长输管道腐蚀与防护设计浅析
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天然气长输管道的防腐与防护措施摘要:长输管道常常运送天然气等自然资源,这些管道都要埋入地下,由于他们是钢材料,这对于安全性有一定的保证,然而也存在着腐蚀隐患。
管道埋入地下,面对的地形地质条件是复杂的,钢管会面对不同类型的土壤,因为土壤性质不同,给管道带来的损害程度也不一样。
土壤本身的腐蚀性也有区别,哪怕出现了破损事件也无法立即发现。
维修管道时要投入巨大的土方石,这种资金支出远远超过了新建管道所产生的资金支出,假如还想压降由于维修而引起的工时损耗,在铺设管道时就一定要重点做好防腐工作。
关键词:天然气;长输管道;防腐;措施1长输管线腐蚀问题的原因1.1管线自身问题对于长输管道,一般采用钢管,虽然非金属含量比较高,但其中的硫、磷含量容易产生腐蚀。
在钢管施工过程中,受工艺和工艺的影响,经常会出现管孔、微裂纹等缺陷,如果这样的管道埋在地下,很可能会出现开裂、腐蚀等问题。
1.2地质环境的影响对于长输管道来说,埋地管道的地质环境与管道腐蚀有着密切的关系,常见的腐蚀问题有细菌腐蚀、杂散电流腐蚀、土壤腐蚀等。
对于细菌腐蚀,主要是指通过氧化还原反应对硫酸盐基管道的腐蚀。
对于土壤等物质,具有离子导电性,可通过与管道材料发生电化学腐蚀反应而引起管道腐蚀。
2长输管道防腐对策2.1防腐层的对策防腐层可以在长输管道外部位置涂抹防腐原料,所以构成保护层,减少长输管道输送介质过程中造成腐蚀的概率。
另外,长输管道内部运送的天然气介质内会产生大量氧化物质,其会在一定程度上腐蚀管道。
因为防腐层内含有大量防腐材料,由于施工场所不一样,条件介质存在较大的差异,全面分析其防腐特点,运用非金属物质来覆盖其金属外部物质,从而构成防腐层,进而保护长输管道。
2.2电化学保护针对电化学保护而展开的一系列防腐工作中,阴极保护也即采取添加氧化剂或是通过外加电源的方式来开展极化反应,这就使得金属在性能上表现出钝性,这才能够起到防护的作用;阴极保护,就是把金属的阴极进行极化反应,在这种形式下,金属为阴极,借助于这个阴极来同其他的阴极发生电化学腐蚀,这样就能保护管道出现腐蚀,经常是借助于额外添加电流或牺牲阴极的形式来做到防腐的。
长输管道的腐蚀与防护【摘要】长输管道的防腐是保证管道安全运行的重要手段之一,本文分析了埋地钢质管道的腐蚀因素,论述了管道的防腐技术,提出了今后的研究及发展动向。
【关键词】管道;腐蚀;防腐涂料;阴极保护【中图分类号】tu851【文献标识码】a【文章编号】1674-3954(2011)02-0083-01前言目前,我国石油、天然气资源的输送主要依靠长距离埋地管道来实现,管材一般为钢制螺旋焊管。
由于长输管道均采用埋地方式铺设,穿越地段地形复杂,土壤性质各异,土壤对管道有着不同程度且很强的腐蚀性,漏损处也不易及时发现,且地下管道的维修要进行大量的土方工程,比新建管线还要费工。
因此,长期、安全、平稳的运行是长输管道首要的任务。
如何防止埋地管道的腐蚀破坏长期以来一直是管道工程中的一个重要环节。
一、埋地钢质管道腐蚀因素分析埋地钢质管道发生腐蚀有四大影响因素:即环境、腐蚀防护效果、钢管材质及制造工艺、应力水平。
管道的腐蚀破坏是上述诸因素相互影响的结果。
1、埋地管道所处的环境埋地管道在工作环境下,受着多种腐蚀,主要腐蚀情况有:土壤腐蚀、细菌腐蚀和杂散电流腐蚀。
土壤是具有固、液、气三相的毛细管多孔性的胶质体,土壤的空隙为空气和水所充满,水中含有一定的盐使土壤具有离子导电性;土壤物理化学性质的不均匀性和金属材质的电化学不均匀性,构成了埋地管道的电化学腐蚀条件,从而产生土壤腐蚀。
在一些缺氧的土壤中有细菌参加了腐蚀过程,细菌的作用是参加电极反应将可溶硫酸盐转化氢与铁作用,产生细菌腐蚀。
此种反应因需具备缺氧条件,在低水位、强盐碱的滨海地区,细菌腐蚀不占主导地位。
杂散电流是在地下流动的防护系统设计之外对金属管道产生腐蚀破坏作用的电流,杂散电流腐蚀包括直流杂散电流腐蚀和交流杂散电流腐蚀。
直流杂散电流腐蚀原理与电解腐蚀类似;交流杂散电流是管道附件高压电力线产生的二次感应交流电叠加在管道上形成电化学电池产生电池产生腐蚀,其腐蚀量较小,但集中腐蚀性强。
长输管道外腐蚀检测及防护分析摘要:现阶段,就国内石油天然气行业发展实际情况而言,长输管道易被电化学腐蚀所干扰,较易发生腐蚀等问题。
长输管道作为能源输送的重要一环,其质量与安全运行影响着能源输送的社会经济效益,因而需要加强重视。
在长距离管道输送过程中,管道外腐蚀与防护工作是需要加强重视的地方。
就此,文章结合长输管道外腐蚀以及相关防护措施展开论述,以便能够进一步提升长输管道腐蚀防护水平,确保运输运行稳定安全。
关键词:长输管道;腐蚀;检测;防护引言石油天然气行业是我国的重要能源产业,在促进社会经济发展等方面有着不可替代的作用。
石油行业多涉及到汽油等油品的危险化学品,因此在运营中安全管理是一项非常重要的工作。
而石油天然气输送是相关企业经营中的一个重要环节,管道输送则是一种常用输送形式,但在长管道输送中,受各方面因素影响,管道腐蚀是一个普遍现象,也是安全管理的一个重点。
石油长管道出现腐蚀后如果处理不及时,那么就很可能会导致管道破裂等情况,进而增加安全隐患,甚至出现石油天然气爆炸等安全事故,因此在石油天然气长管道输送中应加强管道外腐蚀防护工作是至关重要的。
1长输管道外腐蚀因素分析1.1金属材料因素就腐蚀特性而言,长输管道的金属性能活泼,一旦失去电子,则易被腐蚀,同时受外界介质制约,金属中的合金元素与腐蚀关系密切。
如双相合金的耐腐蚀性不高,金属的化学稳定性与耐腐蚀性相关,金属表面的光滑度与耐腐蚀度相关,合金组织变化也影响着耐腐蚀性能。
1.2施工或设计不当因素通常石油天然气管道通常埋于地下,所处环境较为复杂,导致管道发生腐蚀的因素较多,但是管道所处环境及自身抗腐蚀性能在一定程度上受施工与设计影响,因此施工或设计不当是导致管道发生腐蚀的重要原因。
在管道施工中,在埋地管道处理上除了要考虑到防止管道破损等问题外,还应考虑到防潮等方面,为管道营造干燥的环境,避免过于潮湿等而导致石油管道加快出现腐蚀的情况。
同时在施工中要注意做好管道本身防腐措施,运用涂防腐层等措施避免管道与土壤等介质长时间直接接触,从而提高管道抗腐蚀能力。
长输管道的腐蚀与防护长输管道的防腐是保证管道安全运行的重要手段之一,本文分析了埋地钢质管道的腐蚀因素,论述了管道的防腐技术,提出了今后的研究及发展动向。
标签管道;腐蚀;防腐涂料;阴极保护前言目前,我国石油、天然气资源的输送主要依靠长距离埋地管道来实现,管材一般为钢制螺旋焊管。
由于长输管道均采用埋地方式铺设,穿越地段地形复杂,土壤性质各异,土壤对管道有着不同程度且很强的腐蚀性,漏损处也不易及时发现,且地下管道的维修要进行大量的土方工程,比新建管线还要费工。
因此,长期、安全、平稳的运行是长输管道首要的任务。
如何防止埋地管道的腐蚀破坏长期以来一直是管道工程中的一个重要环节。
一、埋地钢质管道腐蚀因素分析埋地钢质管道发生腐蚀有四大影响因素:即环境、腐蚀防护效果、钢管材质及制造工艺、应力水平。
管道的腐蚀破坏是上述诸因素相互影响的结果。
1、埋地管道所处的环境埋地管道在工作环境下,受着多种腐蚀,主要腐蚀情况有:土壤腐蚀、细菌腐蚀和杂散电流腐蚀。
土壤是具有固、液、气三相的毛细管多孔性的胶质体,土壤的空隙为空气和水所充满,水中含有一定的盐使土壤具有离子导电性;土壤物理化学性质的不均匀性和金属材质的电化学不均匀性,构成了埋地管道的电化学腐蚀条件,从而产生土壤腐蚀。
在一些缺氧的土壤中有细菌参加了腐蚀过程,细菌的作用是参加电极反应将可溶硫酸盐转化氢与铁作用,产生细菌腐蚀。
此种反应因需具备缺氧条件,在低水位、强盐碱的滨海地区,细菌腐蚀不占主导地位。
杂散电流是在地下流动的防护系统设计之外对金属管道产生腐蚀破坏作用的电流,杂散电流腐蚀包括直流杂散电流腐蚀和交流杂散电流腐蚀。
直流杂散电流腐蚀原理与电解腐蚀类似;交流杂散电流是管道附件高压电力线产生的二次感应交流电叠加在管道上形成电化学电池产生电池产生腐蚀,其腐蚀量较小,但集中腐蚀性强。
2、腐蚀防护效果腐蚀防护是控制管道是否会发生腐蚀破坏的关键因素。
目前管道的腐蚀防护采用了双重措施,即防腐蚀覆盖层与阴极保护。
浅析长输管道设计的质量控制措施长输管道是指用于输送石油、天然气、水等流体介质的管道,通常跨越几百公里的距离。
长输管道设计的质量控制措施是非常重要的,对于保障工程的安全可靠运行、避免环境污染和财产损失具有重要意义。
本文将从设计、施工和运营三个方面对长输管道设计的质量控制措施进行浅析。
一、设计阶段的质量控制措施1.1 管道设计规范长输管道设计应符合国家相关的技术标准和规范,如《石油和天然气工程设计规范》、《城镇燃气输配气工程施工与验收规范》等。
对于特殊工况的长输管道设计,还需具体考虑地质、气候等实际情况,确保设计的合理性和稳定性。
1.2 材料选用长输管道的材料选用直接关系到工程的安全可靠性和使用寿命。
在设计阶段,应严格按照规范要求选择管道材料,考虑介质的性质、压力等因素,保证材料的耐腐蚀、耐压、耐磨损等性能。
1.3 现场勘察和测量设计人员应充分了解工程实际情况,结合地质勘测、地貌、水文等方面的数据,进行现场勘察和测量,确保设计方案的合理性和可行性。
1.4 安全考虑在设计过程中,必须充分考虑管道施工、维护、敷设、检测等环节的安全问题,采取相应的措施和技术手段,确保长输管道的安全性和可靠性。
二、施工阶段的质量控制措施2.1 施工管理在施工过程中,应加强对施工单位的管理,严格按照设计图纸和规范要求进行施工,提高工程的质量和工艺水平。
2.2 材料质量控制在材料采购和使用过程中,对各种管道材料进行严格的质量把关和控制,确保材料的合格率和质量稳定性。
2.3 焊接质量控制对长输管道的焊接工艺和焊口质量进行严格管理和控制,确保焊接接头的牢固和密封性。
2.4 现场监测与验收施工单位应加强对长输管道施工现场的监测和验收,确保施工质量符合设计要求和规范要求。
2.5 安全防护施工现场应加强安全防护工作,确保施工人员的人身安全和工程的安全生产。
三、运营阶段的质量控制措施3.1 定期检测长输管道在运营中应定期进行检测和评估,对管道的腐蚀、变形、泄漏等情况进行监测,及时发现并解决问题。
石油长输管道腐蚀的防护措施在我国,管道是石油运输的主要方式,因为管道具有很多方面的优势,如:经济、节能、实惠、环保等,在我国得到了快速发展。
但是石油管道在长时间的运输过程中,会存在一系列的问题,如:泄漏、腐蚀等,由此看来加强对石油长输管道的防护具有重大的意义。
本文首先论述了加强输油管道防腐蚀工作的重要性,然后叙述了检测管道腐蚀的方法,最后进一步探讨了石油长输管道腐蚀的防护措施,以期为今后的石油长输管道的运行提供保障。
标签:防护;腐蚀;长输管道引言当前,铸铁、钢等铁基金属材料是我国石油长输管道构成的主要材料。
然而在石油长输管道长期运行过程中需要充分的考虑金属材料具有的腐蚀、氧化等劣势。
在长输管道中的腐蚀氧化物会从管壁上掉落,进而对石油的质量造成一定影响,同时为原油的提炼过程增加了相应的难度。
此外,管道外部以及内部中如果出现腐蚀的情况就会使输送管路出现穿孔、裂纹的情况,乃至使管道断裂,既对生产、环境产生了影响,同时给人们的生命安全造成了威胁。
比如,在2013年,青岛市的秦皇岛路与斋堂岛路交口处的中石化输油储运公司潍坊分公司的输油管发生破裂的情况,导致大约1000平方米的路面以及3000平方米的海面出现污染的情况;更加严重的是发生了燃油爆炸导致62人死亡,136人受伤。
所以,深入探讨石油长输管道腐蚀的因素以及防护措施具有重大的现实意义。
一、加强输油管道防腐蚀工作的重要性就目前来看,埋地管道是我国天然气、石油等资源传送的主要方式,其主要是由钢材制作而成。
由于运输石油的管道中有许多时候都是处于复杂性较高的地理环境当中,再加上地下土壤成分之间的差别,导致石油长输管道运输物质的腐蝕性具有较大的差别,因此管道的内外壁都会发生不同程度的腐蚀情况。
如果石油长输管道出现严重的腐蚀情况同时引发穿孔,乃至出现断裂的情况,就会使管道中的油气能源引发重大的泄漏事故,从而对运输工程产生直接的影响,不仅会使能源出现不必要的浪费,同时在一定程度上还会对周边的生态环境产生直接影响,最终使企业产生不必要的经济损失。
长输地埋油气管道腐蚀因素与防护措施摘要:油气管道在实际运行过程中受到油气成分,场所土壤、温度因素的影响,产生不同程度的管道腐蚀现象,进而引发油气泄露、火灾和爆炸等安全事故。
因此,工作人员根据实际情况采用有效的防腐措施,并加强腐蚀监测与管理,以增强油气管道的保护效果,延长其使用年限。
关键词:长输地埋油气管道;腐蚀;防护1长输地埋油气管道防腐工作的重要性输油输气生产现场中的管道腐蚀问题是比较常见的,这与管道运行环境的特殊性有关,因为油气资源本身带有一定的腐蚀性介质,若管道受到外力影响,则管材自身所处的运行环境就更加不利于防腐工作,而油气管道一旦出现泄漏,不仅会对周围的环境造成严重的污染,也会因为油气资源易燃易爆的属性导致危险丛生,使油气企业承受较大的经济损失。
对于油气输送工程中的管道防腐工作的组织与部署,油气企业要重视预防工作,切实满足各项管道的运行要求,为输油、输气管道的正常运行提供有效的保障。
2埋地油气管道的腐蚀因素2.1油气成分油气成分主要包括硫、水和其他杂质,不同成分之间具有较大比例差,针对油气杂质进行分析,氧化性或者酸性杂质都会引起油气管道出现腐蚀问题,油气是二氧化碳、氧和酸氢气体呈现出显著的影响,出现电化学反应的情况下,就会出现腐蚀,对油气管道的使用寿命产生不利影响。
2.2温度油气管道在现实运行过程中,在自身输送的介质温度和外部环境温度都会产生不同程度的转变。
管道初始埋设深度和设计线路对其温度产生较大影响。
温度越高越容易出现腐蚀。
油气管道外壁接触的土壤成分、含水量和周边植被对其产生一定影响,造成其容易出现腐蚀现象。
2.3土壤土壤腐蚀是最为常见的天然气管道腐蚀现象。
天然气管道在铺设中会与含有各类物质成分的土壤直接接触,土壤成分、地质结构、管道金属结构等因素的不同,导致会出现电流电解质与腐蚀性电流,长时间作用下形成土壤腐蚀现象。
土壤中含有水分、空气、盐等物质,且都具备电解质,天然气金属管道在土壤环境中会接触到这些电解质,与之发生反应形成腐蚀电池,腐蚀电池主要有以下两类:微腐蚀电池,天然气管道表面钢结构在众多电解质作用下形成了条件效应,从而产生腐蚀现象。
石油长输管道腐蚀与防护措施石油是当前工业生产、生活、军事等领域的重要能源物资,大量的石油资源通过不同渠道运输到使用目的地,其中管道运输是较为稳定和快捷的运输方式,所以我国兴建了大量的长距离输油管道。
输油管道能够稳定、持续的提供原油运输,但是管道自身的使用环境大多为地下、潮湿、腐蚀性强的环境,导致石油管道比其他管道更容易受到腐蚀作用,腐蚀会缩短管道的使用寿命,并且还会给管道运输带来安全风险。
所以需要探讨石油管道受到腐蚀的影响因素,从而采取针对性的防腐蚀措施来保障石油管道的使用安全。
标签:石油长输管道;腐蚀;防护措施1石油长输管道腐蚀种类1.1化学腐蚀石油中含有的化学物质与金属元素发生化学反应是输油管道内壁发生腐蚀的重要原因。
例如,原油中含有的硫化合物和水、成品油中含有的氧气和水,都能够与铁原子发生反应,生成铁离子或氧化物,从而腐蚀管路内壁。
特别是在硫化氢和水共存的情况下,硫化氢发生解离,解离产物会与管道中的活泼金属元素如铁等发生化学反应生成的硫化物,聚集在金属材料晶界处产生应力,进而使管道产生裂纹,最终发生断裂。
由于石油长输管道敷设路径的地质和化学环境非常复杂,管道外壁的化学腐蚀也不容忽视。
石油长输管道的长度达数百、数千千米,服役过程中要通过各种不同的环境,接触不同的化学物质。
这些物质会与金属元素发生化学反应,从而对管道外壁发生腐蚀。
如酸性条件下,氢离子会与铁原子发生反应;二氧化碳在有水情况下生成碳酸进而和铁原子发生反应,碳酸根离子是硫化物应力开裂的诱因;氧化气氛下,铁原子会与氧气发生反应,生成氧化铁等。
另外,管道自身加工和组装质量也是影响其化学稳定性的原因,其加工过程中残余应力、焊接过程中不均匀加热导致的应力、组织和元素偏析,以及缺陷等,都对长输管道的化学稳定性产生影响。
1.2电化学腐蚀电化学腐蚀是两种物质之间通过电解质形成原电池后引起的氧化还原反应。
这种电化学反应较化学反应更为普遍,速度也更快,对长输管道的破坏也更为严重。
长输天然气管道腐蚀的形成与防护措施摘要:随着我国油气集输技术的快速发展,在当前油气集输系统中阴极保护技术的应用非常广泛,但是由于集输管道通常情况下深埋在地下,在运行过程中会受到多种因素影响,因此不可避免的会导致其防腐层和阴极保护系统产生缺陷。
本文主要就长输天然气管道腐蚀的形成与防护措施进行了分析。
关键词:长输天然气;管道;腐蚀;防护引言长输天然气管道为了有效应对腐蚀问题经常会采取阴极保护技术,这种保护技术本身就有可靠性高、使用寿命长、输出电压电流可调节后期维护便捷等一些优点,但是管道在实际运行过程中由于操作人员对阴极保护系统技术的掌握不够熟练,或者管道运输周边存在杂散电流干扰等,非常容易导致阴极保护系统在运行过程中产生故障。
因此针对长输天然气管道腐蚀的形成与防护措施进行探讨具有重要实践意义。
1长输天然气管道防腐的重要性现阶段,不论国内还是国外,对天然气的需求量都是逐渐增加的状态,其中,天然气已成为不可替代的重要能源。
在这种情况下,在新型的高效的能源未出现前,以及不能进行量产之前,天然气的需求量会不断攀升。
要想切实保证天然气的供给要求,对长输天然气管道进行相应的保护是非常重要的。
虽然近年来在天然气的运输方面,管道属于最为安全、最少损耗天然气的运输方式,但是现阶段,管道事故产生的数量也逐渐上升,证明在管道运输的过程中,也存在缺陷,在此过程中,引起管道事故最为普遍因素就是金属腐蚀。
在实际的管道运输的过程中,管道腐蚀可能造成的危害包括以下几个方面:第一,一旦管道被严重腐蚀,腐蚀的产物将与其中的天然气产生混合,导致天然气当中混入杂质,进而严重影响天然气的质量。
第二,若管道腐蚀非常严重,极有可能造成天然气泄漏,不仅会严重损失天然气资源,而且对于管道公司而言,也将产生严重的财产损失。
第三,若腐蚀的程度达到了可能泄漏的程度,泄漏的天然气将会进入土壤,进而对环境造成严重的污染,而且此类对环境的破坏是不可逆的,在现阶段,环境保护问题日益突出的情况下,对环境的严重污染将严重限制天然气资源的发展。
油气长输管道的腐蚀与防护摘要:油气长输管道是油气储运系统的重要组成部分,腐蚀问题是影响油气长输管道使用寿命和可靠性的最重要因素,也是造成油气管道事故的主要原因之一。
油气管道,特别是大口径、长距离、高压力油气管道的用钢量及投资巨大。
因腐蚀引起的泄漏、管线破裂等事故不但损失重大,抢修困难,还可能引起火灾爆炸及环境污染。
因此,对已有和新建的油气管道的腐蚀控制十分必要。
关键词:长输管道腐蚀问题事故腐蚀控制一、油气管道的腐蚀控制1.油气管道腐蚀控制的基本方法应根据油气管道腐蚀机理不同,所处的环境条件不同,采用相应的腐蚀控制方法。
概括起来有以下几个方面:1.1选用该管道在具体运行条件下的适用钢材和焊接工艺;1.2选用管道防腐层及阴极保护的外防护措施;1.3控制管输流体的成分,如净化处理除去水及酸性组分;1.4使用缓蚀剂控制内腐蚀;1.5选用内防腐涂层;1.6建立腐蚀监控和管理系统;2.油气管道外防腐的方法2.1防腐绝缘层防腐绝缘层是埋地输油管道防腐技术措施中重要的组成部分,它将钢管与外部土壤环境隔绝而起到良好的防腐保护,同时对阴极保护措施的设计、运行和保护效果具有很大的影响。
常用表面防腐材料及涂层有石油沥青、煤焦油陶瓷、聚乙烯胶带,聚乙烯塑料等。
2.2阴极保护管道的阴极保护就是利用外加的牺牲阳极或外加电流,消除管道在土壤中腐蚀原电池的阳极区,使管道成为其中的阴极区,从而受到保护。
阴极保护分为牺牲阳极法与外加电流法两种。
2.3排流保护杂散电流也可能引起管道的电解腐蚀,而且腐蚀强度和范围很大。
但是,利用杂散电流也可以对管道实施阴极保护,即排流保护,有直流排流保护,极性排流保护和强制排流三种。
3.油气管道的内腐蚀防护由于某些天然气中含有h2s和co2、水蒸气或游离水、还存在铁锈及砂土等杂质,可能造成管内壁腐蚀。
可选取耐蚀材料、净化处理管输介质、加入缓蚀剂和选用内防腐涂层的措施。
二、管道覆盖层保护1.管道外防腐层的作用机理金属表面覆盖层能起到装饰、耐磨损及防腐蚀等作用。
收稿日期:2002-10-17。
作者简介:梁艳华,工程师,1991年毕业于石油大学机械系储运专业,主要从事石化储运工艺设计和项目管理工作。
长输管道腐蚀与防护设计浅析梁艳华(天津石化设计院,天津300271) 摘要:以天津石化公司长输管道防护设计为例,介绍了滨海地区埋地管道的强腐蚀特性。
通过对管道腐蚀机理的分析和防护方法的比较,确定了上述地区长输管道腐蚀防护设计的要点。
关键词:滨海地区 长输管道 强腐蚀 防护 阴极保护 设计 金属管道是长输管道工程的核心材料之一,其在工作环境中均会受到不同程度的腐蚀。
腐蚀不仅使金属本身受损失,更重要的是金属结构遭破坏而引起系统停输、停产造成巨额损失或泄漏事故引起环境污染、生态破坏和燃烧、爆炸而周围的生命财产造成难以挽回的损失。
为避免上述情况出现,在工程设计中选择最佳的防护方案显得尤为重要。
以天津石化公司新、老长输管道防护系统统一设计为例,就此分析长输管道在滨海盐碱强腐蚀地区的腐蚀防护设计要点。
1 长输管道状况概述为适应石油化工工业的发展趋势,天津石化公司准备利用港口优势,将生产原料及成品的重点流通方向转向口岸。
为此,打通厂区至天津港南疆码头的输油通道尤为重要。
天津分公司在已有一条 273mm 原油长输管道和一条 219mm 成品油长输管道的基础上,于1995年底到1997年又投资建设了一条 426mm 南疆码头原油库至炼油厂原油长输管线,主要线路走向与已有长输管线平行。
由于建设时间不同步,出现了新老管道腐蚀防护系统相互干扰的矛盾。
2 金属管道腐蚀机理及防护方法2.1 腐蚀机理金属腐蚀根据其机理分为物理腐蚀、化学腐蚀和电化学腐蚀。
物理腐蚀是指单纯的物理溶解作用引起的破坏。
许多金属在与高温溶盐、溶碱、液态金属相接触时会出现这种腐蚀。
化学腐蚀是指金属表面与非电介质直接发生纯化学作用而引起的破坏。
其特点为在一定条件下,非电解质中的氧化剂与金属表面的原子相互作用而形成腐蚀产物,腐蚀过程中电子在金属与氧化剂之间直接传递,没有电流产生。
在实际生产中,单纯化学反应的例子很少见。
电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质发生电化学作用而产生的破坏,其特点在于电的腐蚀历程可分为两个相对独立并可同时进行的过程。
电化学腐蚀是最普遍、最常见的腐蚀,金属在大气、海水和土壤中的腐蚀都属于这种腐蚀。
埋地管道在工作环境下,受着多种腐蚀,主要腐蚀情况有:土壤腐蚀、细菌腐蚀和杂散电流腐蚀。
土壤是具有固、液、气三相的毛细管多孔性的胶质体,土壤的空隙为空气和水所充满,水中含有一定的盐使土壤具有离子导电性;土壤物理化学性质的不均匀性和金属材质的电化学不均匀性,构成了埋地管道的电化学腐蚀条件,从而产生土壤腐蚀。
在一些缺氧的土壤中有细菌(硫酸盐还原菌)参加了腐蚀过程,细菌的作用是参加电极反应将可溶硫酸盐转化为硫化氢与铁作用,产生细菌腐蚀。
此种反应因需具备缺氧条件,在低水位、强盐碱的滨海地区,细菌腐蚀不占主导地位。
杂散电流是在地下流动的防护系统设计之外对金属管道产生腐蚀破坏作用的电流,杂散电流腐蚀包括直流杂散电流腐蚀和交流杂散电流腐蚀。
直流杂散电流腐蚀原理与电解腐蚀类似;交流杂散电流是管道附近高压电力线产生的二次感应交流电叠加在管道腐蚀电化学电池产生的腐蚀,其腐蚀电化学保护・涂料 石油化工腐蚀与防护Petrochemical C orrosion and Protection2002,19(6)・41・量较小,但集中腐蚀性强。
2.2 常用防护方法鉴于地下金属管道短期内的严重锈蚀,国内在管道腐蚀控制方面作了大量工作,并将新建设埋地长输管道防腐蚀保护作为管道设计必不可少的内容列入标准规范。
目前,国内采用的管道防护方法主要有:涂层保护、电化学保护、杂散电流排流保护。
(1)涂层保护:在金属表面覆以防腐绝缘层,使金属与腐蚀环境隔离,无法构成金属电化学腐蚀条件,从而达到保护要求。
管道常用防腐蚀涂层有:石油沥青、环氧煤沥青、聚乙烯胶带、环氧粉末、聚乙烯“夹克”、T 0树脂等,其中以后两种涂层性能为佳。
常用防护涂料的种类和品种相当多,工程中应根据不同的使用环境、性能和要求,同时考虑涂层寿命、价格、施工条件、环保等因素进行选择。
(2)电化学保护:电化学保护分为阳极保护和阴极保护。
阳极保护是使被保护金属处于稳定的钝性状态的一种防护方法,可通过外加电源进行极化或添加氧化剂的方法达到防护目的。
阴极保护是在金属表面通过足够的阴极电流,使金属表面阴极极化,成为电化学腐蚀电池中电位均一的阴极,从而防止管道腐蚀。
阳极保护方法要求金属管道在所处腐蚀环境中具有钝化性,仅适用于强酸、强碱腐蚀环境的容器和管道上。
(3)杂散电流排流保护:用绝缘钨电缆将被保护金属与排流设备连接,将杂散电流引回电气设备或引至地极,从而防止金属腐蚀。
排流保护的方法主要有:直流排流、强制排流和接地排流。
实际工程中,在满足工艺和安全要求的前提下,管道保护方法应根据被保护管道的距离、管道周围环境条件、引接电流难易、工程投资等因素比较选择。
对于同一管路系统,可据实际需要采取一种或多种保护方式。
3 长输管道防护分析3.1 老管道防护效果天津公司两条老输油管( 273mm 原油管和 219mm 成品油管)全长41km ,全线处于滨海地区,管线均埋在盐碱性土壤中。
土壤电阻率在0.4~7.0Ω・m 之间,推算裸管腐蚀率可达0.5mm/a ,属强腐蚀地区,管线采用包覆聚乙烯“黑夹克”防护层和强制电流阴极保护。
聚乙烯外保护层接头处采用电容套补口技术补口,保护层电阻率高达1013Ω・cm ,绝缘效果好、防腐蚀能力强:阴极保护系统在炼油厂和穿越大沽沙河1号井内各设一座阴极保护站,对管线施以外加电流保护,沿线每公里设一个测试桩,对整个系统起到监检作用,管线于1991年建成试运,1992年正式投产,阴极保护系统同期投用。
系统运行初期,保护电流密度控制在0.05mA/m 2,直流电源输出电压约3V 。
运行期间由于土壤及其溶液对管道外保护层不断侵蚀,加上聚乙烯“夹克”自身趋于老化,绝缘层电阻率有所下降,系统阴极保护电流密度逐渐调增,运行满三年,系统保护电流密度增至0.1mA/m 2,直流电源输出电压为4.8~5.1V ,保护系统运行效果良好。
可见,若确保施工质量,“夹克层”外加电流联合保护方法适用于该地区埋地(强盐碱性土壤)管道的保护。
3.2 新管道防护方式的选择426mm 管与原长输管线并行敷设,埋地段长41km ,管径DN400,所处环境与各管线相同。
根据现场调查沿途其他埋地管线对新管线的阴极保护无干扰,而仅与原有旧管道相关。
426管线采用涂层加强制电流阴极保护方式。
管线位于天津东南部地区,途经塘沽、津南、大港三区。
占全线三分之一以上的塘沽区段,管线基本埋置于塘沽盐场晒盐池,处于极度潮湿,强盐碱性土壤中,管道与土壤接触面需做特加强级防护,经比较,次要选用高密度聚乙烯“黑夹克”防腐蚀作为外保护层。
除盐厂段外,线路基本与港塘公路并行,沿途无居民聚居区,没有高压供电网影响,也没有电气化铁路等可产生杂散电流的源头,因此可以排除散电流对管线产生的影响。
新管线除与公司两条老长输管线同路由外,在塘沽区段还与石化码头至天津民航的航煤管线( 325)、渤西油田至石化码头的输转管线、石化码头至新河油库的汽( 219)、柴( 273)油管线平行敷设。
因用地紧张,按规范互不影响的管线间距保持10m 不可能实现,以上7条管线只能靠近敷设。
据调查:汽、柴油管线和输转管线的防护方式为牺牲阳极阴极保护,对并行其它管线无不利影响,而对・24・ 石油化工腐蚀与防护 第19卷 于采用强制电流阴极保护管道的干扰腐蚀,可采取增大牺牲阳极的重量来弥补。
航煤管线的防护方式是强制电流阴极保护加牺牲阳极阴极保护,航煤管道要求腐蚀性小、可靠度高,抗并行强电流阴极保护管道的干扰腐蚀能力极强,对并行管道有一定干扰;但由于其端头阴极保护站置于南疆开发区,负电位沿途衰减,同路由段高于公司已有和新建管道保护电位,对这些管道不形成干扰。
公司已有两条管线的防护方式为强制电流队极保护,管线通过处的土壤电位较周围土壤低,可建立一个阴极电压场,对并行未保护的管道产生干扰腐蚀,对并行已保护管道的保护效果也有一定的削弱,且受并行使用强制电流阴极保护管道的干扰。
新建的 426管道推荐防护方式变为强制电流阴极保护,相互干扰情况与公司已有管线相同。
为消除杂散电流干扰,确保新老管道防腐蚀效果,同时对管道进行特加强级涂层防护。
4 联合阴极保护参数及工艺计算4.1 阴极保护参数(见表1,2,3)表1 基本参数 保护电位/V 初期终期汇流点电位/V覆盖层电阻/Ω・cm钢管电阻/Ω.mm ・-1土壤电阻率/Ω.m电流效率/%21.2020.9021.5010130.1350.4~7.070表2 含铬高硅铸铁辅助阳极参数阳极规格/mm 重量/kg ・只-1消耗量/kg ・a 21埋深/m 含填料阳极/mm阳极地床反电动势/V 阳极接触电阻/Ω16导线电阻/Ω・km -175×1500350.51.5300×170020.011.12表3 管道参数管道材质外径/mm壁厚/mm 保温层材质外保护层材质防腐保温外径/mm 阴极保护长度/m 20号钢2197.0聚安酯泡沫塑料低密度聚乙烯黑夹克402050020号钢2738.0聚安酯泡沫塑料低密度聚乙烯黑夹克402050020号钢42612.0聚安酯泡沫塑料高密度聚乙烯黑夹克60205004.2 工艺计算(见表4)表4 计算过程及结果项目电位差2号井站炼油厂站 公称直径(DN )/mm 200250400200250400 单位纵向电阻/Ω・m -1 2.9×10-52.9×10-52.9×10-52.9×10-52.9×10-5 2.9×10-5初期 保护电流密度/m A ・m 230.0820.0950.140.0820.0950.14 单管保护电流/A 2.062.98 6.992.062.98 6.99 各站保护电流/A 17.1612.03 辅助阳极数量/kg 0.3420350 辅助阳极数量/只1210 阳极接地电阻/Ω0.2550.306 总电阻/Ω0.6710.722 电源输出电压/V 13.811.0 电源计算功率/kW0.340.19・34・ 第6期 梁艳华.长输管道腐蚀与防护设计浅析 续表4项目电位差2号井站炼油厂站后期保护电流密度/m A ・m -10.160.190.280.160.190.28单管保护电流/A 4.125.9613.984.125.9613.98各站保护电流/A 34.3024.06辅助阳极总重/kg 770525辅助阳极数量/只0.62215阳极接地电阻/Ω0.1940.285总电阻/Ω0.160.701电源输出电压/V 23.2419.17电源计算功率/kW 1.140.66电源额定功率/kW 3.01.8(1.5)恒电位仪选型C BH 21(350A/1080V )C BH 21(350A/1080V )5 结论长输管线联合阴极保护系统分别在2号井和供销公司院内各设一个阴极保护站。