關(guān)于長輸管道工藝站場(chǎng)埋地管線腐蝕原因及防護(hù)對(duì)策

張 星

中石油塔里木油田公司塔西南勘探開發(fā)公司南疆利民油氣運(yùn)行中心

1 引言

近年來，中國天然氣產(chǎn)量不斷增加，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2019年的產(chǎn)量為1736.2億立方米，相比2018年同期增長7.83，截止到2020年6月底產(chǎn)量為940.2億立方米，相比2019年同期增長8.81%。作為清潔能源，天然氣燃燒期間產(chǎn)生的二氧化碳少于其他化石燃料。我國是天然氣消費(fèi)大國，根據(jù)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示，2019 年消費(fèi)量達(dá)到3067 億立方米，相比2018 年增長9.4%?；诋a(chǎn)量與消費(fèi)不斷增加的背景下，長輸管道工藝站場(chǎng)的建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大，如何保障站場(chǎng)安全運(yùn)行備受人們關(guān)注。深度分析此課題，提出有效地把控措施，有著重要的意義。

2 長輸管道工藝站場(chǎng)的功能

根據(jù)實(shí)際應(yīng)用總結(jié)，長輸管道工藝站場(chǎng)的主要功能如下。

（1）進(jìn)出站閥組單元。一般來說，管道輸氣壓力很高且氣量大，設(shè)置的站場(chǎng)使用自動(dòng)截?cái)嚅y門，例如氣液聯(lián)動(dòng)球閥等。當(dāng)發(fā)生事故時(shí)利用閥門能夠有效切斷氣源，進(jìn)出站管線必須要設(shè)置截?cái)嚅y。

（2）清管單元。根據(jù)管線的長度與介質(zhì)特點(diǎn)，設(shè)置收發(fā)球筒進(jìn)行清管。

（3）過濾分離單元。站場(chǎng)一般布置兩級(jí)過濾分離設(shè)備，其中一級(jí)為重力分離器或者旋風(fēng)分離器；二級(jí)則為過濾分離器。通常來說，管線清管和干燥達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的前提下，部分站場(chǎng)值設(shè)置過濾分離器。

（4）其他功能。除了上述功能外，還包括計(jì)量單元與調(diào)壓?jiǎn)卧取?/p>

3 長輸管道工藝站場(chǎng)埋地管線腐蝕的主要原因

3.1 多采用埋地敷設(shè)方法

根據(jù)以往站場(chǎng)發(fā)生的埋地管線腐蝕問題分析，埋地敷設(shè)方法的運(yùn)用本身就不利于管道的防護(hù)。土壤的構(gòu)成復(fù)雜，包括氣、液和固體物質(zhì)，并且存在著各類土壤微生物。土壤內(nèi)含有大量水分與氯離子等，使得金屬材料很容易被電化學(xué)作用影響，在土壤內(nèi)極易產(chǎn)生原電池腐蝕，土壤存在的微生物產(chǎn)生的代謝物也會(huì)給材料造成腐蝕。整個(gè)土壤環(huán)境的腐蝕因素比較復(fù)雜，且影響途徑眾多，極易產(chǎn)生腐蝕問題。除此之外，站場(chǎng)內(nèi)的管線規(guī)格類型復(fù)雜，產(chǎn)生很多接頭與彎管等，管線的防腐層預(yù)制困難，多采取現(xiàn)場(chǎng)涂敷的方法，防腐質(zhì)量不高。

3.2 管線防腐層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

一般來說，長輸管道沿線的地質(zhì)環(huán)境差異，不過管線設(shè)計(jì)階段，出于采購與施工便利等的考慮，所有站場(chǎng)的埋地管線，均設(shè)計(jì)為結(jié)構(gòu)和厚度相同的防腐層結(jié)構(gòu)。例如，X管道項(xiàng)目，管道沿線所有工藝站場(chǎng)內(nèi)的埋地管線，在干旱區(qū)域和潮濕區(qū)域，均使用厚度為300μm 的無溶劑液態(tài)環(huán)氧，造成部分鹽堿度較高的區(qū)域或者潮濕區(qū)域防腐失效，造成多起腐蝕穿孔事故。除此之外，當(dāng)前站場(chǎng)埋地防腐設(shè)計(jì)多選擇無溶劑環(huán)氧和聚乙烯膠帶等類型的材料，受到材料密封絕緣與耐腐蝕介質(zhì)滲透性不強(qiáng)的影響，常見防腐失效的情況。

3.3 電氣接地系統(tǒng)選材不當(dāng)

長輸管道工藝站場(chǎng)的埋地管線腐蝕類型中，很多腐蝕問題的產(chǎn)生，是因?yàn)椴牧腺|(zhì)量不當(dāng)，例如電氣接地材料，極易發(fā)生電偶腐蝕，給整體運(yùn)行造成影響。一般來說，金屬類型不同，則潛在很大的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)生電位差之后，逐漸的電位低的金屬，則會(huì)快速被腐蝕。舉例來說，一般碳鋼材料或強(qiáng)度水平比較高的鋼材，如果與銅相發(fā)生接觸，受到鋼腐蝕電位低于銅的影響，極易產(chǎn)生電偶腐蝕，造成鋼腐蝕加速。一般來說，若想獲得高質(zhì)量的設(shè)計(jì)結(jié)果，必須要保證各個(gè)專業(yè)人員都積極參與，做好有效溝通。從實(shí)際情況來說，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的溝通仍舊不到位，選用的材料難以達(dá)到需求，應(yīng)用到實(shí)踐后，使得管線運(yùn)行后產(chǎn)生腐蝕穿孔。

3.4 聯(lián)合防護(hù)措施少

現(xiàn)有的工程中，大多數(shù)站場(chǎng)埋地管線，僅采用了防腐層保護(hù)措施，并沒有其他的保護(hù)，例如陰極保護(hù)，使得整體的防護(hù)效果不高。由于防護(hù)水平不高，隨著使用時(shí)間的增加，造成防腐層逐漸喪失效力，產(chǎn)生老化的情況，產(chǎn)生較多的缺陷，極易受到各類化學(xué)類腐蝕的影響。若防腐層失效，沒有了陰極保護(hù)對(duì)涂層缺陷和失效位置的補(bǔ)充保護(hù)，則會(huì)造成腐蝕穿孔的問題[1]。

3.5 防腐層施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

站場(chǎng)埋地管線防腐蝕施工的質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，直接影響著后期運(yùn)行的效果。從施工環(huán)節(jié)分析，防腐施工現(xiàn)場(chǎng)操作人員、檢驗(yàn)監(jiān)督人員等缺少責(zé)任意識(shí)，未能做好施工的全面把控，使得防腐層施工產(chǎn)生各類問題。例如，制作的防腐涂層，質(zhì)量水平不高，難以達(dá)到現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)，影響著后期使用的效果。部分站場(chǎng)的檢修工作中發(fā)現(xiàn)很多埋地管線腐蝕問題比較嚴(yán)重，經(jīng)過檢查能夠發(fā)現(xiàn)涂層厚度遠(yuǎn)沒有達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，管線銹蝕問題突出，甚至產(chǎn)生成片脫落問題與其他問題。具體來說，同設(shè)計(jì)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)有著很大關(guān)系[2]。

4 長輸管道工藝站場(chǎng)地埋管線腐蝕的防范策略

4.1 避免埋地敷設(shè)

一般來說，長輸管道工藝站場(chǎng)的施工現(xiàn)場(chǎng)空間局限，管線的設(shè)置，受到空間的影響，通常比較緊湊，常見管線重疊的情況。為達(dá)到作業(yè)的要求，通常運(yùn)用埋地敷設(shè)的手段，實(shí)現(xiàn)施工作業(yè)任務(wù)，不過管線所在位置的腐蝕性很強(qiáng)，維護(hù)檢修作業(yè)困難，低點(diǎn)排液操作不方便，當(dāng)管內(nèi)出現(xiàn)油品凝固時(shí)無法有效處理，配套的保溫隔熱層管線無法保持有效地隔熱功能與其他功能[3]。對(duì)于工業(yè)裝置區(qū)，例如化工行業(yè)等，通常是在無法架空敷設(shè)的情況下，才會(huì)選擇埋地敷設(shè)作業(yè)方法。適宜在站場(chǎng)內(nèi)埋地的管線，具體如下：（1）用于輸送沒有腐蝕和無毒無爆炸危險(xiǎn)的氣體、液體管道。（2）消防水或者泡沫消防管道等。出于保障安全的目的，盡量避免埋地敷設(shè)。例如，采取管溝敷設(shè)方法。對(duì)于具有隔熱保溫性能的高溫管線，或者輸送極易凝固介質(zhì)的管線等，采取此方法，可提高地下空間的利用率，同時(shí)能夠?yàn)榫S修與檢查提供方便的條件。不過管溝敷設(shè)方法，具有費(fèi)用高和占地面積大的缺點(diǎn)，因此要結(jié)合實(shí)際情況選擇應(yīng)用[4]。

4.2 積極推廣運(yùn)用陰極保護(hù)技術(shù)

長輸管道工藝站場(chǎng)的環(huán)境復(fù)雜，埋地管線的防腐設(shè)計(jì)，采取單一的防護(hù)措施，難以達(dá)到實(shí)際需求，因此要做好綜合設(shè)計(jì)。實(shí)踐中，采用陰極保護(hù)技術(shù)手段，形成強(qiáng)大的腐蝕保護(hù)層，有效保護(hù)管線的安全性。結(jié)合站場(chǎng)管線的實(shí)際情況，明確外防腐層保護(hù)的缺陷，即隨著時(shí)間的增加極易產(chǎn)生老化與破損等問題，當(dāng)破損位置被腐蝕介質(zhì)侵蝕，則會(huì)造成腐蝕加快。采取防腐層保護(hù)方案+區(qū)域陰極保護(hù)方案，以防腐層為主陰極保護(hù)為輔，構(gòu)建完善的保護(hù)層，起到減緩或者抑制腐蝕的目的，進(jìn)而減少腐蝕的危害[5]。

一般來說，長輸管道工藝站場(chǎng)的安全運(yùn)行，必須要做好全面保護(hù)，推廣陰性保護(hù)手段，來達(dá)到安全運(yùn)行的狀態(tài)。常用的方法包括強(qiáng)制電流保護(hù)法，或者采用犧牲陽極保護(hù)法。后者對(duì)站場(chǎng)外管道陰極保護(hù)系統(tǒng)造成的干擾不大，并且保護(hù)電流分布較為均勻，可獲得不錯(cuò)的防護(hù)效果，不過保護(hù)電流輸出量的調(diào)節(jié)難度大，若保護(hù)電流很大或者消耗量無法確定，則難以保證使用效果。除此之外，與被保護(hù)體焊接點(diǎn)很多，受到環(huán)境條件的限制較大。采用的強(qiáng)制電流保護(hù)方法，具有保護(hù)電流輸出量很大的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)保護(hù)對(duì)象很多且比較復(fù)雜時(shí)，有著突出的優(yōu)勢(shì)。不過此保護(hù)方案的運(yùn)用，極易給其他陰極保護(hù)造成干擾且成本較高[6]。站場(chǎng)區(qū)域性陰極保護(hù)系統(tǒng)管線陰極保護(hù)存在很大差別，在選擇區(qū)域性陰極保護(hù)方案時(shí)必須做好全面分析，既需要考慮到保護(hù)效果，同時(shí)也要避免對(duì)管線陰極保護(hù)的干擾。

4.3 做好防腐層涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工把控

基于增強(qiáng)長輸管道工藝站場(chǎng)埋地管線性能的目的，提高防腐性能，要做好防腐層涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工的把控。對(duì)于外防腐層選用時(shí)，要堅(jiān)持安全第一和環(huán)保優(yōu)先的基本原則，結(jié)合埋地管道與環(huán)境條件等因素，做好綜合分析，選擇適宜的管線[7]。若管徑規(guī)格比較集中且累計(jì)長度很長，那么建議選擇工廠預(yù)制的防腐層，保證管線防腐層質(zhì)量達(dá)標(biāo)的同時(shí)，便于現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的開展。對(duì)于高含水區(qū)域或者強(qiáng)腐蝕地區(qū)，建議選擇無溶劑液態(tài)環(huán)氧外纏繞乙烯黏膠帶的防腐結(jié)構(gòu)，達(dá)到增強(qiáng)整個(gè)防腐層抗水汽滲透的效果，同時(shí)獲得完整的防腐層。對(duì)站場(chǎng)內(nèi)立管出入土位置，受到位置特殊性的影響，即處于大氣與土壤兩類不同腐蝕環(huán)境交界位置，極易發(fā)生腐蝕，應(yīng)該選擇特殊的防腐方法，例如復(fù)合結(jié)構(gòu)。除了選擇適宜的防腐層外，還要強(qiáng)化防腐層施工質(zhì)量的把控。

通常來說，長輸管道工藝站場(chǎng)的防腐作業(yè)，多運(yùn)用人工涂敷的方法，因此防腐的質(zhì)量受到人為因素與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督人員因素的影響，為保障防腐層的制作質(zhì)量，要注重事前的人員培訓(xùn)，做好施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)督檢查。對(duì)金屬表面位置，做好重點(diǎn)把控，使其能夠達(dá)到質(zhì)量要求[8]。受到材料質(zhì)量與施工性能等因素的影響，防腐施工作業(yè)的效果極易被影響，要圍繞材料采購和施工等環(huán)節(jié)，采取嚴(yán)格有效地把控措施，最大程度上保障長輸管道工藝站場(chǎng)埋地管線防腐的質(zhì)量與效果，獲得更多的效益。對(duì)發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題，要督促施工作業(yè)人員做好處理，保證作業(yè)的質(zhì)量與效果。制定完善的管理制度，明確管理人員的職責(zé)與任務(wù)，發(fā)揮其力量與作用，落實(shí)防腐施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量把控，確保腐蝕性能。發(fā)揮制度的約束作用，增強(qiáng)管理人員的重視度，切實(shí)保障作業(yè)的質(zhì)量[9]。

4.4 加強(qiáng)專業(yè)之間的協(xié)調(diào)，選擇適宜的接地材料

站場(chǎng)埋地管線的防腐實(shí)施，要圍繞設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)做好嚴(yán)格地把控，通過增強(qiáng)專業(yè)之間的有效溝通，減少施工問題的發(fā)生。從編制設(shè)計(jì)方案入手，做好與電氣以及儀表等的溝通，優(yōu)選適宜的接地材料，例如鍍鋅扁鋼或者鍍鋅角鋼等電位較負(fù)的接地材料，盡量不要選擇銅等電位比鋼正的材料，實(shí)現(xiàn)有效地防腐。對(duì)設(shè)計(jì)的方案，要進(jìn)行全面嚴(yán)格的評(píng)估與分析，最大程度上保障埋地管線的應(yīng)用效果，切實(shí)提高長輸管道工藝站場(chǎng)埋地管線的防腐性能，減少腐蝕問題的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)對(duì)管線的有效保護(hù)[10]。

5 結(jié)語

綜上所述，長輸管道工藝站場(chǎng)埋地管線作業(yè)，要做好全面嚴(yán)格地把控，保障腐蝕的效果。文中結(jié)合實(shí)踐，提出避免埋地敷設(shè)；積極推廣運(yùn)用陰極保護(hù)技術(shù)；做好防腐層涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工把控；加強(qiáng)專業(yè)之間的協(xié)調(diào)，選擇適宜的接地材料等策略。