管道保护论文

1、中国石油中国石油 专业技术论文专业技术论文 管道防护方法分析管道防护方法分析 岗位：岗位：* 所在部门：所在部门：* 姓名：姓名：* 日期：日期：* 摘要摘要 腐蚀一直是影响油气管道系统的可靠性及使用寿命的关键因素。我国的地下油气管 道投产 12 年后即发生腐蚀穿孔的情况以屡见不鲜。它不仅造成以为穿孔而引起的油、 气、水泄漏损失，以及由于维修所带来的材料和人力上的浪费，停工停产所造成的损失， 而且还可能因为腐蚀而引起火灾。 随着我国油气田开发大多数进入中后期，油气管道及设备的腐蚀与防护问题越 来越受到人们的重视，它直接关系到油气管道的寿命和可靠性。深入研究输气管 道输送机理，掌握储运工程中的腐

2、蚀控制规律及防护方法是油气 储运的重要 课题。 本文较为系统地阐述了油气管道的保护技术。 关键词关键词：腐蚀；外防腐层；油气储运；防护方法 目录目录 第 1 章 绪论 .1 1.1 腐蚀的危害 .1 1.1.1 对安全和环境的危害 .1 1.2 我国油气管道腐蚀现状 .1 1.3 检测与防护的重要性 .1 第 2 章 管道腐蚀原因 .2 2.1 外防腐层腐蚀原因 .2 2.2 内壁腐蚀原因 .2 2.3 微生物腐蚀 .3 第 3 章 防护技术 .4 3.1 外防腐层涂料和涂层 .4 3.2 内腐蚀防护措施 .5 3.3 电位保护法 .6 第 3 章 总结 .7 第 1 章 绪论 1.1 腐蚀的

3、危害 腐蚀定义：材料在环境的作用下引起的破坏或变质。 1.1.1 对安全和环境的危害 腐蚀不仅造成经济上的损失；也经常构成对安全的威胁。均匀腐蚀，如铁生锈，一 般进展缓慢，危险性不大，但一些局部腐蚀如孔蚀（穿孔）和应力腐蚀破裂，常常是突 然发生的，可能引起事故，造成意外危险。过去国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故， 如飞机因某一零部件破裂而坠毁，桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷，油管因穿孔或裂缝而漏 油，引起着火爆炸等。化工厂的腐蚀事故更多，如贮酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染， 液氨贮罐爆炸，造成人员伤亡，管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体 如氯、硫化氢、氰化氢等的泄漏，则更危及工作人员

4、和附近居民的生命安全。据一些化 工厂的统计，化工设备的破坏约有 60是由于腐蚀引起的，而腐蚀破坏中约 30是均匀 腐蚀， 70则属于危险的局部腐蚀，其中以应力腐蚀破裂为最多。可见，除了经济损 失以外，腐蚀对安全和环境的威胁决不容忽视。 1.2 我国油气管道腐蚀现状 我国已建成油气长输管道 3 万余公里，油气集输管道 10 万多公里，还有大量城市输 气管道，其中 60%左右的管道因腐蚀、外力损伤和疲劳等原因，已进入事故多发期，必须 进行完整性评价和加强完整性管理。另外，我国正在建设和将要建设大量的油气输送管 线，未来同样需要加强完整性管理。 1.3 检测与防护的重要性 管道作为大量输送石油、水、

5、气体等介质的最为安全经济的方法在世界各地得到广 泛应用。但由于施工质量、外力破坏、长期使用及地下环境等因素造成的管道防腐层破 损、老化，使其防腐能力降低甚至失去保护作用，以及受到土壤化学和电化学腐蚀会导 致管道穿孔，造成漏油、漏水、漏气等，不仅造成巨大的经济损失，而且给社会生态环 境带来严重的污染。 因此，管道的维护管理、防止管道腐蚀、泄漏，保证管道安全输送，延长管道使用 寿命已成为目前管道行业的一项重要课题。油气管道的泄漏检测以及损坏程度检测，对 于有效评估管道的寿命，抑制管道泄漏，保证输油气管道正常运行具有极其重要的意义。 第 2 章 管道腐蚀原因 2.1 外防腐层腐蚀原因 埋地管道主要是

6、土壤腐蚀。由于土壤具有多相性和不均匀性，并且具有很多微孔可 以渗透水及气体, 因此不同土壤具有不同的腐蚀性, 又由于土壤具有相对的稳定性, 使 得土壤腐蚀和其他电化学腐蚀过程不同。具体腐蚀原因分析如下4： (1)防腐层破损后，随土壤的湿度增加，腐蚀程度增加。防腐层破损后，保温层吸水， 使管体长期处于水浸之中，管道腐蚀随土壤含水率增加而增加。 (2)防腐层破损后，保温层结构不同，腐蚀程度不同。从管道穿孔统计中发现，防腐 层管在外防腐层破损后，泡沫吸水，聚氨酯亲水后产生酸性环境，加剧了管体的腐蚀速 度。从同一地区的沥青防腐注水管道开挖检查中也可以看出，沥青防腐的注水管道沥青 防腐层破损后，因无保温

7、层，腐蚀程度要轻于保温管道。 (3)杂散电流干扰引起的腐蚀，多发生于站库附近，站内管道腐蚀比站外管道严重。 分析认为站址附近多为高岗地带，土壤腐蚀因素对管道的影响站内、站外基本相同；管 道腐蚀不同主要为杂散电源影响。 (4)埋地管道的外腐蚀比内腐蚀严重，输送介质温度高的管道腐蚀比温度低的管道腐 蚀严重。分析认为，土壤中的氧参与腐蚀反应的能力随温度升高而更加活跃，如掺水管 道腐蚀比其它管道严重。 (5)埋地管道阳极丢失或失效，使埋地管道失去了有效的保护，也是埋地管道腐蚀加 剧的一个重要原因。 2.2 内壁腐蚀原因 管道的内壁腐蚀的主要影响因素有5： (1)输送介质及腐蚀性杂质含量：根据管输介质含

8、有的腐蚀性杂质的组分及含量，可 以预测可能造成的有害影响。腐蚀性杂质有细菌、二氧化碳、氯化物、硫化氢、酸碱盐、 氧、固体沉凝物、水、其他含硫的化合物等，腐蚀介质引起管壁均匀减薄、坑蚀、氢鼓 泡、氢脆或应力腐蚀开裂，导致管体内的破坏，而且腐蚀产物对管输介质还会造成污染。 当管输介质含有的杂质可导致管道腐蚀时，首先应考虑对管输介质进行处理，以降低其 腐蚀性。此外ph 值和温度也是影响腐蚀的重要因素，温度越高，腐蚀越快。 (2)流速：管输介质的流速应控制在腐蚀最小范围，流速的下限应使杂质悬浮在管输 介质中，使管道内积存的腐蚀性杂质为最少；流速范围的上限，应使磨蚀、冲蚀和汽蚀 为最小。应尽量避免间歇流

9、，如果避免不了，应控制管输介质的流速足以冲扫掉间歇期 间聚积在管内低处的水和沉积物。因为间歇流在停流期间，在管底沉积的水或沉积物(如 腐蚀产物固体颗粒、泥砂、灰尘、垢等) 会形成垢下腐蚀，并形成蚀坑。 (3)变径管和盲区：管子大小头应设计成平滑的水力过渡，避免盲法兰、残留管段、 支管等构成的死端，避免形成积聚腐蚀性污物的滞流区。 (4)脱氧：含氧的管输介质可导致腐蚀，应考虑除氧，使氧含量降低到容许水平，并 做到避免管输过程中空气进入管道。 (5)脱水和露点控制：当管输介质水含量达到可导致有害腐蚀时，应考虑预先脱水， 使其水含量降至容许水平。 (6)内覆盖层：内覆盖层要耐蚀，要完整无损，在环焊缝

10、裸露或覆盖层缺陷造成的裸 露区部位，会形成大阴极小阳极的不利面积比，从而加速裸露部位的腐蚀穿孔。 2.3 微生物腐蚀 微生物引起的腐蚀也不可以忽视。微生物对金属的腐蚀，早在本世纪初就已被人们 所发现。到了30年代，荷兰学者克尔提出硫酸盐还原菌参与金属腐蚀中阴极去极化理论 后才开始受到重视。每年因微生物腐蚀造成的损失，占金属腐蚀损失的10左右，地下 管线腐蚀的5080是由微生物引起或参与造成的6。微生物对金属的腐蚀不仅能使 设备提早报废，浪费大量钢材，而且还会引起事故及频繁地停产检修，造成巨大的经济 损失。硫酸盐还原菌是促进管道金属腐蚀，发生电极反应，造成点蚀的主要原因。这类 菌是引起金属腐蚀的

11、主要微生物。硫酸盐还原菌属厌氧菌，能还原硫酸盐为硫化物，它 们利用有机物为给氢体，在还原硫酸盐的过程中获得能量。微生物能够直接或者间接的 参加腐蚀作用。 第 3 章 防护技术 3.1 外防腐层涂料和涂层 选择防腐层应根据土壤的腐蚀性、相关的环境腐蚀因素、管道运行参数以及管道使 用寿命等来确定。 通常在非石方地区及土壤腐蚀性不高的地区, 管道设计寿命在1020年时, 可选用 石油沥青类防腐层。对于土壤腐蚀性等条件恶劣的地区, 管道可选用煤焦油沥青、环氧 煤沥青涂料、两层聚乙烯、熔结环氧粉末、聚乙烯胶粘带、三层聚乙烯等防腐层。 (1)石油沥青：具有良好的粘结性、不透水性和绝缘性，能够耐多种腐蚀介质

12、侵蚀， 原料充足、成本低、技术成熟，只要在施工中严格执行石油沥青防腐管道生产。验收规 范，可以得到较好的防腐效果。但石油沥青耐温变性能较差，低温易碎裂，高温易流淌， 易受微生物侵蚀，吸水率高，易老化，使石油沥青防腐层过早变质脱落，失去保护作用， 造成管道腐蚀破坏。 (2)煤焦油沥青：以其使用寿命长，吸水率低，不受细菌吞噬，成本低等优点被广泛 采用，但其机械强度和低温韧性差。 (3)环氧煤沥青：性能优于石油沥青，具有一次成膜厚、涂层致密、耐盐碱、耐海水、 耐潮湿，与金属粘结好、抗微生物侵蚀、耐阴极剥离的优点，是较理想的防腐涂料，只 是目前应用较少。 (4)聚氨酯石油沥青：可用于管道或建筑构件等，

13、石油沥青层的常温补口补伤，同时 也大量的用于石油沥青层的大修，在煤气工业中还大量的用于新管道的防腐涂敷。国产 聚氨酯石油沥青橡胶能消化管道表面的潮气，有优良的理化性和厚涂层的许多特殊性能， 常温施工，短时间干燥，单组份结构，不用固化剂，简化了施工程序，吸水率低，固化 后有强防水性，有优良的耐化学介质性能，涂层富有高伸缩性，从而保证了补口补伤的 质量，其应用领域极其广泛。 (5)煤焦油瓷漆：粘结力强，吸水率低，绝缘性能好，耐细菌侵蚀，耐石油及其产品 溶解，抗土壤应力，抗植物根茎穿透，耐阴极剥离，使用寿命长，防腐性能优于石油沥 青。 (5)熔结环氧：能阻挡氧的传输，能透过阴极保护电流，与钢铁基体有

14、良好的粘结力， 特别是在较低温度和较高温度下仍具有较好的抗物理损伤、耐腐蚀和抗水渗透性能。 3.2 内腐蚀防护措施 在油气田生产中, 对内腐蚀主要采用以下保护措施13。 (1)根据不同介质和使用条件, 选用合适的金属材料。如在含h2s 及co 2的介质中选 用耐腐蚀合金钢n-80、13cr等做套管，输气管道常用碳钢和低合金钢，主要有 10、20、30、q235、16mn、16mnr 等。 (2)选用合适的非金属材料(如玻璃钢衬里及玻璃钢管线) 及防腐层。 (3)介质处理。主要是去除介质中促进腐蚀的有害成分, 调节介质的ph值, 降低介质 的含水率等, 以降低介质的腐蚀性。 (4)添加化学药剂。

15、在介质中添加少量阻止或减缓金属腐蚀的物质, 如缓蚀剂、杀菌 剂和阻垢剂等, 以减少介质对金属的腐蚀。 (5)合理的防腐蚀设计及改进生产工艺流程以减轻或防止金属的腐蚀。 3.3 电位保护法 电位保护法包括阴极保护法和阳极保护法。阴极保护是采油生产中的一项有效而又 经济的腐蚀控制方法。阴极保护法可以由牺牲阳极法和外加电流法来实现。阳极对于油 气管道来说较为危险，一般不采用此法。 对长输管道最常用、最经济的方法是将适当的防腐涂层和阴极保护法结合起来。这 样既可以弥补防腐涂层的不足, 又可以减少阴极保护的电能消耗。由于在阴极保护时金 属表面附近的溶液碱性会增加, 可能促使涂层剥离、起泡、龟裂, 因此选

16、用涂料时,必须 考虑其所能允许的最负电位, 也就是要考虑涂料的耐电性问题。环氧涂料由于其允许的 最负电位达- 115v , 因此适宜与阴极保护一起作联合防腐蚀15。 第 3 章 总结 本文首先收集了大量的关于油气储运技术资料，然后结合我自身的实际工作经验， 针对管道保护当中需要特别注意的事项进行了分析归纳和总结。 结合实际，简要的说，有以下心得，愿与各位业内同仁共勉。 (1)加强土程建设现场监理作用。在管线防腐预制和现场安装敷设施工中，严格按照 有关技术标准执行。管道运输、吊装、抬运时避免管材防腐层互相碰撞或被地面石块钉 破绝缘层;管道敷设时要对运输、吊装、抬运过程中绝缘层被撞击损伤点进行修复;焊接 合格的管道放管时，要完全清除管沟内尖硬石块;管沟回填时，杜绝石块直接抛落击坏防 腐层。 (2)加强管线绝缘层检测及修复后的质量验证。管道绝缘层检测目的是查出管道中存 在的绝缘层破损点及管线腐蚀点，指导修补工作。绝缘层缺陷修复的目的是为了减少管 线腐蚀，因此，绝缘层的修复质量极其币要。建议加强对管道绝缘层的检测，并对绝缘 层缺陷修复后质量进行全面的验证。 (3)增加新建管道