输油管道腐蚀控制及防腐层大修技术.pdf

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1、2 01 0 第 4期 管 道 技 术 P i p e l i n e T e c h n i q u e ，5 设 各 a n d Eq u i p me n t 2 01 0 No 4 输油管道腐蚀控 制及 防腐层大修技术 沈 红 光 ( 华东管道设计研究院， 江苏徐州2 2 1 0 0 8 ) 摘要 ： 文中总结了引起输油管道局部腐蚀 的主要原 因， 结合 实例详细分析 了输 油管道在 水泥 固定 管墩中及管道在穿跨越公路 、 铁路 、 河流的套管中引起腐蚀 的几种原 因， 并提 出了在水泥 固定墩和套管 中腐蚀控制应注意的问题及采取的措施 ， 介绍了输油管道防腐层大修 工艺和质量控制措

2、施 ， 结合 实际 案例介绍了防腐层大修技术的实际应用， 为相关专业人士提供了参考。 关键词 ： 输油管道 ； 防腐控制 ； 防腐层 ； 大修技术 中图分类号 ： T E 9 8 文献标识码： A 文章编号 ： 1 0 0 4 9 6 1 4 ( 2 0 1 0 ) 0 40 0 4 4 0 3 Oi l Pi p e l i ne Co r r o s i o n Co nt r o l a n d Co a t i ng Re p a i r Te c hn o l o g y S HEN Ho n g g u a n g ( P i p e l i n e De s i g n& Re

3、s e a r c h I n s t i t u t e o f E a s t C h i n a ， X u z h o u 2 2 1 0 0 8 ， C h i n a ) Abs t r ac t ： Th e pa p e r s umma r i z e s t h e r e a s o ns o f o i l p i p e l i n e s l o c a l c o r r o s i o n a n d a n aly z e s i n d e t a i l t he s e v e r a l f a c t o r s t h a t c a u s e

4、p i p e l i n e s c o r r o s i o n i n s u c h c o n d i t i o n s a s p i p e l i n e s i n c e me n t g r o u t e d p i p e p i e r s a n d i n c asi n g s w h i l e c r o s s i n g r o a d s ， r a i l wa y s a n d r i v e r s ； b e s i d e s ， i t p r e s e n t s t h e c o a t i n g c o n t r o

5、l p r o b l e ms a n d p r e c a u t i o n s i n t h e a b o v e - me n t i o n e d c o n d i t i o n s a n d t h e n i n - t r o d u c e s t h e o i l p i p e l i n e c o a t i n g r e p a i r t e c h n o l o g y a n d q u a l i t y c o n t r o l me a s u r e s ； f u r t h e r mo r e ， b a s e d o

6、n p r a c t i c a l c ase s ， i t i l l u s t r a t e s t h e a p p l i c a t i o n s o f c o a t i n g r e p a i r t e c h n o l o gy ， wh i c h p rov i d e s r e f e r e n c e f o r t h e r e l a t e d e n g i n e e rs Ke y wo r d s ： p i p e l i n e ； c o r r o s i o n c o n t r o l ； c o a t i n

7、 g ； o v e r h a u l t e c h n o l o gy 1 输油管道腐蚀原因分析 输油管道在使用过 程中发生的腐 蚀大多为局部 腐蚀。这类腐蚀集 中在金属的一定 区域 ， 其中点腐蚀 最明显 。在对输油管道的腐蚀现象分析中， 主要有几 种状况： 腐蚀电池； 温差腐蚀； 细菌腐蚀； 杂散电流腐 蚀 。 。 2 管道腐蚀控制应注意的问题 2 1 输油管道建设时的质量控制 输油管道首先要考虑腐蚀 控制问题。在选线过 程中， 一般 比较注重管道的走 向、 施工难易程度 、 管道 巡线等因素 ， 往往忽视了如何避免管道腐蚀破坏这个 因素。在管道进行防腐前， 必须对其外观进行仔细检

8、 查 ， 杜绝有缺陷的钢管进人防腐车间。 1 9 8 8年建成投 产 的东辛 输油管道 ， 在使 用 2年 后 ， 位于广饶县城东侧一段约 5 k m的管段多次发生穿 孑 L 漏油事故。在修理过程 中， 发现多处管壁存在较深 的凹坑和凹纹 。有的已经开始腐蚀 ， 有的还未生锈。 经分析， 钢管在防腐前有的已存在硬伤， 一般是 强力碰撞所致。另外， 在对防腐好的管道吊装、 运输 收稿 日期 ： 2 0 1 0 0 3- 0 9 收修改稿 日期 ： 2 0 1 00 32 6 过程中， 用钢丝绳 硬勒也会使管道受 硬伤。所 以， 在 管道的建设过程中， 一定要保证管道的质量。 2 2 固定管墩 中

9、的管段腐蚀与控制 管道的设计 中， 在转弯处 、 管道 的穿 ( 跨) 越处一 般都设有水泥 固定墩。由于管道的焊道较多， 在水泥 固定墩的建设时 ， 防腐质量不高 ， 在管道运行中， 水泥 固定墩 中的管道受伸缩和 电位不同的影响 ， 使腐蚀速 度高于管道的平均腐蚀速度。 例如 ， 孤永东 5 2 9 7 m m输油管道 ， 在 1 9 9 0年 发现引黄六干渠的北侧有漏油现象 ， 经开挖确认油是 从跨越干渠的水泥固定管墩漏出。经对该固定墩清 除后发现 ， 水泥固定管墩中的推力板 的焊道处腐蚀非 常严重 ， 在已基本脱落 的沥青 防腐层 的金属表面呈现 大面积蚀坑 ， 蚀坑裂纹渗漏部位大都在

10、推力板底部焊 缝附近。 2 2 1 造 成腐蚀 的 主要 原 因 ( 1 ) 水泥固定管墩中的推力板和加强板的焊接存 在一定 问题 ， 首先在焊接时焊件就存在锈蚀现象， 焊 件与管壁不相符 ， 中间有 明显空隙， 焊接时没有采用 连续焊 ， 使本 身为 阳极 的焊缝周 围又存在锈 皮和空 第4期 沈红光 ： 输油管道腐蚀控制及防腐层 大修技术 气 ， 极易发生腐蚀。 ( 2 ) 水泥固定管墩中的推力板等焊件在防腐 除锈 时存在一定 问题 。由于沥青玻璃布将 带有氧化皮或 锈的推力板 等焊件 、 管道包扎不严 ， 氧化皮或锈在防 腐层内继续发生氧化腐蚀， 所以该部位比其他管道腐 蚀速度要快得多。

11、 ( 3 ) 水泥固定 管墩 因在室外埋地 ， 施工时造成结 构中有孔 隙， 甚 至出现个别裂纹 ， 水或水溶液从 外部 渗入混凝土结构 ， 导致 固定墩 中的钢管表 面的腐蚀环 境恶化 ， 加剧固定墩上 的钢管 的腐蚀 ， 直至管道发生 穿孔泄漏 ， 原油从固定管墩的缝隙中流 出。 ( 4 ) 固定墩中的钢管绝缘不 良， 使管道接地 ， 保护 电流大量流失 ， 管道 阴极保护失效 ， 也是 固定管墩 中 的钢管腐蚀速度快于其他管段的原 因之一。 2 2 2 固定管墩 中的钢管的腐蚀防护应注意的问题 固定管墩 中的推力板和加强板 的焊接应考虑 材 质的一致性 ， 焊接时应保持焊道和加强板 的平

12、整。水 泥固定管墩上的管段最好在车间里焊接好 ， 在做好 防 腐并用仪器检验合格后再整体运至 现场安装。水 泥 固定管墩在制作过程 中要注意管墩外围的绝缘 ， 制作 时应加防水剂 ， 浇注时注意砂石的清洁 ， 养护时要保 持湿度 。 2 3 输油管道套管中的管段腐蚀与控制 输油管道不可避免地要穿过沟渠 、 河流 、 铁路 、 公 路。上述穿 ( 跨 ) 越段大都采取加套 管的方式 。输油 管道套管 中的管段 也常发生腐蚀穿孔 的事故。孤永 东5 2 9 m m输油管道多次发生穿( 跨) 越套管中腐蚀穿 孔泄 漏 。 综合分析这些套管 中的管段发 生腐 蚀穿孔 的原 因， 主要有 以下几点 ：

13、套 管内的管道 防腐措施不 能保 证质量要求 ， 在套管 内穿插管道时 ， 管道 的防腐层 已 被损坏或在穿插过程 中被损坏； 套管 的两端密封 多数 采用沥青麻 刀， 有的采用点焊挡圈 ， 由于工作管 的热 应力和长年的蠕动 ， 封 口处往往 出现缝 隙， 地下水长 时间的渗透 ， 进入环形 空间， 在套管 内部形成了一个 独立的腐蚀体系， 使工作管遭受腐蚀。 套管段 的腐蚀 问题 ， 引起 了许 多 国家 的普遍关 注， 为避免套管内输油管道发生腐蚀， 美国现行做法 是加厚管壁 ( =1 01 6 m m) 而不设计套管。对 已建 成的管段 ， 尚无成熟 的办法 。对 于控 制套 管段 的

14、腐 蚀 ， 只有从管道建设或更换管段时采取措施最好。并 应注意以下几方面的问题。 ( 1 ) 在建设时 ， 除对套管进行 良好的绝缘外 ， 还必 须保证套 管 中的管道 有 良好 的防腐 绝缘层 ， 避 免短 路。 、 ( 2 ) 在套管与管道中间必须 安装绝缘支架 ， 使套 管壁不能直接压在管道壁上 ， 使管道与管道 的环形空 间保持均匀。 ( 3 ) 对套管 的两端采用 沥青麻刀 的密封装置 ， 除 要做到密实外 ， 还要在套管的两端用绝缘热缩套进行 放水密封 ， 杜绝地下水从套管两侧浸入套管内部。 ( 4 ) 在套管内的管道上安装牺牲 阳极带或在套管 与管道的环形空间充填密封材料。 总之

15、， 固定管墩中管道腐蚀和套管内的管道腐蚀 都与初期施工质量密切相关 ， 要减少固定管墩中和套 管 内管道的腐蚀 ， 首先要把住初期 的施工质量关 ， 其 次要采用一些先进有效 的新工 艺、 新技术。另外 ， 还 要保证阴极保护系统正常有效。 3 防腐层大修技术的实际应用 3 1 工程概况 1 9 9 4年 7月投产的东河塘至轮南输油管道 ， 全长 9 3 8 k m， 采用直缝高频 电阻焊钢管 ， 材质为 X 5 2 ， 管径 3 2 5 6 m m， 设计压力 6 4 M P a 钢管外防腐采用石油 沥青玻璃布特加强级防腐 ( 五油四布一膜 ) ， 厚度 7 m m 阴极保护采用强制 电流和

16、牺牲 阳极联合保护， 全 线在轮南设 置阴极 保护 ， 阳极 区埋设 D 7 51 5 0 0 m m 高硅铸铁阳极棒 3 0根 ， 埋深 2 5 m， 阳极棒 周围用 焦 炭 1 0 0 mm厚包 围， V V型聚氯乙烯电缆 ( S=1 6 m m ) 连接进入接线箱 。从首站开始起 2 4 5 k m处埋设第一 组牺牲阳极 ， 以后每隔 5 0 0 m埋设一组牺牲阳极。 东 一轮线管道于 2 0 0 6年 1月用测量管道内电流 的方法 ， 测得管道防腐层绝缘 电阻率仅为 3 6 0 Q m ， 按规范要求 ， 该管道必须进行防腐层 大修更换。在不 停输 的情况下 ， 对输油管道防腐层大修

17、， 特别是像东 一轮线 ， 地处沙漠边缘 、 戈壁地带 ， 还没有成熟 的施工 经验 。 3 2 输油管道防腐层大修工艺 3 2 1土 方 开挖 东 一轮线 D 3 2 5 6 mm输油管道 ， 原埋深 1 5 m 采用机械和人工联合开挖的方式进行土方开挖 。 ( 1 ) 采用挖掘机沿管线挖沟深至 1 2 m 处 ， 再采 用人工开挖 ， 人工挖土甩到右侧的空段面上 。 ( 2 ) 大修施工以每 2 0 0 m作 为一个施工单元 ， 亦 即每开挖 2 0 0 m管道， 大修 回填完毕后进行下一个 4 6 P i p e l i n e T e c h n i q u e a n d Eq u

18、i p me n t J u 1 2 0 1 0 2 0 0 m的开挖 、 大修 。 ( 3 ) 施工时， 管道挖出时允许悬空长度 8 m 每挖 出 8 m管道 ， 留 2 m 长的支撑土墩 ( 土墩上部也不开 挖) 。分段开挖 ， 分段防腐 。上一段完工回填压实后 ， 再开挖下一段。 ( 4 ) 在石方段和质地较硬的地段 ， 将细熟土 、 沙和 石块分开堆放 ， 以备回填土方时能充分利用 。 3 2 2 管体的清理 ( 1 ) 管线挖出后 ， 首先将原防腐层手工铲除干净。 残留在管体上的沥青 ， 先用柴油擦洗 ， 再用汽油擦净。 对管体有腐蚀的部位， 应做好记录， 然后对管体进行 电动钢丝轮

19、除锈。 ( 2 ) 管体的腐蚀坑 ， 按以下规定补强： 蚀坑深度大 于 1 m m， 腐蚀面积小于 1 c n l 时 ， 采用点焊修补 ； 蚀坑 深度大于 2 mm， 腐蚀 面积大于 1 c l n 时 ， 采用局部钢 板焊补加强 ； 蚀坑深度大于 2 m m， 分布面积大 ， 超过半 个圆的钢管时， 打套袖( 两个半圆) 补强。 ( 3 ) 管体除锈。除锈达 S T 3级 ， 经报验合格后立 即涂刷沥青底漆。 3 2 3 防腐沥青的熬制与涂敷 ( 1 ) 每 2 0 0 m分段施工。 ( 2 ) 选用管道防腐石油沥青和经纬密度 9 9根 c m宽 4 0 0 m m的中碱玻璃布作为施工用原

20、材料。 ( 3 ) 熬制沥青温度控制在 2 3 0 o C左右 ， 最高不能 超过 2 5 0 o C 每天沥青熬制均要有温度测量记录 ， 每 h 测量一次沥青温度。 ( 4 ) 对每天熬好的沥青， 经充分搅拌后取样进行 软化点的检验 ， 并做好检测记录。 ( 5 ) 沥青底漆采用与防腐层牌号相同的沥青和 9 0 # 汽油配制成 ， 其体积 比为 1 ： 2 5 ( 沥青： 汽油) 。 ( 6 ) 用厚 0 7 5 m m的铁皮折成槽形 ， 置 于管沟底 部被防腐钢管正下方 ， 用来盛放浇涂防腐沥青 时溢流 掉下的热沥青 ， 以备重复利用。 ( 7 ) 底漆干燥后方可涂浇第一层热沥青。然后立

21、即缠第一层玻璃 布， 每层热 沥青涂刷必须均匀泡满 ， 玻璃布搭边宽度 2 0 m m ( 8 ) 在悬 空管之间作稳 管支撑用 的土墩管上 部 土壤应保持不挖开 ， 必须在悬空段 防腐完毕 ， 检 查合 格 ， 按规定要求 回填后 ， 方可开挖进行防腐作业。该 段与已防腐 完 的悬 空段 交界 处 防腐搭 接 层应 大 于 1 5 0 mm 3 3质量保证措施 3 3 1 石油沥青防腐层大修的质量标准 ( 1 ) 外观检查。逐根检查管道上、 下和两侧， 表面 应平整， 无气泡 、 皱纹 、 凸瘤等缺陷。 ( 2 ) 厚度检查 。用测厚仪测量管道上 、 下和 两个 侧面 4点 ， 以最薄点为准

22、。厚度检查每 2 0 m 检查一 处 。若 不合 格 ， 加 倍抽 查。再不 合 格 ， 则 判 为不 合 格 。 ( 3 ) 粘结力检查 。用小 刀将 防腐层切成 三角形 4 0 。 左右小 口， 用力拉开破坏处。管表面仍为沥青涂层 覆盖 ， 不得露铁。每 2 0 0 m管段切一个 口， 如不合格 ， 再切两点 ， 若其 中一点仍不合格时 ， 则判为不合格并 返 工 。 3 3 2 沥青防腐层 电火花检漏 采用 2 2 k V电压检查针孔 ， 以不打火花为合格 ， 有 针孔 的要进行修补 ， 并做好“ 电火花检漏记录” 。 4结束语 东 一轮线输油管道防腐层大修施工完毕 ， 对大修 后的管线

23、用测量管道内电流的方法 ， 测得管道 防腐层 绝缘电阻率为1 2 0 0 0 Q m ； 采用阳极站可控硅恒 电 位仪测量阴极保护电位， 电位值为 一 1 0 5 V 这两项指 标均达到 了规范所规定 的优级标准。东 一轮线不停 产输油管道防腐层大修技术的成功应用， 为今后此类 项 目的施工提供了宝贵的经验 。 参考文献 ： 1 S Y T 5 9 l 8 9 4 埋地钢质管道沥青防腐层大修理技术 规定 2 刘平平， 孙为民 埋地输油管道的腐蚀及防护 中外企业 家 ， 2 0 0 8 ( 2 ) ： 6 66 7 作者简介： 沈红光( 1 9 7 5 一) ， 工程师， 从事长输管道线路规划设 计 工作 。 ( 上接第 2 2页) 通过在新疆某油田的实际应用 ， 表 明该方法简单 易行 ， 可作为超量程计量误差解决方案的参考 。 参 考文献 ： 1 李长俊 天然气管道输送北京： 石油工业出版社， 2 0 0 0 2 苏欣 ， 章磊， 刘佳， 等S P S与 T G N E T在天然气管网仿真 中应用与认识天然气与石油 ， 2 0 0 9， 2 7 ( 1 ) ： 1 4 3 G B 5 0 3 5 0 -2 0 0 5 油气集输设计规范 作者简介： 邹永莉( 1 9 8 l 一) ， 硕士研究生， 主要从事油气集输工 艺理论及技术研究工作。