油气站场埋地管网腐蚀控制技术.pdf

第 4 6卷第 2期 2 0 0 9年 4月 化工设备与管道 P R O C E S S E Q U I P ME N T P I P I N G Vo 1 ． 4 6 No ． 2 Apr ． 2 0 09 油气 站场埋地管 网腐蚀控 制技术 阎庆玲 ， 陈洪源， 赵君， 张丰， 腾延平， 罗鹏 ， 刘玲莉 中国石油管道研究中心， 河北 廊坊0 6 5 0 0 0 摘 要 在介绍 了国 内外油气站 场埋地管道的腐蚀及控制情 况的基础 上 ， 分析 了站场埋地 管道腐蚀 的主要原 因， 制 订了相应的腐蚀控制对策； 并根据我国站场腐蚀的具体情况， 从表面处理、 防腐设计等角度对优化站场管道防腐层 提 出了相应的建议 。 关键词 油气站 场 ； 埋地 管道 ； 腐蚀控制 ； 防腐层 中图分类号 T Q 0 5 0 ． 9 6 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 9 3 2 8 1 2 0 0 9 0 2 - 0 0 5 9 - 0 3 Co r r o s i o n Co n t r o l Te c hn o l o g y o f Un de r g r o u nd Pi p e l i ne o n Oi l a nd Ga s S t a t i o n Y AN Qi n g - l i n g ， C HE N Ho n g - y u a n， Z H AO J u n， Z HA NG F e n g ， TENG Yan- p i ng，LUO Pe ng，LI U Li ng- l i P e t r o C h i n a P i p e l i n e R D C e n t e r ， L a n g f a n g 0 6 5 0 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t Ba s e d o n t he c o r r o s i o n i nv e s t i g a t i o n o f a nt ic o r r o s i o n c o a t i ng S pr o p e r t i e s o n o i l a nd g a s s t a t i o n u nd e r g r o u nd pi pe l i ne， t h e g a p o f c o r r o s i o n c o nt r o l i n Ch i n a a nd o v e r s e a s we r e a n a l ys e d．Th e un q ua l i fie d r e a s o n s o f a nt ic o rro s i o n c o a t i n g S p r o p er t i e s we r e a n a l y s i z e d，a n d o pt i mi z e d pr o g r a m f o r a s s u r i n g a n t ic o rro s i o n pr o p e r t i e s we r e p u t f o r wa r d． Ke y wo r ds o i l a n d g a s s t a t i on； u n de r g r o un d p i p e l i n e； c o r r os i o n c o n t r o l ； a n t ic o r r o s i o n c o a t i n g 油气站场管网存在 口径不一 、 弯头众多 、 直管段 较短的特点 ， 相对于干线管道 ， 站场管道 特别是埋 地管道 的腐蚀控制要复杂得 多， 其腐蚀 问题也 更 为突出。近两年来 ， 中国石油天然气管道公司部分 输油气站场埋地管网先后发现 了较为严重的腐蚀 ， 威胁着管网的安全运行 。 1 腐蚀情况 美国 管道 安 全 办 公 室 t h e O ffic e o f P i p e l i n e S a f e t y， O P S 统计的 1 9 9 7～ 2 0 0 1 年管道泄漏事故的 数据表明， 平均每年有 1 5 4起事故发生 ， 由于腐蚀原 因造成的泄漏事 故在 2 6 ％左 右 见 图 1 ， 其 中有 6 7 ％发生在罐区和泵站 。 统计数据。但 2 0 0 7年在对 1 2个油气站场的抽样开 挖调查 中发现有 6 1 ． 5 ％ 的埋地管道 出现 了轻微 腐 蚀 ， 腐蚀形势严峻。 2腐蚀控 制情 况 表 1 为 国内外 油气 站场埋 地管 道 一3 0～8 0 ℃ 防腐层材料 的对 比结果。在 防腐 层材料方面 ， 建设于 2 0世纪 9 0年代 以前的国内站场管 网的防腐 涂层仍采用挥发性溶剂含量很 高 3 0 ％ ～4 0 ％ 的 溶剂型涂料 ， 例如环氧煤沥青 、 石油沥青 、 漆酚等 ， 溶 剂的挥发会对环境造成 很大的污染 ， 而且易产生针 孔等涂层缺陷 ； 国外管道通常采用挥发性溶剂含量 很少的高固体份涂料或不含挥发性溶剂的无溶剂涂 料 ， 更加注重环保 ， 而且涂层缺陷少。国内防腐材料 的品种较少 ， 所生产的防腐涂料配方 中通常只含有 一 种成膜材料 ， 涂层 的综合性能较差 ； 国外防腐层的 种类则更为多样化 ， 例如， 粘弹体 、 矿脂胶粘带在国内 很少使用 ， 所选用的涂料多为同时含有几种不同成膜 材料的改性涂料 ， 例如环氧改型聚氨酯涂料 ， 从性 能 上取长补短， 技术含量高， 综合性能优异 。在保温材 图 1 9 9 7 2 0 0 1 年 管 道 泄 露 事 故 原 因 o P s ； 士 。 主 要 从 事 管 道 到 目前为止 ， 尚未检索到国内关于站场腐蚀 的 腐蚀方向的研究工作。 ，O ， O 0 0 ，O O 。。 。 6 0 化 设备与管道 第 4 6卷第 2期 料方面 ， 国内站场管道保温材料以硬质聚氨酯泡沫塑 料为主 ； 发达国家管道保温材料除使用聚氨酯泡沫塑 方便的聚乙烯 、 泡沫玻璃 、 人造矿物纤维等材料。国 内外在管道防护层方面的差别不大， 主要采用聚乙烯 料外， 还使用保温防水性能好 、 导热系数低 、 施工维修 缠带、 聚丙烯缠带等作为外防护材料。 表 1 油气站场埋地管道防腐层材料 在防腐层的设计方面， 国内管道 的防腐涂层通 常采用同一成膜物体系 、 单一的涂层结构 ； 国外管道 涂层体系通常 由底涂层 、 中间过 渡涂层 、 外涂层构 成 ， 并且采用多成膜物体系的复合涂层结构。在保 温管道结构设计上 ， 国外更注重材料问的配伍性 、 密 封性。2 0世纪 8 0年代以前 ， 国内站场保温管道多 数没有涂敷防腐层 ， 只采用保温 、 外防护结构 ， 材料 的密封性很差。近年国内站场管道保温结构多数为 环氧树脂／ 煤焦油防腐涂层 聚氨酯泡沫保温层 聚乙烯缠带／ 镀锌铁板防护层结构 ； 国外保温管道在 各层结构之间 ， 常常添加一层热熔粘合剂 如氯丁 粘合剂 ， 使钢管 、 防腐层 、 保温层 和保护层合为一 体 ， 构成牢固的“ 三防体系”， 极大地提高了管道 的 防腐保温效果。 在 阴极保护方面 ， 国内油气站场埋地管网多数 仅采用防腐涂层保护 ， 虽有少数站场采用牺牲 阳极 的办法对部分埋地管道实施区域性 阴极保护 ， 但效 果不是很好 。美国联邦法规规定 ， 自2 0 0 3年 1 2 月 2 9日起， 所有涂敷外防腐层的卸油罐区域和站场 埋地管道都必须实施区域性阴极保护措施。 由以上分析可以发现 ， 与发达 国家相 比， 国内站 场管道的腐蚀控制技术仍存在很大差距。 3腐蚀原因分析 分析站场埋地管道的腐蚀原网， 除了防腐层年 久失效 、 材料落后 、 设计不合理 、 施工不合格 、 维修不 及时等原因外 ， 涂装方式在一定程度上 也影响到 防 腐层的质量和效能。由于输油气站场管网的口径不 一 ，直管段较短 ， 很难进行工厂预制 ， 大多不得不采 用现场涂覆的涂装方式 ， 涂装质量或多或少受到现 场作业的影响， 涂层厚度不均 ， 容易产生针孑 L 等涂层 缺陷； 同时站场管道弯管和焊缝较多 ， 表面处理难度 很大， 很难达到标准要求 ， 容易产生表面处理死角 ， 大大降低了涂层对钢管的附着性 ， 涂层容易剥离 、 脱 落 ； 管道 特别是保温管道 防腐保温层的整体密封 性 、 材料间的配伍性存在缺陷 ， 也是造成管道腐蚀的 一 个重要 原 。 阴极保护不到位 ， 站场未实施 区域性 阴极保护 或区域 阴极保护系统未发挥有效作用 ， 也是引发腐 蚀的主要原 因。站场埋地或接地金属结构密集 布 置 ， 实施有效的阴极保护有一定难度 ， 多数站场埋地 管网没有实施 阴极保护 ； 虽然有少部分站场管 网实 施了区域性阴极保护措施 ， 但 由于存在干扰和阴极 屏蔽等原因， 使得有些部位的阴极保护不能完全发 挥作用， 这也是造成埋地管网腐蚀的原因之一。 4 腐蚀控制对策 控制站场管道的腐蚀， 可 以从施加区域性 阴极 保护和优化防腐层两方面人手。 由于输油气站场管道多为现场涂装 ， 防腐层质 量受人为因素及客观条件所限， 容易产生缺 陷。埋 地管道的防腐层一旦破损 ， 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 ， 建议对站区埋地管网实施区域性阴极保护。 优化防腐层 ， 可以从严格施工要求 、 严格防腐材 料的选材 、 优化防腐层结构设计和提高防腐等级几 方面人手。 严格防腐层施工 ， 首先应提高涂敷前管体的表 面处理质量 ， 对管体进行表面处理应以机械喷砂除 锈为主， 对于喷砂死角 ， 可以辅 以手工除锈方式 ； 处 理后 的管体表面应保证无油污 、 灰尘 ， 除锈质量应同 时达到标准 涂装前钢 材表面锈蚀等级 和除锈 等 级 及产品技 术规格书 的要求， 表面处理等级至少 应达到 S a 2 ． 5以上， 锚纹深度最好在 4 0～ 7 0 L L m之 2 0 0 9年 4月 阎庆玲 ， 等 ．油 气站场埋地 管网腐蚀控制技 术 6 1 间。其次 ， 应保证 在管体表 面温度 高于露点温度 3 ℃以上 、 相对湿度低 于 8 0 ％ 、 环境 温度 高于 0 o C或 低于 5 0℃条件下方进行防腐施工。再者 ， 除锈合格 的表面应在 6 h内涂敷涂层 ； 为了防止涂层起泡 ， 涂 层的干膜厚度不宜高于 1 ． 4 mm。 用于站场管道防腐层 的材料 ， 除 了具有 良好的 防腐绝缘和粘结性 能外 ， 还应具有 良好 的耐阴极剥 离性 ， 市场上的防腐材料 的品种很多 ， 应结合使用条 件和施工情况对材料进行优选 ， 对 防腐层的性 能指 标值可以提出明确要求。涂层对钢材的粘结性最低 应为 1 级 ； 可参考国外相关标准 ， 要求提供防腐层 的 高温长期 阴极剥离指标 ， 例如 ， 防腐层 6 5 c 【 、 2 8 d的 阴极剥离应低于 1 0 mi l l ； 为 了保证防腐 层的防腐性 能， 可要求提供防腐层 的高温耐化学性 和老化性指 标 ， 例 如将 防腐 层浸 泡在 1 0 ％ H S O 8 0 o C， 3 0 0 h 、 1 0 ％ N a O H 8 0 ℃ ， 3 0 0 h 、 3 ． 5 ％ N a C 1 6 0 ℃ ， 6 0 d 中表面应无变化 ， 经过 1 0 0 0 h的湿热试验和 盐雾试验， 防腐层表面应无明显变化 。 针对不 同的腐蚀环境 ， 可以设计采用不 同的防 腐层结构 ， 例如在地下水 位低 的沙土 、 粘土地 区， 无 溶剂环氧 、 聚乙烯胶粘带 、 聚丙烯纤维增强胶粘带和 无溶剂环氧玻璃钢 防腐层都可 以采用 ； 在地下水位 低的沙砾土质地区， 应尽量选择抗划伤 的聚乙烯胶 粘带 、 聚丙烯纤维增强胶粘带或无溶剂环氧玻璃钢 防腐层 ， 最好不要单独选用防腐涂层 ； 地下水位高的 沙土 、 粘土地区则不宜选用耐水性较 差的聚乙烯胶 粘带和聚丙烯纤维增强胶粘带 ， 最好选用无溶剂环 氧防腐层 ； 地下水位高 的沙砾土质地 区可以选用无 溶剂环氧和聚丙烯纤维增强胶带的复合结构 。 进行防腐层设 计施工时 ， 可根据情况适当提高 防腐层的防腐等级 。对于土壤腐蚀等级为弱 的消防 等辅助管道可以采用普通级防腐 ； 土壤腐蚀等级为 弱的工艺管道以及土壤腐蚀等级为 中以上的消防等 辅助管道 ， 应适当增加防腐等级 ， 防腐层防腐等级设 为加强级 ； 对于土壤腐蚀等级为中以上的工艺管道 、 绝缘法兰两侧 1 0 m内的管道以及地质状况恶劣 的 沙漠 、 潮湿以及地下水位高地区的管道 ， 建议采用加 强级 以上防腐 。 5 建议 近十几年来 ， 我 国油气管道站场管 网的腐蚀控 制虽然取得了很大的进展 ， 但是 ， 由于种种原因造成 的腐蚀穿孔事故仍时有发生 ， 针对我国站场管 网的 腐蚀现状 ， 提出以下几条建议。 1 鉴于国内站场管道防腐层材料的性能与先 进 国家防腐材料 的性能相 比仍存在一定差距 ， 建议 进一步引进 、 开发性能优异 ， 适合 于站场施工的新型 管道 防腐材料和修复技术。 2 在对站区埋地管网实施 区域性阴极保护的 基础上 ， 建议加强对专业技术人员的培养 ， 提高管理 质量 参 考 文 献 [ I ] C h e r y l J ．T r e n c h ． ．R e p o r t o f A s s o c i a t i o n o f O i l P i p e L i n e s a n d t h e A me ri c a n P e t r o l e u m I n s t i t u t e [ R] ， 2 0 0 3 ． [ 2 ]4 9 C F R 1 9 5 ．T r a n s p o rt a t i o n o f Ha z a r d o u s L i q u i d s b y P i p e l i n e [ S ] ， U． S ．G o v e r n m e n t P r i n t i n g O ffic e v i a G P O A c c e s s ， 2 0 0 3 法 国 OR AP I 集 团创新成果 纳米润滑剂 N AN OL UB RI C AN T⑨ O R A P I 集团是专业维护和生产领域开发的企业， 尤其是石 油和天然气工业的维护和生产领域 开发消耗 性技术产品的企业。该集 团向市场推 出尖端的创新 系列产品 N A N O L U B R I C A N T 米润滑剂。 这种用于机械维护的新 系列产品在世界上还属独一无二 ， 以钨的纳米粒子技术为基础 WS 2 。这种润 滑剂 比传 统 的 固体 润 滑剂性 能 更好 磨 擦 系数 更 小 ， 可以耐 受极 端的 压 力。 O R A P I 集 团创立于 1 9 6 8年 ， 以该集 团的商标 O R A P I ，A P P L I E D和 T E S T R O N为标志的产品在八十多个 国家有销售。该集 团为机械 系统的制造、 维修和预防性的维护提供 高技 术性的产品 润滑和油脂 ， 粘接和密 封 ， 防腐蚀 ， 等等 。该公 司还可提供清洗和去污生态产品 钻探 井， 油壳的清洗 ， 地面去污 ， 等等 。 邹晓 文