輸油管道的防護措施

王立志 江洪湖 韓 林 林 凱

（加格達奇輸油氣分公司，黑龍江 大興安嶺 165000）

某輸油管道干線采用特加強級瀝青玻璃布和恒電位儀強制陰極保護聯合防腐方式。輸油管道自1984年建成投產以來，已運行近20年，管道老化嚴重，多次發生腐蝕穿孔跑油事故。

管道腐蝕穿孔既浪費了資源與能源，又污染了環境，造成巨大的經濟損失。正確評估管道腐蝕情況，制定相應的保護措施，及時進行維修，對確保管道安全運行具有重大意義。

1 管道腐蝕原因分析

1.1 防腐層狀況

埋地管道防腐層質量的優劣將直接影響恒電位儀輸出電流和陰極保護距離。通過歷年管道防腐層檢測維修，恒電位儀運行參數的變化，防腐層絕緣電阻率的測量以及實際開挖驗證，輸油管道防腐層老化嚴重，很多管段瀝青防腐層龜裂、破損、剝離、脫落。

1.2 管道腐蝕狀況

通過防腐檢測，對管道進行開挖發現，輸油管道腐蝕相當嚴重，管道防腐層部分露出管道金屬腐蝕痕跡，部分管段防腐層龜裂、剝離嚴重，嚴重腐蝕管段管道表面呈凹凸不平狀，管道腐蝕雖未穿孔，但腐蝕坑深達2mm的有82處，其中腐蝕坑深達5mm的有15處。

1.3 腐蝕的種類

1.3.1 化學腐蝕

指金屬表面與周圍介質發生化學作用而引起的破壞。特點是在化學作用進行過程中沒有電流產生。

指裸金屬表面暴露在空氣或其它氣體中，形成氧化膜和化合物，在較高溫度下氧化膜生長速度通常較快，空氣或氣體中的水分會加快這類腐蝕的速度。

1.3.3 在非電解質溶液中的腐蝕

油氣管道內除常含有一定的水分外，有時也含有一定的H2S、SO2、CO2等易腐蝕管道的化學物質。它們與管道內壁發生化學作用而腐蝕管道。管內在潮濕環境下，硫化氫和水又是使管壁造成氫致裂、氫鼓泡最好的溫床，使管道的壽命縮短，事故率頻繁。

1.4 管道腐蝕原因

金屬管道的腐蝕是十分復雜的過程。首先它受環境介質組成、土壤微生物、理化性質的影響；其次受金屬材料化學成分、組織結構、表面狀態的影響；另外受管道受力狀態、雜散電流的干擾的影響。

由于管道防腐層的老化剝離，剝離防腐層對陰極保護電流形成屏蔽，致使防腐層下的管道處于腐蝕狀態，形成保護死角，管道本體腐蝕。主要原因如下：

⑴設計不當、施工質量差造成防腐層破壞。埋地長輸管道為了保護管道安全運行，在彎頭、轉角、穿跨越部位采取了相應的保護措施(固定墩、套管)。設計人員若防腐設計不當，管道防腐施工中，由于施工條件惡劣或施工隊伍的原因，造成防腐層施工質量差，若監督、驗收不嚴，易形成管道腐蝕。近幾年來，輸油管道的固定墩、套管內多次發生腐蝕穿孔。經開挖發現，固定墩內加強肋板與管線焊接處、套管內刮擦部位防腐層質量較差，大面積腐蝕，呈麻坑狀，導致腐蝕穿孔。

⑵運行時限造成防腐層老化。由于土壤理化性質、環境溫度及電流干擾等因素的影響，隨著運行年限的增加，埋地管道防腐層中的芳香烴類物質不斷揮發，致使防腐層老化、龜裂、剝離，水進入防腐層與管道本體間，形成腐蝕系統。如管線穿孔，穿孔部位在管線西側下部，該段防腐層經開挖發現，水進入防腐層與管道本體間，防腐層大面積嚴重剝離。

⑶違章施工造成的防腐層破壞。隨著近年來城市建設的不斷發展，建筑、道路、溝渠施工大量增加，施工隊伍對管道保護法不加重視，施工中破壞管道防腐層甚至造成管道破壞事件大量發生。管道防腐層破壞后，形成管道腐蝕，造成保護死角(腐蝕嚴重甚至發生管道穿孔情況)。

⑷溫度差、位置差變化造成的防腐層破壞。此類防腐層破壞主要在輸油站庫內加熱爐管線，原油進出加熱爐溫度變化大，管線從地面轉入地下，彎頭防腐層質量若稍差，由于溫度巨變，防腐層老化加劇，地面水侵蝕，造成管線腐蝕。

主要在單季稻種植區，水稻收獲在10月上旬以前，垅田區域上、下田塊應有水平落差(以利春季排水),地下水位50厘米以下。坂田排水良好，一般均可以種植。目標產量：180公斤/畝。

2 管道腐蝕的防護

2.1 涂防腐絕緣層

涂層是管道防腐最基本的也是必須采取的措施。管道涂上防腐材料后，經過固化而形成油漆膜，能夠牢固結合在金屬表面上，使金屬表面同外界嚴密隔絕，阻止金屬與外界物質進行化學反應或電化學反應，從而防止了金屬腐蝕。涂層必須滿足下述要求：與金屬有良好的粘結性、電絕緣性能好、防水、化學穩定性高、有較高的機械強度和韌性、耐土壤應力性能好、耐陰極剝離性能好、抗細菌腐蝕、破損后易修復以及便于施工和價格低最早應用的埋地管線外防腐層材料是石油瀝青和煤焦油。

2.2 陰極保護

陰極保護防腐是一種電化學防腐方法，一般與涂料絕緣防腐結合使用，效果顯著。陰極保護有兩種方法，犧牲陽極法和外加電流法。

2.2.1 犧牲陽極法

在待保護的金屬管道上連接一種電位更低的金屬或合金，形成一個新的腐蝕電池。適用于對電流需要量很小的裸管或有涂層管道的外露部位提供陰極保護。常用的犧牲陽極材料有鎂基合金、鋁基合金、鋅基合金三大類。

2.2.2 外加電流法

將被保護管道與外加的直流電源的負極相連，把另一輔助陽極接到電源的正極，外加電流在管道和輔助陽極間建立較大的電位差。優點是可給較大的保護電流，保護距離長，便于調節電流和電壓，使用范圍廣。主要適用于長輸管道以及當雜散電流產生的管地電位變化超過犧牲陽極的保護能力時，在許多場合下兩種方法配合使用。外加電流陽極可選用石墨、高硅鑄鐵、鑄鐵、碳鋼、磁性氧化鐵、鉛銀合金或廢鋼材。在選擇犧牲陽極法還是外加電流法時，要考慮干擾問題，附近是否有工業電源、土壤電阻率、施工可行性和經濟性等因素。

2.3 連接線

通過連接線，控制雜散電流是另一種防腐蝕辦法。由于輸油管線不是獨自存在的，來自它附近的公共設施、市政管道及附近的陰極保護系統的雜散電流，會對管線造成一定的腐蝕。所以應恰當使用連接線，為電流提供低電阻通道，防止穿過受到陰極保護管道的輔助構筑物和外界管道發生電解腐蝕。具體根據我國《埋地鋼質管道直流排流保護技術標準》的規定：當管道上任意點的管地電位 (以附近大地為基準所測的管道對地的電位)正向偏移100mV，或管道附近土壤的電位梯度大于2.5mV/m時，管道應及時采取直流排流保護或其它防護措施。所謂直流排流保護就是把管道與電力鐵路變電所中的負極或回歸線(鐵軌)，用導線直接連接起來，以把管道中流動的雜散電流直接流回 (不再經大地)至電力鐵路的回歸線(鐵軌等)。

3 管道防腐層改進措施

3.1 管道補焊

根據管道檢測及開挖檢查情況，依據行業標準，每年定期對腐蝕嚴重管段進行補焊加固，重新進行特加強級瀝青玻璃布防腐處理。

3.2 重點部位改造

對埋地長輸管道，在彎頭、轉角、穿跨越部位采取改造措施(固定墩、套管)。管道防腐施工中，加強防腐層施工質量的監督、驗收。在管道運行過程中，重點加強對上述部位的監控。

3.3 強制檢測

管道防腐層破損面積與管道表面積相比比較小，而這些破損點又是腐蝕電流流動的通道，管道的腐蝕量與漏失電流密度成正比，防腐層破損處腐蝕穿孔率很高。利用地下管道檢漏儀檢測防腐層缺陷，對防腐層破損點及時進行修復，防止管道腐蝕的進一步發展。

3.4 增設犧牲陽極

對于距離陰極保護站遠，外加電流陰極保護效果差的管段，考慮增設犧牲陽極進行保護。由于鎂犧牲陽極自腐蝕問題且價格較高，鋁犧牲陽極失效快，建議使用鋅合金陽極，價格比較便宜，性能也比較穩定。

3.5 其他措施

加強輸油管道巡線工作，及時制止輸油管道上的違章施工，避免對輸油管道防腐層造成破壞。加強打擊輸油管道盜油犯罪，降低輸油管道因盜油造成的損失及防腐層破壞。

[1]王洋，石斌，滿明石，李春偉.輸油管道腐蝕種類及防腐辦法[J].中國新技術新產品，2009.12.25.