压气站埋地管道的腐蚀分析及防护.pdf

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1、个国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2 0 0 2 年学术交流会论文集2 0 0 2 年1 0 月 S o n g G u a n g l i n g . T h e o r e t i c a l a n a l y s i s o f t h e m e a s u r e m e n t o f p o l a r i z a t i o n r e s i s t a n c e i n r e i n f o r c e d c o n c r e t e . C e m . C o n . C o m p . , 2 0 0 0 , 2 2 : 4 0 7 史美 伦. 交流阻抗谱原理

2、及应用. 北京: 国防工 业出 版社， 2 0 0 1 . p 2 9 1 W . H y m e r s . E l e c t r i c a l l y c o n d u c t i v e c o n c r e t e . C o n . C o n s t r . , Ma y 1 9 8 0 : 4 1 1 GK . G l a s s , N .R . B u e n f e l d . T h e i n fl u e n c e o f c h l o r i d e b i n d i n g o n t h e c h l o r i d e i n d u c e

3、d c o r r o s i o n r i s k i n r e i n f o r c e d c o n c r e t e . C o r r o s . S c i . , 2 0 0 0 , 4 2 : 3 2 9 金属腐 蚀电 化学热力学 一 电 位 - -p H图 及其 应用. 化学工 业出 版社， 1 9 9 1 . p 5 6 曹楚南 . 腐蚀电 化学原理. 北京: 化学l - 业出 版社， 1 9 8 5 . p 1 7 2 4l#21#31144 ，飞.J飞1 、乙口70n 4444 r.LfLftrL 压气站埋地管道的腐蚀分析及防护 刘玲莉、刘志刚、张立忠 ( 中

4、国石油管道科技中心，廊幼，0 6 5 0 0 0 5 摘要 对都乌输气管道都善首 站埋地管道腐蚀进行了 调查分析， 根据站区埋地管道的腐蚀特 点，提出了相应的防护对策:改善环境，降低土壤腐蚀性;采用 作 溶剂型涂层材料，减少针 孔产生:取消玻璃布增强材料，确保涂装质量;实施区域阴极保护技术，有效控制埋地管道 策俄 对 腐蚀。 关键词 瞥. 埋 地 管 道 、 腐 LO ld , ，概述 输汕气站管道涉及工艺、消防 叭 、排污等几部分，通常早网状密集敷设，敷设方式包括地上架 空、管沟或直埋。由于结构复杂、功能不一、 材质和日 径各异，且各种管道的敷设长 度通常 较短，很难采用机械化作业线对管线进

5、行防腐涂层预制，人多采用液态涂料现场手工 涂装， 涂层质量在很大程度上受人的因素控制，有些情况下，受客观条件所限，容易产生涂层缺 陷。对于 埋地管道，涂层一Q 破损，如果没有附加阴极保护，管体金属在周围土壤环境作用 下将很快发生腐蚀破坏。 2站区理地管道的腐蚀 2 . 1腐蚀实例 部乌 输气管道工程，站区埋地管网采用环氧煤沥青加强防腐，未设阴极保护。建成投产 不足 5 年， 站区 排污、消防及工艺 管网相继发生腐蚀穿孔。现场开挖检杳发现: 管道防腐涂 层普遍存在破损、剥离;管体金属出现大面积腐蚀，局部严重腐蚀。见表 t o 2 . 2防腐涂层检测结果 外观坪地管道涂层大多露出管体金属腐蚀痕迹，

6、有些管段涂层全部脱落，未脱落的 部分腐蚀严重管段，厚厚的腐蚀产物层将薄薄的涂层拱起，成凹凸不平状;大部分管道涂层 浸漆量不足，现场采样玻璃布网眼明晰可见，部分管段所缠绕的玻璃布未全部浸渍涂料。 2 0 0 2 年 t o 月全国腐蚀电 化学及测试方法专业委员会2 0 0 2 年学术交流会论文集 厚 度根据现场测试 情况， 所有埋地管线涂层厚度均未达到设计要求( 0 . 8 m m ) ， 最大涂 层厚度尚不及设计要求的一华，见表2 0 表 1管壁厚度及腐蚀产物层厚度测试结果 未腐蚀区域管道壁厚 ( m m ) 1 宇号 1234 5 壁厚 6 . 9 06 . 8 76 . 9 46 . 7

7、56 . 8 0 腐蚀区域管道壁)厚 ( m m ) 序号 12 3 I 4 567891 0 壁厚 6 . 0 85 . 3 8 6 . 1 7 5 . 9 6 5 . 7 75 . 8 75 . 7 56 . 0 66 . 2 64 . 9 4 腐蚀产物厚度 ( 。) 序号 12345678 厚度 2 . 7 42 . 9 02 . 5 03 . 0 82 . 0 02 . 5 01 . 3 03 . 9 2 表 2 埋地管道防腐涂层现场检测结果 测点编号涂层厚度 ( m m) 10 . 0 9 50 . 2 2 50 . 1 1 50 . 2 4 5 20 . 1 5 5众1 1 50

8、. 1 8 00 . 2 6 5 30 . 2 6 10 . 1 5 00 . 2 2 00 . 2 8 0 40 . 2 0 00 . 2 4 00 . 2 1 00 31 0 50 . 2 8 00 . 3 4 00 . 2 7 50 31 0 60 . 1 7 50 . 1 0 00 . 00 50 . 1 3 0 电火花检漏根据 S Y J 4 0 4 7 - 9 0 埋地钢质管道环氧煤沥青防腐层施工及验收规范，特加 强级环氧煤沥青防腐涂层的检漏电 压为3 0 0 0 V ，但2 0 0 0 V检测未通过。 2 . 3环境腐蚀性测试 站区地处砾石戈壁，土壤以角砾为主，夹杂粗砂薄层，地表

9、为含盐强胶结克，厚 4 0 - - 7 0 c m，层间含卵石，最大粒径 4 0 c m。该地区干早少雨，土壤较为+燥，地表以下3 .5 m 深度范围内未见地下水。 但站区土壤较为潮湿，主要是因为自 然降水以 及建站初期站区绿化、管道及设各清洗导 致水渗入地下，水泥地坪对土壤中水的蒸发又起到了一定的阻挡作用。尽管近年来己不再采 用水清洗，但开挖发现土壤依然较站外潮湿。站内土壤电阻率也比站外土壤电阻率低许多。 站内外不同地层深度土壤含水量、站内外土壤电阻率测试结果见表3 0 表3 站区内 外士坡含水量、电阻率对比 站内站外 含水量，% 取样深度1 . 8 m取样深度0 . 3 m取样深度0 .

10、3 m 3 . 2 3 83 . 6 6 72 . 6 2 4 土壤电阻率， Q .m 0 -l m0 - 2 m0 -l m0 - 2 m 1 9 . 7 21 7 . 5 81 9 4 . 6 83 8 9 . 3 6 全国腐蚀电化学及测试方法专业委员会 2 0 0 2 年学术交流会论文集2 0 0 2年 1 0月 该地区为盐渍土壤，土壤含盐量极高，站区土壤化学分析见表 4 , 表4站区土 壤化学分析结果 测试项 目 测试结果C l-, % C a“ ,% M g 黔O _42 ,%02 50 0.125 0 069 02 65 H C 0 3 ,% 全盐， % 0 . 0 0 91 51

11、 . 9 7 9 有机质， 叹 0 . 2 2 6PH fA72 1 本次调查通过土壤电阻率、管地自 然电位、电解失重等指标对站区土壤腐蚀性进行测 试，测试结果见表5 。 表 5 土壤腐蚀性测试结果 测试项 目测试结果备注 土壤电阻率，0 m 9 卫里 1 9 了 2I- 2m15 .86现场测试 腐蚀电位， 电解失重， mV/ CS E 9 / 6 V , 2 4 h 0 . 6 4 2 - 4. 6 7 3 7 . 2实验室测试，土壤加水至饱和 十壤腐蚀性评价标准见表6 0 表 6 国内常用的十壤腐蚀性分级标准* 评价指标强较强中较弱N 土壤电阻率 ( n.m) 5 0 含盐量，% ) 0

12、 . 7 50 . 7 5 0 . 10 . 1 - 4. 0 50 . 0 5 - 0 . 0 14 0 - 0 . 1 5 电 解失重 ( g . 2 4 h / 6 V ) 63 - 62 - 31 - 20 -1 * 资料来源:长 光雍等，自 然环境的腐蚀与防护 大气 海水 土 壤，北京:化学I : 业出 版社，1 9 9 7 根据土壤电阻率、及含水量测试结果:站内土壤属中弱腐蚀性土壤，但是十壤含盐量、 电解失重及腐蚀电位测试结果却表明土壤呈强腐蚀性。站区土壤的高含盐量，具备强腐蚀性 条件，但其腐蚀性在很大程度上受土壤含水量影响，一旦降雨或人为因素导致土壤潮湿，就 会造成埋地钢结构的快

13、速腐蚀。 由于该区干早少雨，自 然降水一般只会影响到地表浅层及立管周围土壤，因此地表附近 的钢结构 ( 电缆护管及防静电接地网)及立管腐蚀最为严重。 2 . 4腐蚀产物分析 现场采集腐蚀产物，委托国家钢铁材料测试中心进行分析。 钡 1 试采用扫描电镜和能谱分析钢管腐蚀产物的成分，用 X射线衍射方法分析腐蚀产物上 相结构。腐蚀产物半定量分析结果见表7 e 表7腐蚀产物的半定量分析结果 ( 熏量%) Ca S i I A l I C l N al S M n l F e 位置 11 1 .2 2 . 6 2 .0 一2 2 .9 9 .0 一 ”一 0 .7 6 0 . 4 位置2 1 . 8 0

14、 . 1/ 一 1 .5 / 一 0 .32 . 1 9 4 .3 2 0 0 2年 1 01 1全国腐蚀电化学及测试方法专业委员会 2 0 0 2年学术交流会论文集 X射线衍射分析表明: 腐蚀产物上相为F e O ( O H ) ( 约占6 5 % ) 和F e z O 3 ( 约 片 3 5 % ) 0 腐蚀产物局部含有较多的氯、钠、硅、铝等成分，说明土壤中多种成分参与腐蚀，与十 壤化学分析结果中氯离子、可溶盐的高含量相吻合。氯离子的存在，对金属的孔蚀具有较强 的催化作用，导致埋地管线投产短短五年即发生腐蚀穿孔泄漏。 3 腐蚀防护对策 根据以上分析可以得知:都乌 管道站区埋地管道腐蚀的直接

15、原因是: 站区土壤高含 盐，环境具备强腐蚀性条件，在降雨或人为因素造成的潮湿环境下，对埋地金属极具腐蚀破 坏性; 防腐涂层质量低劣，不能对埋地管道提供应有的保护作用; 没有阴极保护提供 附加保护。 针对站区埋地管道的腐蚀特点，通过改善环境、改进防腐蚀系统设计可达到有效控制腐 蚀的目的。 I .改善环境 十壤潮湿是站区土壤环境呈现强腐蚀特征的主要因素之一，为降低环境腐蚀性，首先应 避免向站区特别是埋地管网区洒水:其次，将站区水泥地坪改为石子或小块瓷砖地坪，提高 透气性，促进土壤中水分的蒸发。 2 .选用合适的涂料品种和涂层结构 .涂层类型 以往站区埋地管网多采用溶剂型涂料，溶剂含量一般为 3 0

16、 - 4 0 %。在涂层固化成膜过程 中，溶剂的挥发容易在涂层中产生针孔，特别是在气温较高的情况下，溶剂挥发过快，导致 涂层针孔增多，涂层绝缘性能下降。而采用无溶剂类液态涂料或固体材料 ( 如缠绕带) 进行 防蚀涂装，可以减少乃至避免针孔产生，改进涂层质量。 . 涂层结构 玻璃布通常作为增强材料与液态涂料在埋地管道配合使用，实际使用中发现，采用玻璃 布作 但无助于提高管道保护水平，反而成为涂层质量的薄弱环节，导致涂层失效、管道腐 蚀。原囚如下: 玻璃布带蜡， 影响 漆料对玻璃布的 侵润，导致层间 粘结不良。因为在纺织 工艺中，玻璃丝要用蜡浸渍才易织成玻璃布，尽管一般都要求对玻璃布进行除蜡，但由

17、于玻 璃布除蜡很困 难，实际上一般都不作处理，即 使处理也很难将蜡彻底清除。 管道缠绕玻璃 布，从外观、厚度很难发现施工质量问题，如果监督不力，极易被施工者偷工减料，形成问 题T程。根据国内数个站场埋地管道的开挖调查，发现普遍存在玻璃布浸溃不良、层间失粘 问题，甚至有的埋地管道只有一层底漆和最外一道面漆，中间赫然缠绕着数层白玻璃布。 鉴于 以上问题，建议站场埋地管道涂层结构中取消玻璃布，通过提高回填要求减低不良 土壤环境对涂层的机械损伤，确保涂层长期完整性。 3 .区 域阴极保护技术 阴极保护与防蚀涂层配合作为有效的腐蚀控制技术已广泛用于长输管道，但由于站场金 属结构涉及众多管网和设备，结构复

18、杂，另有避雷防静电接地系统， 庞大的接地网使得实施 阴极保护较为困难。近年来，区域性阴极保护技术在我国逐渐发展并成熟起来，部分长 输管 道的站区、汕田联合站等相继实施区域性阴极保护技术，取得了较好的保护效果。以都乌输 气管道都善a 站为例，该站区采用外加电流系统对埋地工艺、消防、排污、放空等管网进行 保护，系统运行参数及站区保护电位见表8 , 对区域性阴极保护而言，除接地装置之外，所有埋地金属结构进行防腐蚀涂装以 提供必 要的绝缘是成功保护的前提;防止避雷防静电接地系统和接地设备消耗大量保护电流、消除 全国腐蚀电化学及测试力法专业委员会2 0 0 2 年学术交流会论文集2 0 0 2 年 1

19、0月 金属结构之间的屏蔽是成功保护的关键。 采用阳极性材料如锌合金或镁合金作接地极，对采用钢质或铜质材料的接地极进行改 造，可以 避免保护电流大量消耗;采用深井及/ 或分散布置的阳极地床将有利 J 飞 保护电流的 均匀分布;己 废弃金属结构如原接地网要彻底拆除，少 将其挖出来，否则保护系统会对原位 报废设 施继续提供并不必要的保护，即使已经与保护系统完全断开，仍存在屏蔽问题，IA I 此 如果已经报废，就应彻底拆除 表S 都善首站站区阴极保护系统参数及管道保护电位 恒电 位仪 1 作参数 输 t l: 电 压( V )一W M IP W (A )一给 定 电 位 (-V ) 最高 最 了 氏一

20、最 高最 低1一 最 高.0 f 1 6 . 1 一1 7 .21 7 .0一 1 .2 5 0 I 站区保护电位 测 试 桩 号一测 试 位 置I 保 护 电 位 ， - V ( V s c u / C u s o a ) 信 号桩 高 低 压 区 东 北 角一1 .2 4 1 高 低 压 区 西 北 角一 2一高 低 压 区 东 南 角一1 .0 3 3 高 低 压 区 西 南 角一 一压 缩 机 区 西 南 角一 一压 缩 机 区 西 南 角 1 . 1 4 一压 缩 机 区 西 北 角一 7 压 缩 机 区 东 北 角一 阳极地床接地电阻，4 深井阳极床 浅 埋 阳 极 床 1 # I

21、 #2 # 1 . 51 . 5 “一2 .02 .0 阳极区跨步电 压，V / m 深井阳极床 浅 埋 阳 极 床 1 岸2 # 1 #2 #一3 # 0 . 5 0 .20 . 1 ，一 4结语 与结构相对简单的长输管道腐蚀控制相比，输油气站区理地管道的腐蚀控制要复杂得 多，因此一定要根据当前的施工和管理水平，进行防蚀涂层的材料选型和结构设计，以最大 限度地减少涂层质量缺陷;附加阴极保护对于 有效的腐蚀控制必不可少，但区域性阴极保护 的实施必须解决高度集中的复杂金属结构间的屏蔽问题以及接地系统所造成的电流大量消耗 问题。 第一作者简介:刘玲莉，高级 L 程师，中国石油学会会员、建设部科技委地下管线管理委员会常委， 女，1 9 6 4年生。1 9 8 5年毕业于天津大学金属腐蚀与防护专业， 现任中因石油管道科技研究中心，从事输气 管道腐蚀 J 防护研究技术 1 _ 作. 通联河北省廊坊市金光道5 1 号 中国石油管道科技中心邮 编: 0 6 5 0 0 0 电话: 0 3 1 6 2 1 7 4 2 1 9 . 1 3 7 0 3 2 6 0 9 5 3 ( M P ) E - m a i l : I l l i u p e t r o c h in a . c o m . c n