管道防腐技术在油气储运中的全程控制与应用分析

第一篇：管道防腐技术在油气储运中的全程控制与应用分析

管道防腐技术在油气储运中的全程控制与应用分析

[摘要]油气运输主要依靠管道运输系统，影响管道运输安全的主要因素是管道腐蚀，其中防腐层失效、油气成分、温度等都与管道腐蚀相关，因此需要采取科学的防腐技术，确保管道系?y的安全性。本文对管道腐蚀问题进行了简单分析，然后对防腐工程的质量控制、防腐技术在油气储运中的应用进行了论述，希望能引起相关人士的关注。

[关键词]管道防腐技术；油气储运；全程控制；应用分析

中图分类号：TE988.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）17-0051-01

导言

随着我国经济的不断发展，各行业对能源的需求将不断增加。油气能源分布和需求区域存在很大不平衡性，这就需要建设更加完善的油气储运系统，确保油气运输的安全性和畅通性。管道运输是油气运输的主要形式，而腐蚀是影响管道安全的主要问题，要解决该问题，需要对管道周边环境进行认真勘测，编制合理的施工工艺，严格控制工程质量，确保防腐工程的有效性，保障油气能源的安全运输。

油气储运中管道问题现状分析

目前储运输送管道主要的问题包括设备本身的问题和外部环境的问题，有关部门要对两方面进行全方位的研究和整改。

2.1 内部问题

在储运过程中，最直接的使用媒介就是基础管道，其产生锈蚀的基本原因就在于管道表面原有的防腐蚀涂层失效，没有继续产生基本的保护作用。因为管道使用一段时间后，由于各种因素影响了管道原有的性能，基本的防腐涂层和实体管道产生了分离，涂层没有从根本上保证管道免受空气、水等基本物质的侵蚀，形成管道腐蚀的情况。另外，还有基本油气的问题。我国储运过程中的油气不尽相同，由于不同油气的基本组成不同，导致其基本的性质有所差异，对管道产生的侵蚀作用也具有不可控性。在实际运输过程中，大气中的二氧化碳经过化学反应会生成具有一定酸性的物质。不仅助推了管道的侵蚀，还由于碳酸的电化学特质，形成的离子会对基本的金属物质产生不同程度的破坏，造成管道内壁的锈蚀。除了二氧化碳以外的很多气体还有不同程度的化学分解和合成，这就造成了油气对储运管道的必然侵蚀，如果没有有效可行的办法，腐蚀的程度只会越来越恶化。

2.2 外部问题

随着我国油气输送行业的壮大，输送管道的铺设面积也越来越大，并且周边的基础设施和环境具有一定的地域差异，对管道也会产生不同程度的影响。另外，油气储运工程是一项十分繁杂综合的项目，对于工程质量的监督力度如果没有严格提升的话，中间可能出现的问题会更多。整体工程施工前，是否对实际的管道铺设地质进行排查，是否对整体施工设计进行监管，是否对基本的施工材料进行验收，这些问题都亟待解决。在施工过程中，各要素的监管疏松也不利于储运管道的维护和管理。此外，油气的储运设备深埋在底下的部分会受到土壤的侵蚀，土壤中的基本微生物以及水分也会对管道造成一定的影响；而曝露在外面的部分会受到基本温度的影响。无论是内部还是外部的影响，都会对储运管道造成腐蚀，因此需要给予必要的重视。

强化油气储运中管道防腐技术的策略

关于油气运输管道腐蚀防控技术的强化工作中，应该提高相关部门负责人或管理人员对油气运输管道腐蚀情况的认知，增强油气运输管道防腐工作的重视程度，从而制定相关的策略与方法，降低油气储运管道腐蚀问题对油气运输业带来的损害。

3.1 从材料的源头，对油气运输管道的质量进行有效的控制

油气运输管道的质量不仅关系到整个油气运输事业的发展，也关系到广大人民群众的实际生活。因此，在油气运输管道工程项目正式开工以前，要本着严格认真的态度，对到厂的全部材料，尤其是防腐材料的质量确认工作，要确保防腐材料能够达到工程项目设计当中的标准水平，没有达到要求的材料则给予返厂处理，面对激烈的市场竞争以及油气储运管道腐蚀对管道运输事业产生的影响，务必要确保防腐材料的质量达标，为今后的施工打好基础。此外，在实际的施工过程中，要勤于检查，加强管道工程施工的监管力度。在安装与施工的过程中，必须要按照油气输送管道的工序流程来进行，以免对管道内壁或者外壁造成损伤。为了确保油气运输管道防腐层的质量与完整度，可以对检查中存在的漏洞以及安全隐患进行准确的标记，最后将这些隐患与漏洞进行整理，并将其报予上级有关部门，请求上级部门派遣相关技术人员尽快对安全隐患进行排除，对于存在腐化漏洞的位置要尽快展开抢修，以免造成油气资源的浪费。对于油气运输管道补口处的防腐层处理，可以使用剥离测验法对其进行检查，确保油气输送管道的整体在基础组合焊接前能够始终保持完整与安全。在对防腐层存在问题的部分进行修补时，要使用细致化的操作工艺，在修补施工完成后，要对修补结果进行验收，并检查周围是否还存在其他的问题，以便一次性处理完毕。此外，要特别注意油气运输管道工程项目施工结束后的回填工作，管道回填工作是最容易导致管道防腐层发生脱落的环节，如果在回填的过程中，施工人员未按照相关工作流程进行回填，极有可能导致管道防腐涂层破损，使油气运输管道失去防腐涂层的保护而出现损坏。为了有效的做好管道回填工作，避免此类事件的发生，在回填以前，应该对现场的环境进行适当的整修，确保坑道的平整。然后，将管道铺放的步骤进行分解，并加强对各个步骤的监督与管理，从而确保管道铺放的全部过程在监督和管理下完成，使管道回填的质量得到了有效的保障。

3.2 强化油气储运管道整体涂层防腐技术

随着科技不断发展，许多传统工艺为了适应科技时代的需求进行了技术革命，油气运输管道的防腐技术作为保证油气运输管道正常运行的关键性技术，在现代科技的推动下，逐渐走上了技术强化与更新的道路。以我国目前科技水平来看，熔接环氧技术与聚乙烯防腐技术是应用较广的两大现代化防腐技术。例如：西气东输工程，便是使用了聚乙烯防腐技术对管道进行了相应的防腐处理，并在实际的使用过程中，取得了较为理想的效果。除此之外，化学涂层技术在现阶段虽然没有成为管道防腐涂层技术的主流，但随着时代发展，也逐渐步入了更多人的视野。通过对化学中电化学腐蚀原理的运用，通过牺牲电极中的阳极来保证阴极的金属管道不受腐蚀。

结语

随着我国经济的不断发展，各行业对能源的需求将不断增加。油气能源分布和需求区域存在很大不平衡性，这就需要建设更加完善的油气储运系统，确保油气运输的安全性和畅通性。管道运输是油气运输的主要形式，而腐蚀是影响管道安全的主要问题，要解决该问题，需要对管道周边环境进行认真勘测，编制合理的施工工艺，严格控制工程质量，确保防腐工程的有效性，保障油气能源的安全运输。

参考文献

[1] 王琴，李爽，位陈冬，李志平.油气运输管道中腐蚀问题及防护措施分析[J].中国石油和化工标准与质量，2016，36（13）：92-93.[2] 高娟.油气储运管道防腐技术现状与研究进展探讨[J].石油和化工设备，2016，19（03）：58-60.[3] 李青.油气储运中的管道防腐问题探讨[J].石化技术，2015，22（02）：5.[4] 周良栋，孙建波.油气储运中的管道防腐问题分析[J].中国石油和化工标准与质量，2013，33（16）：110.

第二篇：油气管道腐蚀检测技术与防腐措施初探

油气管道腐蚀检测技术与防腐措施初探

摘 要：天然气与石油资源是一种不可再生能源，在对其进行利用时，通常采取管道运输的方式。管道运输具有明显的优势：成本低、效率高，目前，已经成为油气输送的主要形式。但管道运输受到外界因素和内部因素的双重影响，很容易发生腐蚀现象。本文主要对油气管道腐蚀的类型和机理进行分析，从而提出油气管道腐蚀检测技术和防腐措施，希望减少油气管道的腐蚀现象。

关键词：油气管道；腐蚀检测技术；防腐措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.013

随着油气产业的发展，油气管道输送成为了主要的运输方式。但是在运输过程中，腐蚀现象相对严重，这阻碍了油气管道的使用，甚至会引发安全问题。油气管道腐蚀的直接结果是造成油气泄露，由油气泄露引发的事故的比重较大。为了降低事故的发生率，应该采取防腐措施，并结合油气管道腐蚀检测技术，对油气管道进行综合评价。油气管道腐蚀是油气企业的重点关注问题，也是石油产业发展的难题，因此，需要加大人力、财力、精力，不断对其进行探究，以期解决腐蚀问题。油气管道腐蚀的类型和机理

（1）腐蚀类型。经过调查显示，我国的油气管道的平均使用寿命是有限的，一旦超出期限，便会出现腐蚀等一系列现象。对于油气管道腐蚀来说，它与油气管道的材质息息相关，发生腐蚀现象的本质是油气管道中的某些成分与空气中的元素相互作用而产生的结果。管道腐蚀可分为不同的类型，本文主要以下几种进行探讨：氧气腐蚀，管道的铁与空气中的氧气和水发生氧化作用；H2S腐?g，它是一种弱酸，在酸性条件下，管道很容易发生腐蚀；土壤腐蚀，由于油气管道深埋于地下，长时间受到土壤环境的制约。

（2）腐蚀机理。管道腐蚀的类型与它的腐蚀机理息息相关，一般来说，造成油气管道腐蚀的主要原因是油气管道与周围的环境发生了某种反应。另外，如果管理不当，也会出现腐蚀现象。在进行管道设计时，如果存在质量问题或者未能满足相关标准，在投入使用过程中，会出现严重的问题。油气管道的材质也是产生腐蚀的原因之一，如果油气管道存在着较多的非金属成分，会通过化学反应产生腐蚀现象。与此同时，外界因素如温度、水分达到一定的程度时，会为油气管道腐蚀提供动力。此外，在对管道进行铺设的过程中，如果不能平衡与环境的关系，将会严重影响油气管道的使用。油气管道腐蚀的检测技术分析

2.1 外防腐层检测技术

外防腐层检测是腐蚀检测的关键，外防腐层检测技术的服务对象是油气管道的外防腐层，通过检测，能够直观的体现出油气管道的腐蚀情况。外防腐层检测技术包括多种，本文主要对较为常用的几种进行分析：一，电位梯度法，它主要以信号为载体，一旦发生破损，将会在管道周围形成电源电场，从而确定其位置。它便于操作、可行性和准确度高。二，磁场分布法，这种方法容易受外界因素的干扰，会受到管道的埋藏深度的限制，且测量相对不精确。三，等效电流梯度法，通过增加电流、对比等效电流值进行检测，这种方法的主要缺陷就是很难确定具体的腐蚀部位。四，多频管中电流法（PCM），该方法通过对于狡辩电流梯度法的利用，在管道和大地之间施加某一个频率的正弦电压，并且向待检测的管道发射检测信号电流，然后通过管道上方地面的磁场强度来对于管中电流的变化加以换算，对于管道支线位置和破损缺陷有效地加以判断。

2.2 管体检测技术

管体的检测技术能够直接判断腐蚀情况，一般来说，油气管道深埋于地下，要想对管体进行检测，需要首先明确管体的检测技术。管体检测技术包括三大类：直接检测、内检测、不开挖检测。其中，最为常用的便是直接检测法。直接检测法虽然具有一定的缺陷，但实用性较高。目视法、渗透法的操作性较强、方便，但却受到精确度的限制；而漏磁法虽然能够保证精确度，但不适用于大面积的管道检测。管体检测技术相对较多，在实际检测中，应该根据实际情况选择最优的检测技术，以提高效率和准确度。

2.3 泄露检测技术

泄露是油气管道腐蚀中最为严重的问题，因此，泄露检测技术必不可少。现阶段，泄露检测技术已经成为油气企业和管道制造企业关注的重点，经过长期的研发和调试，检测技术相对成熟，但缺乏一定的标准。直接观察法、电缆法、电流梯度法是最为常用、有效的几种方法。油气管道的防腐措施

3.1 合理选择管道材质

一般来说，管道的材料由钢材组成，在油气输送过程中，会与空气、油气中某些成分发生作用，从而影响管道的质量和运输效率。因此，应该选择合理的管道材质。玻璃钢、塑料的性能相对稳定，且具有环保性。但这两种材质仍然存在一定的缺陷，需要相关人员不断探究，以获取性能稳定、承载力强的新型材料。

3.2 防腐涂层

防腐涂层能够阻止管道的氧化，也是最为有效的防腐措施。防腐涂层主要对油气管道起到保护作用，通常所用的防腐涂层包括以下几种：聚乙烯、非金属、纳米材料。它们的原理相同，都是在管道内、外部位涂不同材质的防腐层，从而阻止油气管道与外界因素和油气的接触，从根本上降低腐蚀现象。

3.3 电化学防腐

管道中产生电流是造成电腐蚀的主要原因，电化学防腐主要是对电流的电势进行改变，从而阻止管道腐蚀的发生。电化学防腐技术主要通过电极对管道进行保护，降低管道端的电子流动，从而实现防腐的目的。总结

油气管道腐蚀检测技术需要以电子技术为基础，它是油气管道评价的主要依据，通过油气管道腐蚀检测技术，能够确定油气管道的腐蚀位置和程度，便于后期的维护和养护。油气管道检测技术的应用大大提高了油气管道运输的效率。目前，油气管道腐蚀检测技术仍然在不断发展，但在检测过程中，仍然会受到相关因素的限制，很大程度地制约了检测技术的应用，因此，需要从多个方面采取防腐措施，以延长油气管道的使用寿命。

参考文献：

[1]谭文捷，郭惠.油气管道腐蚀检测技术研究与应用[J].山东化工，2015，44（02）：98-100.[2]赵鑫.油气管道腐蚀的检测与修复技术[J].炼油与化工，2015（01）：32-34，35.[3]史博，王彦，孙煊等.油气管道腐蚀检测及剩余寿命预测[J].山东工业技术，2015（19）：4.

第三篇：输油管线泄漏监测技术在胜利油田油气管道输送中应用

输油管线泄漏监测技术在胜利油田油气管道输送中应用

发布时间：2005.11.07 阅览次数：1657 作者：曹志阳 单位：

摘要：文章对国内外输油管道泄漏检测方法进行了分析，对油田输油管道防盗监测的方法进行了探讨。针对油田输油管道防盗监测问题，指出了油田输油管道防盗监测系统的关键技术是管道泄漏检测报警及泄漏点的精确定位，并介绍了胜利油田输油管道泄漏监测系统的应用情况。

主题词：输油 管道 泄漏 监测 防盗

泄漏是输油管道运行的主要故障。特别是近年来，输油管道被打孔盗油以及腐蚀穿孔造成泄漏事故屡有发生，严重干扰了正常生产，造成巨大的经济损失，仅胜利油田每年经济损失就高达上千万元。因此，输油管道泄漏监测系统的研究与应用成为油田亟待解决的问题。先进的管道泄漏自动监测技术，可以及时发现泄漏，迅速采取措施，从而大大减少盗油案件发生，减少漏油损失，具有明显的经济效益和社会效益。国内外输油管道泄漏监测技术的现状

输油管道泄漏自动监测技术在国外得到了广泛的应用，美国等发达国家立法要求管道必须采取有效的泄漏监测系统。

输油管道检漏方法主要有三类：生物方法、硬件方法和软件方法。

1.1 生物方法

这是一种传统的泄漏检测方法，主要是用人或经过训练的动物（狗）沿管线行走查看管道附件的异常情况、闻管道中释放出的气味、听声音等，这种方法直接准确，但实时性差，耗费大量的人力。

.2 硬件方法

主要有直观检测器、声学检测器、气体检测器、压力检测器等，直观检测器是利用温度传感器测定泄漏处的温度变化，如用沿管道铺设的多传感器电缆。声学检测器是当泄漏发生时流体流出管道会发出声音，声波按照管道内流体的物理性质决定的速度传播，声音检测器检测出这种波而发现泄漏。如美国休斯顿声学系统公司（ASI）根据此原理研制的声学检漏系统（wavealert），由多组传感器、译码器、无线发射器等组成，天线伸出地面和控制中心联系，这种方法受检测范围的限制必须沿管道安装很多声音传感器。气体检测器则需使用便携式气体采样器沿管道行走，对泄漏的气体进行检测。

1.3 软件方法

它采用由SCADA系统提供的流量、压力、温度等数据，通过流量或压力变化、质量或体积平衡、动力模型和压力点分析软件的方法检测泄漏。国外公司非常重视输油管道的安全运行，管道泄漏监测技术比较成熟，并得到了广泛的应用。壳牌公司经过长期的研究开发生产出了一种商标名称为ATMOS Pine的新型管道泄漏检测系统，ATMOS

Pine是基于统计分析原理而设计出来的，利用优化序列分析法（序列概率比试验法）测定管道进出口流量和压力总体行为变化以检测泄漏，同时兼有先进的图形识别功能。该系统能够检测出1.6kg/s的泄漏而不发生误报警。

目前国内油田长距离输油管道大都没有安装泄漏自动检测系统，主要靠人工沿管线巡视，管线运行数据靠人工读取，这种情况对管道的安全运行十分不利。我国长距离输油管道泄漏监测技术的研究从九十年代开始已有相关报道，但只是近两年才真正取得突破，在生产中发挥作用。清华大学自动化系、天津大学精密仪器学院、北京大学、石油大学等都在这一方面做过研究。如：中洛线（中原—洛阳）濮阳首站到滑县段安装了天津大学研制的管道运行状态及泄漏监测系统（压力波法），东北管道局1993年应用清华大学研制的检漏系统（以负压波法为主，结合压力梯度法）进行了现场试验。管道泄漏监测技术的研究

通过对国内外各种管道泄漏检测技术的分析对比，结合油田输油管道防盗监测的特殊要求，胜利油田油气集输公司等单位组织开展了广泛深入的调查研究。

防盗监测系统的技术关键解决两方面的问题：一是管道泄漏检测的报警，二是泄漏点的精确定位。针对这两项关键技术胜利油田采用的技术思路是：以压力波（负压波）检测法为主，和流量检测法相结合。2.1 系统硬件构成

① 计算机系统:在管道的上下游两端各安装了一套工业控制计算机,用于数据采集及软件处理。

② 一次仪表: 压力变送器 温度变送器 流量传感器

③ 数据传输系统:两套扩频微波设备，用于实时数据传输。

2.2 检漏方法

2.2.1负压波法

当长输管道发生泄漏时，泄漏处由于管道内外的压差，使泄漏处的压力突降，泄漏处周围的液体由于压差的存在向泄漏处补充，在管道内产生负压波动，这样过程从泄漏点向上、下游传播，并以指数律衰减，逐渐归于平静，这种压降波动和正常压力波动大不一样，具有几乎垂直的前缘。管道两端的压力传感器接收管道的瞬变压力信息，而判断泄漏的发生，通过测量泄漏时产生的瞬时压力波到达上游、下游两端的时间差和管道内的压力波的传播速度计算出泄漏点的位置。为了克服噪声干扰，可采用小波变换或相关分析、基于随机变量之间差异程度的kullback信息测度检测等方法对压力信号进行处理。前苏联从20世纪70年代开始研究和使用自动检漏技术，负压波检漏系统的普及，使输油管线泄漏事故减少88%。负压波的传播规律跟管道内的声音、水击波相同，其速度取决于管壁的弹性和液体的压缩性。国内曾经实测过大庆原油管道在平均油温44℃、密度845kg/m3时的水击波传播速度为1029m/s。对于一般原油钢质管道，负压波的速度约为1000～1200m/s，频率范围0.2～20kHz。负压波法对于突发性泄漏比较敏感，能够在3min内检测到，适合于监视犯罪分子在管道上打孔盗油，但是对于缓慢增大的腐蚀渗漏不敏感。

负压波法具有较快的响应速度和较高的定位精度。其定位公式为

上下游分别设置压力测点p1、p2，当管线在X处发生泄漏时，泄漏产生 的负压波即以一定的速度α向两边传播，在t和t+τ0时刻被传感器p1、p2检测到，对压力信号进行相关处理，式中α为波速，L为p1、p2之间的距离

未发生泄漏时，相关系数Φ（τ）维持在某一值附近；当泄漏发生时，Φ（τ）将发生变化，而且当τ＝τ0时，Φ（τ）将达到最大值。

理论上：

解出定位公式如下：

式中：X 泄漏点距首端测压点的距离 m

L 管道全长m

a 压力波在管道介质中的传播速度 m/s

上、下游压力传感器接收压力波的时间差 s

由以上公式可知要实现准确的定位，必须精确的计算压力波在管道介质中的传播速度a和上、下游压力传感器接收压力波的时间差。

① 压力波在管道介质中传播速度的确定

压力波在管道内传播的速度决定于液体的弹性、液体的密度和管材的弹性：

式中 α——管内压力波的传播速度，m/s；

K——液体的体积弹性系数，Pa；

ρ——液体的密度，kg/m ；

E——管材的弹性，Pa；

D——管道的直径，m；

e——管壁厚度，m；

C ——与管道约束条件有关的修正系数；

式中弹性系数K和密度ρ随原油的温度变化而变化，因此，必须考虑温度对负压波波速的影响，对负压波波速进行温度修正。在理论计算的基础上，结合现场反复试验，可以比较准确的确定负压波的波速。

② 压力波时间差 的确定

要确定压力波时间差，必须捕捉到两端压力波下降的拐点，采用有效的信号处理方法是必须的，如：Kullback信息测度法、相关分析法和小波变换法。

③ 模式识别技术的应用

正常的泵、阀、倒罐作业等各种操作也会产生负压波。为了排除这些负压波干扰，在系统中采用了先进的模式识别技术，依据泄漏波与生产作业产生的负压波波形等特征的差别,经过现场反复模拟试验，提高了系统报警准确率,减少了系统误报警。

2.2.2流量检测

管道在正常运行状态下，管道输入和输出流量应该相等，泄漏发生时必然产生流量差，上游泵站的流量增大，下游泵站的流量减少。但是由于管道本身的弹性及流体性质变化等多种因素影响，首末两端的流量变化有一个过渡过程，所以，这种方法精度不高，也不能确定泄漏点的位置。德国的阿尔卑斯管道公司（TAL）原油管道上安装使用了该系统，将超声波流量计，夹合在管道外进行测量，然后根据管道温度、压力变化，计算出管道内总量，一旦出现不平衡，就说明出现泄漏。日本在《石油管道事业法》中也规定使用这种检漏系统，并且规定在30s中检测到泄漏量在80L以上时报警。流量差法不够灵敏，但是可靠性较高，它跟压力波结合使用，可以大大减少误报警。应用效果与推广情况

经过胜利油田组织的专家验收和现场试验，系统达到的主要技术指标：

①最小泄漏量监测灵敏度：单位时间总输量的0.7％；

②报警点定位误差：≦被测管长的2％；

③报警反应时间：≦200秒。

胜利油田输油管道泄漏监测报警系统整体水平在国内居于领先地位，应用效果和推广规模都是较好的，目前胜利油田油气集输公司输油管道上已经推广应用检漏系统，取得了明显的效益，多次抓获盗油破坏分子，有力地打击了盗油犯罪，为油田每年减少经济损失1000多万元，为管道的安全运行提供了保证。

４结论

4.1 采用负压波与流量相结合的方法监测输油管道的泄漏是有效的、可靠的；

4.2 依靠油田局域网进行实时数据传输能够提高泄漏监测系统的反应速度，能够实现全自动的泄漏监测报警与定位；

4.3

在油田输油管道安装管道泄漏监测系统能够确保管道安全运行,明显减少管道盗油事故的发生,具有明显的社会效益和经济效益。

参考文献

1、《管线状态监测与泄漏诊断》 化工自动化与仪表 王桂增等

2、《原油管道泄漏检测与定位》 仪器仪表学报 靳世久等

3、Designing a cost-effective and reliable pipeline

leak-detection system Dr JunZhang Pipes & Pipelines

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4、W Al-Rafai and R J Barnes Underlying the performance

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修大队（一队）

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作者单位：胜利油田海洋石油开发公司

地址：山东省东营市河口区胜利油田海洋石油开发公司维254273

Email：czybh@sina.com

第四篇：油田高分子材料3PE在管道防腐中应用及优缺点

三层PE优缺点及其应用

——石油化工高分子新材料 一、三层PE在国内的使用现状

当前石油、天然气管线外防腐涂层类型大致有石油沥青、环氧粉末、环氧煤焦瓷漆、聚乙烯胶粘带、聚乙烯(PE)等，其中PE防腐涂层为目前国际、大型长输管线选用较多的外防腐涂层。3层PE于80年代初期在欧洲成功地应用于工业管道，广泛应用于施工及敷设环境较苛刻地带及人口稠密度较高的地区，近年来我国新建管道工程，如陕京输气管线、库鄯输气管绂、靖西安输气管线、涩宁兰输气管绂、兰成渝成品油管线及城市管网也大量应用了3层PE外防腐。二、三层PE在世界范围内的价格和使用现状

2004－2008 年，世界长输管道外防腐涂层的使用面积从123.8×106 m2 增加到205.1×106 m2，约增长66%。目前，全球范围内常用的管道外防腐涂层包括：石油沥青、煤焦油磁漆、熔结环氧粉末、三层聚乙烯涂层、三层聚丙烯涂层等。其中：FBE（包括单层FBE 和双层FBE）和3LPE 是涂层市场的主流产品；石油沥青和煤焦油磁漆仍占有一定的市场份额（6%～7%），其应用主要集中在中东和非洲的一些地区。从发展趋势看，3LPE 已经在涂层市场竞争中占据了绝对优势，且其市场份额仍将继续扩大，而FBE 的市场规模则在缓慢萎缩。2004－2009 年，3LPE 的市场份额从61.5% 增加到66.03%，而FBE 的市场份额则从23.33% 降低到19.97%。此间，只有在经济危机爆发前的2008 年，FBE 由于价格优势使其市场份额出现了暂时性的相对增长。FBE和3LPE在全球范围内得到广泛应用，实践证明其具有良好的保护效果，但仍然存在不足之处。FBE 抗冲击性能较差，而3LPE除在应用时有最小厚度要求致使其成本较高外，也可能出现如下问题：不适用于弯头等异型管件和管道补口，补伤处防腐层性能远低于管体防腐层；焊缝处防腐层较薄或与管体之间出现空隙，降低防腐效果；PE层粘结失效对阴极保护电流造成屏蔽。

三、管道防腐基本原理

众所周知，为控制土壤对管道的电化学腐蚀，公认的作法是采用外防腐绝缘涂层和阴极保护联台措施，其中外防腐涂层为主要防腐手段，即在钢管和腐蚀介质之间建立一个绝缘隔离层，避免腐蚀介质和钢管接触，从根本上防止钢管的电化学腐蚀阴极保护作为涂层防腐的辅助手段，为涂层出现缺陷处的钢管外表面提供电化学防护，但在涂层质量不佳时，若采用阴极保护作为主要防腐手段，不单是阴极保护投资和维护费用剧增，而且在管理和维护、保护电流合理分布上都会出现许多难题，尤其是城市，阴极保护建设受很多限制。在选择外防腐涂层时，考虑因素不外乎以下几点：

(1)有效的电绝缘性(2)有效的隔水屏障性

(3)涂敷方法不会对管道性能产生不利影响(4)涂层缺陷最小

(5)与管道表面有良好的附着力(6)能防止针孔随时间扩展

(7)能抵抗装卸管道在储存和安装过程中的损伤(8)能有效地保持绝缘电阻随时间恒定不变(9)优良的抗剥离性能(10)优良的抗化学介质性能(11)补伤容易(12)对环境无毒

其次，人为条件也是应该足够重视的因素，所谓人为条件是指施工单位的质量意识和管道所经过地段、居民的素质等等。野蛮装卸野蛮施工的现象在我国还未杜绝，管线沿线居民对未下沟回填的管道防腐层的人为破坏现象也在一定程度上存在，PE防腐层较强的机械强度恰恰弥补了这一缺陷，特别是在市区内、人口稠密地段，施工时这一优势更加明显。四、三层PE的构造

第一层环氧粉末FBE100um 第二层胶粘剂

AD 170~250um 第三层聚乙烯

PE 2.5~3.7mm。

三种材料融为一体，并与钢管牢固结合形成优良的防腐层。它的全称为熔结环氧/挤塑聚乙烯结构防护层。3PE防腐技术综合了环氧涂层与挤压聚乙烯两种防腐层的优良性能，将环氧涂层的界面特性和耐化学特性与挤压聚烯防腐层的机械保护特性等优点结合起来，从而显著改善了各自的性能。其特点:机械强度高、耐磨损、耐腐蚀、耐热、耐冷、可应用于150度介质中在寒冷地带均适应。因此3PE防腐层是理想的埋地管线外防护层。2PE防腐(二层聚乙烯)管道二层PE防腐结构：

第一层胶粘剂AD 第二层聚乙烯PE 两种材料融为一体,各层厚度同三层PE相同。由此看出区别在于3PE防腐多了一个环氧粉末层，而环氧粉末耐腐蚀性能好、力学性能好、抗阴极剥离强，虽然它有表面处理严格、耐候性差、吸水率偏高等优点，但它适用于埋地管道海底管道，包覆层厚度仅为0.3~0.5毫米，使用寿命可达40至50年。五、三层PE防腐层的优点

(1)防腐性能好。石油沥青、玻璃布是我国6O年代一7O年代的主要产品，但由于其高温软化、低范围脆裂、机械性能低、耐水性能差、易受细菌侵蚀及深根植物穿透等缺点，防腐效果不佳，使用寿命短，而且施工时劳动强度大，对环境污染严重。煤焦油瓷漆在国外曾风行一时，但由于其机械强度低及低温韧性差，特别是对环境污染严重，施工时产生的烟气含有很强的致癌物质，澳大利亚和欧洲各国已明文禁止使用煤焦油瓷漆。环氧粉末涂层在我国得到较多的应用，它具备良好的物化性能，与钢管表面粘结性及耐温性能好，但由于其覆盖层薄而脆，抗外界环境破坏能力差而很少在施工环境恶劣的长距离管道上单独使用。三层PE防腐层克服了上述各种防腐结构的缺点具有良好的物化性能、电绝缘性能、防止和耐化

学侵蚀性能，以及较高的强度、抗冲击性能等，是当今埋地钢质管道外防腐层中最理想的防腐结构。

(2)防腐产品质量稳定。整套设备自动化程度高，关键部位的技术参数均由微机控制和记录，包括管道涂敷速度、挤压温度、挤出速度、钢管温度等，材料利用率高且能在同一工艺参数下加工使用。

(3)质量控制严格。由于机组从预热、抛丸除锈到涂敷、管端打磨均是自动控制，操作人员只需对各项设备、材料供应及质量控制进行监督。(4)造价日趋经济合理。国际3层PE防腐层每 造价接近2O美元。我国在初期引进吸收这种防腐结构时，每平方米造价约108元～l12元人民币。随着设备的国产化、生产人员素质的提高，最近每平方米造价已降至9O元～96元人民币。由于造价逐步的降低，使该防腐层的优势更加明显．大面积应用于陆上、海洋石油天然气管道将是必然的趋势。

再者，一条长输管线的投资费用为管线建设费用与管线运行费用和维修费用之和，保证长输管道在预期的使用寿命内不产生由于外腐蚀而引起的功能损失是对涂层的基本要求。涂层性能不良会导致在管道预期使用寿命内由于涂层失效而带来的维修费用的增加。这个费用肯定超过采用较高级性能涂层增加的初始费用。一条长寿命管线建设中8％ 至10％为防腐费用，采用较低级防腐橡层如沥青防腐其防腐费用约占工程总造价的8％，而采用较高级防腐涂层如PE防腐其防腐费约占工程总造价的10％，而采用PE防腐同等现场状况下石油沥青防腐相比，补伤率约为石油沥青的10％，阴极保护控制范围为石油沥青的4倍，阴极保护建设费为石油沥青5％～1O％，阴极保护长期运行费用为石油沥青的10％，而管线防腐层寿命至少是石油沥青的2倍由于它的．性能可靠，使长输管道的阴极保护站大大减少，保护距离大大加长 陕西一北京线860km，只设了4座阴极保护站，阴极保护效果良好。从阴极保护系统的调试及投产后的运行情况看，整个阴极保护系统的设计和施工是成功的库鄯线全线只需开通3个站即首站阴极保护站、中间站阴极保护站和末站阴极保护站，管线就可以达到阴极保护电位的要求，最低保护电位为(相对于铜～ 硫酸铜参比电极)1．01V，而最高保护电位是1．48V。这说明防腐层质量良好，并且在朴口、阴极保护施工等过程中的施工技术得到了很好的控制成都煤气公司先后在三环路，德阳至成都二期工程中，全线采用了三层PE防腐，经维护单位采用PDL(多频高中电流法)对这两条管线在不加阴极保护装臵、无支方连结情况下进行防腐层的单位体积防腐电阻率进行测定，3层PE的数值为2万至3万个单位，而同期的环氧煤防腐的管线、沥青防腐的方式数值分别为500至400个单位，2 000至6 000个单位，就3层PE良好的防腐性能，设计与技术经济计算认为将PE防腐的管线牺牲阳极保护安臵减少30％ 完全可以．保证管线的防腐性能与管线寿命。六、三层PE防腐层的常见缺陷

三层PE防腐层的缺陷类型总结为三种:

1、三层PE防腐层翘边缺陷;

2、焊缝区三层PE防腐层应力开裂缺陷;

3、三层PE 防腐层表面鼓包与缩孔缺陷。其中三层PE 防腐层翘边缺陷是最常见的缺陷类型, 同时也是最重要的缺陷。主要表现在以下几个方面:

1、整体防腐层翘边。环氧粉末、中间粘结剂与聚乙烯层粘结完整, 但环氧粉末与钢管基体表面脱粘, 形成翘边;

2、中间粘结剂与环氧粉末表面脱粘, 形成翘边;

3、聚乙烯层与中间粘结剂表面脱粘, 形成翘边,也属于防腐层间分层引起的;

4、缠绕工艺成型时, 聚乙烯与聚乙烯层之间的分层;

5、三层防腐层的中间粘结剂或环氧粉末层缺失引起的, 缺失层造成防腐层间粘结缺陷形成翘边;

6、堆放(过程)环境引起防腐层翘边。

七、结论

管线建设外防腐涂层选择从包括预期寿命在内的综台经济评价看，适用性能高、寿命短、但一次费用高的涂层如3层PE防腐与性能低、寿命长、一次性投资费用低的涂层如石油沥青、环氧煤防腐涂层相比，长寿命的工程更为经济安全。特别是在人口稠密的城市地区，三层PE的高机械强度和良好的防腐绝缘性能及与阴极保护良好的匹配性。更成为城市煤气管网建设的首选外防腐涂层。综上所述，从技术上、经济上分析，采用3层防腐是先进的。

【参考文献】

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第五篇：阴极保护工艺在天然气管道防腐中的应用

阴极保护工艺在天然气管道防腐中的应用

（山东实华天然气有限公司 山东青岛）

摘 要：阴极保护技术根据保护电流的供给方式，可分为牺牲阳极法和强制电流法两种保护方法。采用牺牲阳极法的主要优点有：无需外部电源、对外界干扰少、安装维护费用低、无需征地或占用其它建构筑物、保护电流利用率高等。采用管道外防腐绝缘层与阴极保护的联合使用是最经济、最合理的防腐蚀措施。

关键词：长距离；埋地管道；腐蚀原因；防腐绝缘层；阴极保护；联合使用

目前石油、燃气资源的输送主要依靠长距离埋地管道来实现，这些管道埋设于地下，长期受到外部土壤和内部介质的强烈腐蚀而经常发生腐蚀泄漏事故，常常导致管道设备非计划性检修、更换和停产，造成了巨大的直接和间接的经济损失。埋地管线的腐蚀原因主要有：土壤腐蚀、大气腐蚀和生物腐蚀3种。

埋设方式和地形土壤等因素均会对输送石油天然气的资源的管道造成不同程度的腐蚀。防腐技术的应用将能直接降低因腐蚀造成的经济损失。本文首先是介绍了阴极保护系统的设计及管道安装的注意事项，并结合实际工程给出了一套合理的成品油管线阴极保护的施工方案，经计算验证，发现应用效果较佳。

1阴极保护系统设计

1.1阴极保护方法

埋在土壤中的金属管道由于各种原因管道表面将出现阳极区和阴极区，并在阳极区发生局部腐蚀。阴极保护是指将被保护金属（如煤气管道）进行阴极极化，使电位负移到金属表面阳极的平衡电位，消除其化学不均匀性所引起的腐蚀电池，使金属免遭环境介质（如土壤）的腐蚀，即用辅助阳极或牺牲阳极材料的腐蚀来代替被保护管道、设备的腐蚀，从而达到延长被保护管道的使用寿命，提高其安全性和经济性的目的。

阴极保护技术根据保护电流的供给方式，可分为牺牲阳极法和强制电流法两种保护方法。采用牺牲阳极法的主要优点有：无需外部电源、对外界干扰少、安装维护费用低、无需征地或占用其它建构筑物、保护电流利用率高等，因此，特别适合于区域范围较小的埋地钢管的防腐蚀。强制电流法则有保护范围大、适合范围广、激励电势及输出电流高、综合费用低等优点，故适合用于长输管线的防腐。如应用于厂区范围内时，则由于其会产生干扰电流而影响其它管线及建筑物，且还需要征地或占用建筑物，在实施时会带来较大的困难。

1.2设计要点

1.2.1接地电池的设置

电绝缘可以将保护电流限定在一定的范围内，避免相互间的干扰。为了防止绝缘设备遭受雷击及静电火花引起的破坏，在所有安装绝缘设备处各安装一副接地电池。接地电池安装前必须进行检查，在地下水丰富的地方，接地电池容易出现失效、短接的现象。

1.2.2杂散电流的预防措施

杂散电流能使地下管道产生强烈的电化学腐蚀。的行业标准规定，管道附近土壤中电位梯度大于0.5mV/m时认为有干扰的可能，当电位梯度大于2.5mV/m时应考虑采取防护措施。当管道在杂散电流处有1cm2的防腐层破损，且此处有1mA的杂散电流流出时，该处的腐蚀速度将达到12mm/a。在杂散电流干扰严重的地区，可以通过设置排流锌阳极组来减少杂散电流对管道的腐蚀和干扰。

1.2.3穿跨越处的特殊保护

公路和铁路穿越工程，由于承重，需要加设保护套管。理想的套管穿越，是主管道和套管之间两端用软性材料密封和中间安装绝缘支架，管道应与套管保持较好的电绝缘。但在实际工程中，很难做到这一点，出现没有阴极保护电流穿过套管壁流向套管内主管道表面，使得位于套管内的主管道处于自由腐蚀状态，而套管则得到很好保护。因此，在套管内设计安装带状锌阳极保护，在管道上开凿一个合适的焊点，采用铝热焊方式把它焊接到管道上，焊点之间用捆扎胶带固定，每??焊点都要做好防腐处理。带状阳极、输气管道和套管及支撑间，严禁有任何的电接触。

1.3阴极保护设计方案

A（城市）至B（城市）成品油管道工程管道全长为96.8km，管道规格和材质为φ323.9×6.4，L360。管道主要是环氧粉末外防腐层，在穿越段采用三层PE。管道沿线土壤电阻率变化大，最低25.1 Ω？m，最高392.8 Ω？m，一般地段在40～60Ω?m。沿线几处高压输电线路接地与管道距离较近，经过双参比电极法测试，杂散电流的电位梯度为2.8～5.4mV/m。杂散电流干扰严重，管道沿线必须采取锌排流阳极并做牺牲阳极使用。

1.3.1理论计算

根据外加电流的阴极保护的设计规范，需要根据被保护管道的基本数据和选取的阴极保护参数计，算出保护长度、保护电流及所需的保护站数量，在此基础上进行系统设计。基本数据：直径D=323.9mm，壁厚δ=6.4mm，管线全长96.8km。阴极保护参数取值：管道自然电位-0.55V（饱和硫酸铜），管道最低点电位-0.85V（饱和硫酸铜），通电点电位-1.25V（饱和硫酸铜），钢管电阻率ρT=0.166Ω?mm2/m计算结果：将设计参数代入公式计算，得单侧保护长度L=65.93km。根据工程的实际情况，A（城市）至B（城市）全线共设置阴极保护站两个，分别是首站A（城市）和末站B（城市）。管道在穿越段设置带状锌阳极保护，沿线采用牺牲阳极既起到辅助保护，又可以排除管道上杂散电流和静电。

1.3.2牺牲阳极布点的技术和施工要求

牺牲阳极在埋设时，与保护的管道的距离不宜小于0.3m，也不宜大于5m，埋深应与管道埋深相同，并要在冰冻线以下，埋设深度不宜小于1m，且直埋设在潮湿的土壤中，埋设形式可采用立式或卧式，在阳极与保护管道之间，严禁设置其它金属构筑物。牺牲阳极可以通过测试桩与管道连接，目的是为了监测牺牲阳极自身的电化学参数，并且便于检测和掌握阴极保护系统运行后管道被保护状态。阳极的埋设时应提前按比例配制、调匀好填料，装入φ300mm×1000mm的棉或麻布袋中，将经过用铁砂纸打光及表面清洁处理的阳极及时插人填料中心位置并压实，用细原土掺盐分层浇水湿润后回填土。所有的电缆与阳极、铜鼻子的连接采用锡焊，焊接前都要剥去防腐绝缘层，清洁、打光焊接处；在焊接处及电缆的外裸部位必须做好绝缘防腐处理；电缆加PVC保护套管松缓自然埋设，埋深与管道埋深相同。阳极连接管道的电缆颜色应与其它电缆颜色区分开，以便辩认检测。阳极的埋设点必须做永久性标志，永久性标志可以包括周围建筑物。

1.3.3阴极保护系统的运行效果

经过对A（城市）至B（城市）长输管线阴极保护系统工程中的97个测试桩的管道保护电位进行测量，测量结果为-0.95～-1.20V（相对硫酸铜参比电极）。由以上数据可知，A（城市）至B（城市）长输管道对地电位均低于-0.85V（相对硫酸铜参比电极），符合设计和规范的要求。

2阴极保护系统的日常管理

（1）每月测量一次全线管道保护电位，每季度测量一次阳极床接地电阻；（2）每天记录一次阴保间恒电位仪的保护电位、输出电压及输出电流，每月可交换A/B机工作，延长仪器工作寿命；（3）管道电流、电位测试桩注意保护，防止人为破坏，并且每年保养一次；（4）所有测量数据需填写记录表，存档，以便查阅。结束语

本文发现，在阴极保护方法的应用过程中，杂散电流腐蚀一直是阴极保护技术的一个难点，本研究时通过在杂散电流强度超过标准规定的地点都增设阳极来解决这一难题。并结合A（城市）至B（城市）长输管线工程实际案例，经电化学参数测量，验证了阴极保护法的良好防腐效果。

参考文献：

[1] 高鹏.浅谈牺牲阳极阴极保护技术在埋地长输管道中的应用[J].城市建设理论研究：电子版，2015（20）.