管道防腐.doc

第五章 管道防腐第一节 基础资料1、管道沿线的土壤腐蚀性输气管道西起涩北一号气田，东至格尔木市，全长约188.56Km管道经过地段为波状平原、盐湖平原、湖积冲积平原及冲积扇平原地下水位较浅，易溶盐含量较高，多属超氯盐渍土及卤水，部分地段属硫酸盐渍土，对钢铁及钢筋混凝土有强腐蚀各地段的土壤电阻率为：波状平原：2~20Ω.m盐湖平原：0.9~3Ω.m湖积冲积平原 和冲积扇平原：0.9~18Ω.m各地段土壤的PH值为7.4，最高为8.5通过土壤和地层水的化学分析，对管道的腐蚀主要以盐浓差腐蚀、生物腐蚀、微电池腐蚀和植物根系穿透为主，都有很强的腐蚀破坏性全线属强腐蚀环境其中以盐湖地区对管道的腐蚀最强，属超强腐蚀区因此对管道防腐材料的筛选和防腐结构的设计显得极为重要2、输送天然气的工艺条件 1)涩北一号气田天然气物性如下： CH4 97.72~99.9% C2H6 0.06~0.09% C3H8 0.01~0.07% N2 0.06~2.18%H2S <20mg/m3 密度(标准状态):0.6897Kg/m3 相对密度: 0.564 爆炸上限: 14.667%爆炸下限: 4.887%水露点 : -15℃烃露点 : -80℃2)工艺条件：工作压力： 起点4.5Mpa 终点1.0Mpa设计压力： 起点6.4Mpa工作温度： 0~30℃设计温度： -15~60℃3、工艺站场的分布和电源状况管道全线自然交通条件差，基本上属无人居住区。

只在距涩北首站90Km处设中间清管站一座，格尔木末站一座沿线设线路截断阀室9座管线穿越青臧铁路一处，穿越铁路专用线一处；穿越215国道一处；穿越其它公路二处；穿越卤渠四处；穿越河系、沼泽、泊塘一处，宽约45Km首站末站具备可靠电源，中间站属无电源区4、管道概况本工程管材选用X65双面螺旋缝埋弧焊钢管，一、三级地区管线规格为Ø610×6.5，四级地区管线规格为Ø610×7.9 5、管道沿线杂散电流干扰源的分布第二节 管道防腐层的选择1、 管道防腐的意义据国外有关数据资料统计显示，在我国，每年因腐蚀而造成的经济损失达数百亿元，占国民生产总值（GNP）的4%与此同时，腐蚀也是造成许多灾难性事故的主要原因在注重环保的当代，“腐蚀”更是人们所关心的问题因此，防腐工作愈来愈受到国内外有关部门的重视在埋地石油、天然气管道建设中，管道防腐是一项不容忽视的重要技术措施正确运用此项技术可以获得可观的经济效益和社会效益减缓管道周围环境对管道的腐蚀，从而延长管道的使用寿命，保证管道长期、安全、平稳运行2、 管道防腐层的选择国内外的实践证明，并已在标准中规定了腐蚀控制最佳方案，即覆盖层和阴极保护技术相结合的方案。

对于管输干天然气，管内介质对管道的内腐蚀可不考虑，只考虑做好管道与周围土壤环境的外防腐，即管道外防腐是关键覆盖层的种类较多，下面结合涩-格输气管道实际情况，对其防腐层进行对比选择 根据国内外管道建设经验和管道外壁覆盖层的应用情况，现选择石油沥青、煤焦油瓷漆、环氧煤沥青、塑料粘胶带、环氧粉末、挤塑聚乙烯的二层PE结构和三层PE结构等防腐材料的性能进行介绍和比较石油沥青覆盖层在我国埋地钢质管道中是用量最多的一种防腐覆盖层其材料来源广泛，经过长期应用已有成熟的技术和经验并已形成了大规模机械化生产作业但该防腐覆盖层机械强度低，在管段运输、吊装等施工过程中容易损伤，其抗细菌腐蚀和防水渗透能力较差，易被植物根系穿透、剥离，使用寿命较短，因而只在一些土壤腐蚀较轻的地区应用，近期大型管道工程均未采用石油沥青覆盖层煤焦油瓷漆是早期管道建设中使用较多的防腐材料之一它具有粘结力强、吸水率低、抗细菌腐蚀、防腐性能可靠；但其物理性能差，施工时带有一定毒性环氧煤沥青涂料是一种将环氧树脂优良的化学性能与煤焦油沥青优良的耐水、抗微生物腐蚀性能结合于一体的防腐材料，但其对钢管表面除锈要求高，且在常温状态下固化时间长，施工过程中质量难以得到控制。

塑料粘胶带是目前管道外壁防腐的主要材料之一，其绝缘电阻高，易于施工，且物理性能比较稳定挤塑聚乙烯是比较好的通用防腐层，物理性能稳定且低温性能好，机械强度高，按防腐层结构分为二层结构和三层结构目前，广泛运用于埋地油、气、水管道外壁防腐但施工技术复杂，成本较高环氧粉末防腐性能好、粘结力强、强度高、抗阴极剥离能力强，但施工技术复杂，成本高管道外壁覆盖层主要性能及适用条件见表5.2-1表5.2-1 管道外壁覆盖层主要性能及适用条件表涂层类别石油沥青煤焦油瓷漆环氧煤沥青塑料胶粘带挤塑聚乙烯三层PE环氧粉末底漆材料沥青底漆焦油底漆煤沥青、环氧树脂、混合剂等丁基橡胶环氧树脂涂料涂层材料石油沥青中间材料为玻璃网布煤焦油沥青中间材料为玻璃网布煤沥青、环氧树脂混合剂、玻璃布等聚乙烯（带材）聚乙烯（粒料）环氧树脂涂料、酚醛树脂涂层结构多用薄涂多层结构多用薄涂多层结构多用薄涂多层结构底漆+内带+外带涂料连续紧密粘结在管壁上形成外壳涂料熔化在管壁上，形成连续坚固的薄膜厚度(mm)普通≥4.5加强≥5.5特加强≥7.0普通≥3.0加强≥4.0特加强≥5.0普通≥0.3加强≥0.4特加强≥0.60.7~41~3.70.2~0.3适用温度(℃)-20~70-20~70110℃以下-30~60-40~70-40~100施工及补口方法石油沥青现场补涂工厂预制补口或用热烤带与涂层材料相同涂刷现场机械连续作业热收缩套热收缩套或喷涂主要优缺点技术成熟、防腐可靠，物理性能差，易受细菌腐蚀吸水率低，防腐可靠，抗细菌腐蚀，物理性能差，现场施工有毒性机械强度高、耐腐蚀能力强，固化时间长，除锈要求严格，耐高温绝缘电阻高，易于施工，物理性能较好防腐及物理性能好，耐低温，技术复杂，成本较高防腐性能好，强度高，抗阴极剥离，技术复杂成本高适用范围各类地区各类地区地下及海底管道地势开阔、土质干燥地区各类地区大口径、大型工程、沙漠及热带地区从上述适用于本管道的防腐涂层材料比较中不难看出：煤焦油瓷漆虽然价格较低，但物理性能差，且施工过程中会产生有毒气体，不仅损害周围环境，而且对职工健康产生不利影响；环氧煤沥青涂料对涂敷操作条件要求较高，对施工环境要求较严；塑料粘胶带和挤塑聚乙烯二层和三层结构则不但具有比较好的防腐性能和现场施工的可操作性，而且性能价格比较好，因此，推荐上述二种防腐材料为管道外防腐覆盖层。

结合本工程所经地区为强腐蚀地区，因此，管道防腐采用加强型防腐又因为周围土壤环境多属盐渍土及卤水区，所以选择适合各类地区的挤塑聚乙烯三层结构管道补口采用CEP型热缩防腐材料防腐施工及验收严格按照《埋地钢质管道聚乙烯防腐层技术标准》SY/T4013-2002、《钢质管道聚乙烯胶粘带防腐层技术标准》SY/T0414-98、《辐射交联聚乙烯热收缩带现场补口工法》YJGF-97-005和《埋地钢质管道挤塑聚乙烯三层结构防腐涂层施工及验收规范》Q/BT003-95要求进行第三节 阴极保护1、 阴极保护方案阴极保护是通过阴极极化控制电化学腐蚀的技术通常采用两种方法，即牺牲阳极法和外加电流法两种保护方法比较见表5.3-1表5.3-1 两种阴极保护方法对比表牺牲阳极法外加电流法1).不需要电源，采用牺牲阳极与被保护体偶接2).输出电流、保护距离有限，适用于涂层良好的被保护体或局部性保护和较低电阻率的介质3).保护系统简单，安装简便，不会搞错极性牺牲阳极可采用螺栓、焊接方式偶接；牺牲阳极面积对电流输出有影响.4)锌、铝阳极，特别是锌阳极有电流自动调节倾向，但人为调节保护参数相当困难，很少产生“过保护”。

5).在土壤中不会对邻近钢构件产生干扰6).牺牲阳极的腐蚀会污染介质7).锌阳极可用于防爆区8).几乎不需日常维护管理，无运行费用，但需定时更换牺牲阳极，有更换费用9).一次性投资费用较低，但对大型保护体则不然1).需要电源，必须设置辅助阳极2).输出电流较大，保护距离较远，适用于无涂层或涂层不好的大型保护体，很少受到介质电阻率的限制3).保护系统需要参比电极，特别是恒电位法需要控制参比电极；安装时要特别注意极性，辅助阳极必须与被保护体绝缘；辅助阳极连接部位必须很好地绝缘、密封，否则，将造成连接部位电解腐蚀4).可根据工艺变化，人为调节保护参数，控制不当会产生“过保护”5).在土壤中容易对邻近钢构件产生干扰，可通过深埋和极地床解决6 ).微溶性或不溶性阳极不会污染介质7).在防爆区中慎用，需采取防爆措施8).需进行日常维护管理，有电源运行费用9).一次性投资费用较高，但总投资费用并不高，被保护体越大，投资愈小由上述比较可见：外加电流阴极保护适用于长距离、大口径管道；牺牲阳极保护适用于短距离、小口径的管道和管网密集的站区管道，也可作为外加电流阴极保护的补充手段本工程属长距离、大口径管道，因此，确定本工程阴极保护采用外加电流阴极保护法，局部地段采用牺牲阳极法作为补充。

本着经济、合理、安全、可靠和便于管理的原则，根据本工程所处地区人烟稀少、高寒和日照时间长(3299h/a)的特点，中间清管站处联合建设的阴极保护站，阴极保护电源采用太阳能蓄电池储能联合供电系统首末站两处采用站内电源加恒电位仪为阴极保护站供电全线共设阴极保护站为上述三座阴极保护站由阴极保护间、恒电位仪、阳极地床、连接件、绝缘件、电缆、测试仪表等组成其中，阳极地床接地电阻高低是阴极保护系统能否正常运行的关键因素之一所采用的恒电位仪必须是与太阳能供电相匹配的太阳能恒电位仪供电系统包括太阳能蓄电池方阵、蓄电池、防止过充过放的控制器及自动切换装置2、 外加电流阴极保护系统应用条件1) 护的管道必须具有良好的纵向导电连续性，对于非焊接连接的管道接头应增设接电缆2) 为减少电流流失，确保保护效果，在管道的下述位置设绝缘法兰并应符合国家现行标准《阴极保护管道的电绝缘标准》SY/T 0086和《绝缘法兰设计技术规定》SY/T 0516的要求a. 干线管道与厂、站、库的连接处；b. 干线管道与分支管道的连接处；c. 大型穿、跨越的两端；d. 杂散电流强干扰区；e. 不同金属结合部位；f. 有涂层的管道与裸管道的交接部位。

3) 管道与支撑的墩台、管柱、管桥、固定墩、管卡或混凝土中的钢筋等必须电绝缘4) 被保护管道与其他管道等金属构筑物交叉时，在交叉点处5~20m内应提高绝缘等级，并保证其间最小间距不小于30cm.5) 管道与输电线路铁塔基座、变电站或发电厂的接地网之间的距离不得小于3cm3、 阴极保护工艺计算1) 阴极保护站保护长度的确定按《埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范》 SY/T 0036-2000计算公式如下： 2L=(8△VL/π·D·Js·R)0.5 (5.3.3-1/)。