油氣管道防腐技術(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 圖 17聚乙烯膠粘帶失粘與管體剝離 圖 18聚乙烯剝離涂層下的應力腐蝕開裂 3． 1． 3． 2二層／三層聚乙烯復合涂層 通過簡單的物理疊合或化學粘結將各具特點的單一涂層材料聯為 1體，形成綜合性 408 能良好的多層涂層系統。 二層 PE由底膠和聚乙烯組成，通過擠出機直接包覆或纏繞于管道上形成 保護涂層， 用作防蝕涂層具有良好的耐搬運損傷、抗沖擊以及優異的防水滲透性，但最嚴重的問題 是容易失粘。失去粘結后，由于高度絕緣的聚乙烯層屏蔽了陰極保護電流，極易造成剝 離層下腐蝕，而且很難察覺。國外多用于小口徑管道涂裝，國內應用不普遍，僅限于部 分油氣田管道及市政管道。 三層聚乙烯涂層系統是在：二層聚烯烴基礎上發展起來的，是在土壤應力和水浸環境 中需要長期防蝕保護，因而要求改善粘結的情況下發展起來的。是目前常用的復合涂層， 由環氧底漆 (多采用粉末環氧 )、粘結劑中間層和聚烯烴外護層 (聚乙烯或聚丙烯 )組 成(見 圖 19)，由于其兼有熔結環氧 (FBE)優異的防腐性能、良好的粘結性與抗陰極剝 離性能以及聚烯烴優良的機械性能、絕緣性能及強抗滲透性。國外于 20世紀 80年代開 發，用于施工及敷設環境均較苛刻的地帶，其主要缺點是涂裝工藝復雜，補口及管道配 件涂裝的一致性較差，此外價格較高也在一定程度上限制了其應用。近年來我國新建管 道工程有大量應用，己成為新建管道的首先防腐層，如陜京線、西氣東輸等重大工程全 部使用外，庫鄯線、澀寧蘭、蘭成渝、忠武和西南成品油管道等重大工程大部分采用或 半數采用。目前，原材料基本全部國產化，涂裝 作業線也大部分為自行研制制造。三層 聚乙烯成品管見圖 20。 圖 19 三層聚乙烯結構圖 圖 20 二三層聚乙烯成品管 3． 1． 3． 3泡沫夾克防腐保溫復合結構 由防腐層 (防蝕涂層或具有防蝕性能的熱溶膠層 )、保溫層 (泡沫塑料層 )和防護 層 (聚乙烯塑料層 )組成，預制管管端采用防水帽密封 (見圖 21)。用于輸送介質溫度 ≤ioo。 c的管道。各層最小厚度分別為，防腐層 80 u m；保溫層 25 mm：防護層 1． 2 mm。 409 該種復合結構用于埋地管道，具有介質輸送熱損失小、電絕緣性能好等特點，但是 不具備失效安全性。由于補 [21和異型管件與主體管道的防腐保溫結構很難一致，以至一 旦補口失粘 、開裂后進水形成腐蝕環境，高度絕緣的聚乙烯夾克又屏蔽了附加陰極保護 就會導致管體局部腐蝕 (見圖 22)。目前長輸管道很少使用，主要用于油氣田集輸管網、 石化、供熱、熱電等工程。 圖 2l 聚氨酯泡沫保溫夾克管 圖 22聚氨酯泡沫夾克防腐保溫管腐蝕圖片 3． 1． 3． 4涂裝技術 二層聚乙烯／聚丙烯涂裝工藝 (見圖 23)相對簡單，包括鋼管預熱、拋丸除銹、中頻 加熱、膠粘劑擠出纏繞、聚乙烯擠出纏繞、冷卻、檢測等，而三層聚乙烯／聚丙烯涂裝 工藝 (見圖 24)則在膠粘劑擠出纏繞之前多一道環氧粉末底層噴涂工序。國內現有該種 擇業縣十幾條，生產速度達到 350 m2／ h。 410 圖 23二層聚乙烯涂裝工藝流程 圖 24三層聚乙烯涂裝工藝流 程 近年來開發研制了集多種涂層涂裝設備為一體的復合作業線 (見圖 25)，由國產設 備與引進設備組合而成，采用下置式拋丸除銹作 qk線、變頻調速、粉末靜電噴涂、專用 機頭、可調式擠出機機頭支架及壓輥、在線檢測等先進技術，可以進行單層環氧粉末、 雙層環氧粉末、二層 PE、三層 PE等的防腐施工。適用管徑： o 159～ 1220m m，管長8～ 】 3m，生產能力 350蒔／ h。 圖 25 多功能作業線 管體 _■◆ 中頒預熱_■，拋丸除銹 ●檢測 ■撇塵吹掃 l 中額加 *～ FBE●檢測 ● 2P￡ ●檢測 ● 3PE●撩測 ●側向縫繞餐乙烯 ●側向纏繞粘攘荊 ●■粉末噴漆 圖 26 聚乙烯膠帶現場施工 4ll 聚氯酯泡沫夾克防腐保溫結構的防腐涂裝采用刷涂或噴涂方法，保溫層和外護層， q 采用～次成型 ”工藝 (保溫層噴涂發泡與外護層擠出包覆同時進行 )或 “管中管 ”成型 工藝 (鋼管套入成型的外護層管后再噴涂發泡 )(見圖 27)。 圖 27池汰夾克防腐保溫管線成璋 1裝置 3，． 3， 5補日補傷 一般采用熱收縮套 (帶 )或專用補傷片。 對于聚氨酯泡沫保溫結構的補口補傷包括三部分： a．防腐底層：采用收縮套／帶 (介質溫度低于TO“C)或液態涂料如聚氯酯類 (介質溫度高于 70℃ )； b．保溫層：補口采用專用模具現場發泡，損傷深度大于10 mm時予以修補； c．外護層：熱收縮套，補傷采用熱收縮帶 。 3。 2陰極保護技術 3 2 1保護原理及方法 通過向金屬提供電子，使其產生陰極極化從而抑制其腐蝕，有兩種方法可以實現陰 極保護： a)l自 rl電流法：將外部直流電源的負極接被保護金屬，向其提供電子； b．犧牲陽極法：由活潑的負電性金屬或合金與被保護體構成電偶對，由于兩者之間 存在電位差，活潑金屬／合金 {1：為陽極通過自身腐蝕消耗向被保護體提供保護電流。 圖 28 陰極保護原理圖 412 兩種方法都是通過一個陰極保護電流源向腐蝕著的金屬提供足夠的與腐蝕原電池 電流相反的 保護電流，所不同的只在于產生保護電流的方式和 “源 ”不同。兩者對比見 表1。 表 1外加電流與犧牲陽極兩種保護方式對比 ～、＼ 保護方式 優癲卜＼ 外加電流保護方式 犧牲陽極保護方式 —、～ 輸出電流大而且可調，不受 屬一次性投資，不需外加電 土壤電阻率限制，保護范圍 源，施工方便，不需進行經常 優 點 廣；系統運行壽命長，保護效 性專門管理，不會產生屏蔽， 果好：保護系統輸出的變化呵 對外部構筑物也不會產生干 反映出管道涂層的性能改變 擾 需設號人維護管理，要求有外 輸出電流小，保護范圍有限： 部電源 長期供電，易產生屏蔽 需定期更換，不能實時監測輸 缺 點 和干擾，特別是地下金屬構筑 出電流的變化，也不能反映管 物較復雜的地方 道涂層的技術狀況 管道多采用外加電流保護方式，犧牲陽極保護方式一般只用于建設期問的臨時保 護、穿越管段保護以及老管道的局部熱點保護。 3． 2． 2外加電流陰極保護電源設備與輔助陽極材料 3． 2． 2， 1電源設備 交流電供電情況下，采用整流器或恒電位儀。整流器采用恒電流控制，一般手動調 節，具有價格便宜、可靠性高，維修保養簡便，對環境適應性強等特點，可適用于戶外 安裝，缺點是 不能自動調節輸出，不適用于管／地電位經常變化且變化較大的場合。恒 電位儀可根據系統變化自動輸出，確保管／地電位穩定，但要求防潮、防鹽霧、防細菌， 對環境要求高，不適用于戶外工作，價格較高。中石油管道陰極保護系統大多采再； j恒電 位儀。 在無交流電供電情況下，宜采用太陽能陰極保護裝置、密閉循環蒸汽透平發電機 (CCVT)、熱電發生器、風力發電機及蓄電池等作為陰極保護電源。 3． 2． 2． 2輔助陽極 輔助陽極是外加電流陰極保護系統向被保護體施加保護電流的主要設施，常用的陽極 材料包括：高硅鑄鐵 (含鉻高硅鑄鐵 )、石 墨、鋼鐵、柔性陽極、混合金屬氧化物、磁性氧 化鐵等。各種陽極適用環境及性能對比見表 2。 內實施站區陰極保護的壓氣站，目前該管道沿線站區全部實施陰極保護。 斟 I朔灌鮒噸喪 一 翮 ( 剮嘎井 ]蕾電童且