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石油瀝青防腐管道腐蝕特點及防護

文檔作者：何悟忠郭慶茹董仲智文檔來源：中國石油管道公司沈陽調度中心		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年11月01日
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2008在
第1期
管 道 技 木 5 設 各
Pipeline Technique and Equipment
20o8
No．1
石油瀝青防腐管道腐蝕特點及防護
何悟忠，郭慶茹，董仲智
(中國石油管道公司沈陽調度中心，遼寧沈陽110031)
摘要：介紹了石油瀝青防腐管道的腐蝕特點，并在分析、總結埋地石油瀝青防腐管道內檢測、防腐層大修的基礎上提
出了防護對策，具有一定的借鑒作用。
關鍵詞：瀝青；管道腐蝕；防護
中圖分類號：TE98 文獻標識碼：A 文章編號：1004—9614(2008)01—0060—02
1 埋地管道腐蝕的特點
管道管理部門依據(jù)外檢測方法查找埋地管道的腐蝕點，發(fā)
現(xiàn)腐蝕點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，東北管道就是應用這種方法開展防腐蝕
工作的，30年共計查出腐蝕點3 553個。
引進漏磁檢測技術(內檢測技術)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(見表
1)。通過現(xiàn)場開挖、檢查、統(tǒng)計、分析，對石油瀝青防腐層管道
腐蝕特點有了全新的認識。下面以東北管道慶鐵線為例，分析
和探討它們的腐蝕特點。
表1 東北管道腐蝕點修補統(tǒng)計
年度 腐蝕點修補數(shù) 年度 腐蝕點修補數(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管道以內檢測結果為依據(jù)，以不同腐
蝕程度、不同腐蝕數(shù)量為標準，把以km為單元的管道分為5個
腐蝕等級。見表2。
表2 慶鐵線腐蝕等級劃分表
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中可見極重和重腐蝕的管段約占管道總長的16％
左右。而在這腐蝕嚴重的管段上的腐蝕分布也不均衡，進一步
呈現(xiàn)集中傾向。
1．2 腐蝕嚴重管段的分布有往坡上和坡下集中的傾向
從慶鐵線腐蝕等級在4—5級的172個單元中可以發(fā)現(xiàn)：處
在坡上單元有61個；處在坡中單元有37個；處在坡下的單元
收稿日期：2008—01—08
有74個。地處黑龍江省的大慶管理處腐蝕嚴重的管段向坡下
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鐘點位進行分區(qū)，發(fā)現(xiàn)腐蝕主
要集中在3—4點、9—8點部位。從2002年完成的35 km防腐
大修段取得的1 162處腐蝕點可見，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)場的管道保護人員介紹，當施工隊伍挖
開管道時防腐層并無破損。但是，在清除防腐層時經常發(fā)現(xiàn)一
片一片地往下掉，這些部位往往又發(fā)現(xiàn)管道腐蝕相當嚴重。這
一現(xiàn)象說明，防腐層剝離與管道腐蝕之間存在著某種聯(lián)系。
對1991—2003年之間進行防腐層大修過的防腐層電阻率
和腐蝕數(shù)量進行了統(tǒng)計分析。結果發(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1 509處；2001—2003年之間依據(jù)內檢
測結果選擇大修段的150 km管道，平均防腐層電阻率為5 143
n·m ，查出腐蝕點20 896處。
2 管道腐蝕機理的分析
通過分析管道腐蝕的特點可以看到：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)。從電化學腐蝕原理來看：在防腐層宏觀破損處，由于陰
極保護作用，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出的通道，一旦防
腐層與管體剝離，這一部位陰極保護電流受到屏蔽，形成了保
護死角，在防腐層與管體之間形成一個良好的腐蝕環(huán)境。
為了能更好的闡明管道腐蝕的機理，對管道腐蝕形成過程
作一簡要分析。首先 埋地管道的石油瀝青防腐層作一受力
分析，見圖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及防護 6l
兩側受側壓。假設石油瀝青防腐層為一個脆性物體，在不均衡
的壓力作用下，受壓較小的兩側將存在一種向外擴張的傾向
(防腐層剝離傾向)。在這種力的長期作用下，可以把管道腐蝕
過程分解為以下幾個步驟：
2．1 形成剝離條件
管道上的石油瀝青防腐層上、下受正壓；兩側受側壓，兩側
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，性能變得越來越
脆，造成剝離傾向越來越嚴重。
2．3 初始破損
當石油瀝青防腐層剝離到一定程度時，防腐層最容易在3、
9點鐘部位出現(xiàn)微觀破損，破損處形成地下水進入通道。地下
水的浸入加速了防腐層的剝離過程，并逐漸形成空隙。
2．4 剝離—啵損交替
在枯水期，受管道內熱油的作用，進入防腐層與管體之間
的地下水將被蒸發(fā)。使空隙內形成千濕交替現(xiàn)象。
2．5 腐蝕加劇
受空隙內干濕交替影響，形成了很好的自然腐蝕環(huán)境。由
于空隙內隨地下水帶入鹽類物質的積聚，腐蝕將逐漸加劇。
以上步驟的發(fā)展過程將受管道埋深、地下水位、氣候條件、
輸油工況、土質、陰極保護狀況、防腐層質量等多種因素影響。
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：由于長輸管道途徑十分復雜的環(huán)境，而采取的
又是相同的防護措施。這就勢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，這是造成腐蝕點主要集中發(fā)生
在3、9點鐘部位的主要原因。
3 防護對策
3．1 對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，管體補強，有條件
時個別管段應考慮換管；重腐蝕管段應優(yōu)先安排防腐層大修，
管體補強；中度腐蝕管段應結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；輕度腐蝕和無腐蝕管段可暫
緩安排。
3．2 對今后管道管理的建議
3．2．1 加強陰極保護站匯流點電位的控制
相關標準對不同的防腐層做出了匯流點最高電位限制，但
在具體執(zhí)行過程中有些單位不嚴格，造成較長時間超標準運
行。一定要防止這類事件發(fā)生。
3．2．2 定期對管道腐蝕狀況進行調查
管理部門應按SY／T0087 鋼制管道及儲罐腐蝕與防護調
查方法標準，新建管道在投運2年之內對全線進行一次外腐蝕
與防護狀況的普查和評價；在投產5—10年內，進行第2次檢
測和評價，在此基礎上提出維護措施和計劃，指導生產管理，并
確定下次檢測和評價時間。在腐蝕調查方案制定中，應把防腐
層剝離狀況的調查和檢測放在重要的位置。
3．2．3 適時進行內檢測
新建管線投運2年之內，應采用智能檢測器進行一次基線
檢測；以后每5—1O年進行一次內檢測，并進行全面評價。
3，2．4 加強防腐層剝離狀況測量技術的研究
從目前統(tǒng)計的數(shù)據(jù)已經看到，石油瀝青防腐的管道達到使
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
層和科研部門應加大防腐層剝離測量技術方面的研究。
3．3 對防腐層大修的建議
3．3．1 選擇抗剝離能力較強的防腐材料
要汲取石油瀝青防腐層易產生剝離的經驗和教訓，在選擇
大修材料過程中把抗剝離能力作為一個重要指標。
3．3．2 增強防腐層與管體表面的粘接力
在制定大修工程技術方案過程中，凡是對提高粘接力的施
工工藝都應盡量采用，如對大修管道表面采用噴砂技術等。
3．3．3 選擇好的施工隊伍
選擇好的施工隊伍是提高防腐質量的最重要措施。
4 結束語
石油瀝青防腐管道超過15年后，將會產生嚴重的腐蝕；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
蝕點絕大多數(shù)發(fā)生在防腐層與管體剝離的部位的特點。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。對已檢測出的腐蝕點應依據(jù)輸
送工藝條件、管道企業(yè)的投資能力等綜合制定修復的企業(yè)標
準。決策層應從管理、大修兩個層面制定預防因防腐層剝離而
引發(fā)的腐蝕問題。
(上接第41頁)緊密地貼合在一起。當相鄰的兩段舊管道內襯
完畢后，用螺栓將相鄰的一對法蘭連接在一起。
(6)收尾工作。包括試壓、回填、試運行、驗收。
3 技術特點和經濟效益分析
異徑HDPE管穿插法修復在線舊管道技術具有以下的特
點：突出的化學抗性、耐磨性、耐疲勞性；不生銹，不腐蝕，無毒；
良好的流動特性；較高的承壓能力；質量可靠，經久耐用；無化
學反應，無環(huán)境污染和副產品；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，減少停產時間；一
次修復距離長，開挖量和斷點少；適用于3～36英寸(1英寸=
2．54 crn)的各種管道；機械處理過程簡易，安全可靠。
應用該技術修復在線舊管道，可大幅度降低綜合成本(約
為新建管線綜合費用的50％左右)，明顯提高管道的使用壽命，
具有顯著的經濟效益。
4 結束語
異徑HDPE管穿插法修復在線舊管道技術為國內首創(chuàng)，為
腐蝕和磨損嚴重的鋼鐵管道的防腐和修復提供了一種經濟有
效的手段。該技術通過在東北管道修復上的應用，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。該技術應
在市政、油田、化工等行業(yè)廣泛推廣使用。

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