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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、華東管道設計研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年12月03日
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稀拖供新與應用I 2013年第30期 工業(yè)技術
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?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不穩(wěn)固狀
況，在上述條件下它們就要恢復本來的相對穩(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，導致管道的過度變形或破裂，又可能導致管道穿孔，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、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，應力腐蝕主要表現(xiàn)為
硫化物的應力腐蝕開裂，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，從而導致材料脆性增加、韌性下降，在應力遠低
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。瀝青技術是一套比較成熟的外層防
腐層技術，我國一直使用該種技術，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。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計部門根據(jù)管道建
設質(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
鋼管應預熱40～45℃。表面處理質(zhì)量應達到《涂裝鋼材表面銹蝕和除
銹等級}(GB8923)中規(guī)定的Sa2級要求。錨紋深度應達到50—75m。
鋼管表面的焊渣、毛刺應清除干凈。同時預處理后，應將表面的灰塵
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
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、設備檢修和維護。
2．3補口技術
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
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
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