油气管道防腐技术

油气管道防腐技术内容摘要：

图 17聚乙烯胶粘带失粘与管体剥离 图 18聚乙烯剥离涂层下的应力腐蚀开裂 3． 1． 3． 2二层／三层聚乙烯复合涂层 通过简单的物理叠合或化学粘结将各具特点的单一涂层材料联为 1体，形成综合性 408 能良好的多层涂层系统。 二层 PE由底胶和聚乙烯组成，通过挤出机直接包覆或缠绕于管道上形成 保护涂层， 用作防蚀涂层具有良好的耐搬运损伤、抗冲击以及优异的防水渗透性，但最严重的问题 是容易失粘。 失去粘结后，由于高度绝缘的聚乙烯层屏蔽了阴极保护电流，极易造成剥 离层下腐蚀，而且很难察觉。 国外多用于小口径管道涂装，国内应用不普遍，仅限于部 分油气田管道及市政管道。 三层聚乙烯涂层系统是在：二层聚烯烃基础上发展起来的，是在土壤应力和水浸环境 中需要长期防蚀保护，因而要求改善粘结的情况下发展起来的。 是目前常用的复合涂层， 由环氧底漆 (多采用粉末环氧 )、粘结剂中间层和聚烯烃外护层 (聚乙烯或聚丙烯 )组 成(见 图 19)，由于其兼有熔结环氧 (FBE)优异的防腐性能、良好的粘结性与抗阴极剥 离性能以及聚烯烃优良的机械性能、绝缘性能及强抗渗透性。 国外于 20世纪 80年代开 发，用于施工及敷设环境均较苛刻的地带，其主要缺点是涂装工艺复杂，补口及管道配 件涂装的一致性较差，此外价格较高也在一定程度上限制了其应用。 近年来我国新建管 道工程有大量应用，己成为新建管道的首先防腐层，如陕京线、西气东输等重大工程全 部使用外，库鄯线、涩宁兰、兰成渝、忠武和西南成品油管道等重大工程大部分采用或 半数采用。 目前，原材料基本全部国产化，涂装 作业线也大部分为自行研制制造。 三层 聚乙烯成品管见图 20。 图 19 三层聚乙烯结构图 图 20 二三层聚乙烯成品管 3． 1． 3． 3泡沫夹克防腐保温复合结构 由防腐层 (防蚀涂层或具有防蚀性能的热溶胶层 )、保温层 (泡沫塑料层 )和防护 层 (聚乙烯塑料层 )组成，预制管管端采用防水帽密封 (见图 21)。 用于输送介质温度 ≤ioo。 c的管道。 各层最小厚度分别为，防腐层 80 u m；保温层 25 mm：防护层 1． 2 mm。 409 该种复合结构用于埋地管道，具有介质输送热损失小、电绝缘性能好等特点，但是 不具备失效安全性。 由于补 [21和异型管件与主体管道的防腐保温结构很难一致，以至一 旦补口失粘 、开裂后进水形成腐蚀环境，高度绝缘的聚乙烯夹克又屏蔽了附加阴极保护 就会导致管体局部腐蚀 (见图 22)。 目前长输管道很少使用，主要用于油气田集输管网、 石化、供热、热电等工程。 图 2l 聚氨酯泡沫保温夹克管 图 22聚氨酯泡沫夹克防腐保温管腐蚀图片 3． 1． 3． 4涂装技术 二层聚乙烯／聚丙烯涂装工艺 (见图 23)相对简单，包括钢管预热、抛丸除锈、中频 加热、胶粘剂挤出缠绕、聚乙烯挤出缠绕、冷却、检测等，而三层聚乙烯／聚丙烯涂装 工艺 (见图 24)则在胶粘剂挤出缠绕之前多一道环氧粉末底层喷涂工序。 国内现有该种 择业县十几条，生产速度达到 350 m2／ h。 410 图 23二层聚乙烯涂装工艺流程 图 24三层聚乙烯涂装工艺流 程 近年来开发研制了集多种涂层涂装设备为一体的复合作业线 (见图 25)，由国产设 备与引进设备组合而成，采用下置式抛丸除锈作 qk线、变频调速、粉末静电喷涂、专用 机头、可调式挤出机机头支架及压辊、在线检测等先进技术，可以进行单层环氧粉末、 双层环氧粉末、二层 PE、三层 PE等的防腐施工。 适用管径： o 159～ 1220m m，管长8～ 】 3m，生产能力 350莳／ h。 图 25 多功能作业线 管体 _■◆ 中颁预热_■，抛丸除锈 ●检测 ■撇尘吹扫 l 中额加 *～ FBE●检测 ● 2P￡ ●检测 ● 3PE●撩测 ●侧向缝绕餐乙烯 ●侧向缠绕粘攘荆 ●■粉末喷漆 图 26 聚乙烯胶带现场施工 4ll 聚氯酯泡沫夹克防腐保温结构的防腐涂装采用刷涂或喷涂方法，保温层和外护层， q 采用～次成型 ”工艺 (保温层喷涂发泡与外护层挤出包覆同时进行 )或 “管中管 ”成型 工艺 (钢管套入成型的外护层管后再喷涂发泡 )(见图 27)。 图 27池汰夹克防腐保温管线成璋 1装置 3，． 3， 5补日补伤 一般采用热收缩套 (带 )或专用补伤片。 对于聚氨酯泡沫保温结构的补口补伤包括三部分： a．防腐底层：采用收缩套／带 (介质温度低于TO“C)或液态涂料如聚氯酯类 (介质温度高于 70℃ )； b．保温层：补口采用专用模具现场发泡，损伤深度大于10 mm时予以修补； c．外护层：热收缩套，补伤采用热收缩带。 3。 2阴极保护技术 3 2 1保护原理及方法 通过向金属提供电子，使其产生阴极极化从而抑制其腐蚀，有两种方法可以实现阴 极保护： a)l自 rl电流法：将外部直流电源的负极接被保护金属，向其提供电子； b．牺牲阳极法：由活泼的负电性金属或合金与被保护体构成电偶对，由于两者之间 存在电位差，活泼金属／合金 {1：为阳极通过自身腐蚀消耗向被保护体提供保护电流。 图 28 阴极保护原理图 412 两种方法都是通过一个阴极保护电流源向腐蚀着的金属提供足够的与腐蚀原电池 电流相反的 保护电流，所不同的只在于产生保护电流的方式和 “源 ”不同。 两者对比见 表1。 表 1外加电流与牺牲阳极两种保护方式对比 ～、＼ 保护方式 优癫卜＼ 外加电流保护方式 牺牲阳极保护方式 —、～ 输出电流大而且可调，不受 属一次性投资，不需外加电 土壤电阻率限制，保护范围 源，施工方便，不需进行经常 优 点 广；系统运行寿命长，保护效 性专门管理，不会产生屏蔽， 果好：保护系统输出的变化呵 对外部构筑物也不会产生干 反映出管道涂层的性能改变 扰 需设号人维护管理，要求有外 输出电流小，保护范围有限： 部电源 长期供电，易产生屏蔽 需定期更换，不能实时监测输 缺 点 和干扰，特别是地下金属构筑 出电流的变化，也不能反映管 物较复杂的地方 道涂层的技术状况 管道多采用外加电流保护方式，牺牲阳极保护方式一般只用于建设期问的临时保 护、穿越管段保护以及老管道的局部热点保护。 3． 2． 2外加电流阴极保护电源设备与辅助阳极材料 3． 2． 2， 1电源设备 交流电供电情况下，采用整流器或恒电位仪。 整流器采用恒电流控制，一般手动调 节，具有价格便宜、可靠性高，维修保养简便，对环境适应性强等特点，可适用于户外 安装，缺点是 不能自动调节输出，不适用于管／地电位经常变化且变化较大的场合。 恒 电位仪可根据系统变化自动输出，确保管／地电位稳定，但要求防潮、防盐雾、防细菌， 对环境要求高，不适用于户外工作，价格较高。 中石油管道阴极保护系统大多采再； j恒电 位仪。 在无交流电供电情况下，宜采用太阳能阴极保护装置、密闭循环蒸汽透平发电机 (CCVT)、热电发生器、风力发电机及蓄电池等作为阴极保护电源。 3． 2． 2． 2辅助阳极 辅助阳极是外加电流阴极保护系统向被保护体施加保护电流的主要设施，常用的阳极 材料包括：高硅铸铁 (含铬高硅铸铁 )、石 墨、钢铁、柔性阳极、混合金属氧化物、磁性氧 化铁等。 各种阳极适用环境及性能对比见表 2。 内实施站区阴极保护的压气站，目前该管道沿线站区全部实施阴极保护。 斟 I朔灌鲋吨丧 一 翮 ( 剐嘎井 ]蕾电童且。