèi)鋼鐵等。強(qiáng)制電流法是目前長(zhǎng)距離管道最主要的保護(hù)方法。
陰極保護(hù)是管道防腐的重要措施，正確的利用好陰極保護(hù)是管
道防腐的重要保障。
5結(jié)束語(yǔ)
天然氣在當(dāng)代經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中起到的作用越來(lái)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(yùn)輸過(guò)程
中，倍受金屬腐蝕問(wèn)題的困擾。因此了解輸氣管線腐蝕機(jī)理，選擇合
理的防腐措施，對(duì)天然氣的輸送具有重要意義，同時(shí)具有重要的經(jīng)
濟(jì)意義。
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