论文部分内容阅读
摘要 本文主要是针对黄夹克管道在集油管线中出现的腐蚀穿孔现象进行分析，分析夹克泡沫塑料层的破损情况及开裂原因等，探讨黄夹克输油管道的防腐措施。
关键词： 黄夹克 腐蚀 防护
目前，在集油系统埋地管道中，黄夹克管道的应用较为广泛，虽然管道的材质以及外防腐材料和防腐方式不断得到改善，但由于各种各样的原因，黄夹克管道的腐蚀及穿孔现象却不断发生，这些情况都对油田生产直接造成了严重的经济损失和安全隐患。所以，了解并掌握黄夹克管道出现腐蚀及穿孔的原因所在，探索并寻找出相应的解决办法和对管道的保护措施，不仅便于生产管理，还可以延长管道的使用寿命、节约生产运行成本。
1 生产现状
集输管道一般距离较长，大都采用埋地方式。因施工、外力、老化等原因，夹克防水层总会存在一定局部缺陷，如管道补口、弯头防水层施工质量差以及直管段夹克层破损、老化开裂等。为弥补防腐层存在的局部缺陷造成管道局部腐蚀，在管道具有防腐绝缘层的基础上再施加以阴极保护形成双层保护，是目前被认为既经济又有效的防止埋地管道土壤腐蚀的防腐方式。因此，大港南部油田在距离较长的联合站外输、中转站系统输油管道上进行了规模应用，但实际应用中发现管道虽然实施了阴极保护，在管道运行2-3年后仍然还会逐步出现腐蚀穿孔，且腐蚀穿孔部位主要集中在管道夹克破损处、弯头、管道补口、管道进出地面易积水管段、经常有水浸泡管段以及地面以上有保温层易存水部位等，即多集中在阴极保护应发挥作用的防腐绝缘层存在缺陷的部位，显示出阴极保护没有发挥应有作用。為此，对阴极保护管道漏失原因进行分析，进而提出针对性措施和建议。
2 埋地金属管道腐蚀机理
金属管道腐蚀以电化学腐蚀为主，腐蚀过程就是无数腐蚀原电池的发生过程，即若在同一种电解质溶液中，存在两种不同电极电位的金属有电性连接，则电极电位低的金属发生腐蚀（阳极），电位高的不腐蚀，但产生气体或其它腐蚀产物。腐蚀原电池发生原理示意图如下。
从腐蚀原电池发生机理得出腐蚀原电池发生必须满足三个条件：1）两种金属必须处于同一连续的电解质溶液中。2）两种金属存在电位差。3）两种金属之间存在电性连接。
埋地金属管道所处土壤可视为一种成分复杂的电解质溶液环境，管道不同部位因材质差异、所处环境不同，相对土壤腐蚀介质存在不同电极电位差，若不采取任何防腐措施，管道将形成无数的腐蚀原电池，造成腐蚀。
3埋地金属管道常用外防腐措施
3.1防腐绝缘层
为防止埋地金属管道土壤腐蚀，一般都要施加防腐绝缘层。埋地管道施加防腐绝缘层一方面隔离了管道与土壤腐蚀介质，另一方面也切断了不同部位宏观腐蚀原电池之间电性连接，从而阻止了管道腐蚀原电池的发生，这也是目前最有效的防腐措施。从近年来采油厂管道检测修复工作中也发现，凡是埋地管道防腐绝缘层完好管段，管道应用10年以上也基本不存在土壤外腐蚀，管道腐蚀漏失部位几乎全部集中在防腐绝缘层存在缺陷或老化破损处。
3.2阴极保护
管道防腐绝缘层由于施工缺陷、老化等原因，很难完好无损，为了弥补这方面的不足，在管道具备防腐绝缘层的基础上，再施加阴极保护作为补充来实现对防腐层损坏部位的保护，是目前国内外普遍采用的一种防腐方法。阴极保护防腐原理如下。
管道阴极保护就是为了消除腐蚀原电池在管道上的的发生，在管道具有防腐绝缘层基础上而采取的一种防腐技术措施。通常有两种方法，一是将电极电位更负的金属与管道相连，电极电位更负的金属作为腐蚀原电池的阳极遭受腐蚀，管道作为腐蚀原电池的阴极免遭腐蚀，这就是牺牲阳极法;另一种是利用外部电源，强制将辅助阳极地床作为腐蚀原电池阳极，管道变为腐蚀原电池的阴极，避免管道腐蚀，这就是强制阴极保护电流法。
4 阴极保护管道漏失原因分析
从管道运行情况看，多数带有阴极保护的保温管道在投产运行2～3年仍出现腐蚀穿孔现象，具体原因分析如下：
4.1管道不埋地部分外腐蚀主要是保温层进水腐蚀造成的
传统阴极保护方式是以大地土壤为腐蚀介质，通过牺牲阳极或强制电流法形成的阴极保护系统，只有在管道—土壤—牺牲阳极（强制电流辅助接地阳极）这个腐蚀体系中形成电流回路，即管道外壁获得阴极保护电子后管壁才能不腐蚀，阴极保护才能发挥作用，而对地面以上不埋地管道以及管道内壁，阴极保护不发挥作用。为了提高防腐保温效果，一般对地面以上管道也进行发泡保温，然后在外部再缠绕防水层。但由于防水层暴露在外，极易老化、损坏，雨水或沟渠污水极易进入泡沫保温层，若不能及时排出，会形成腐蚀，甚至泡沫还会发生水解，产生比土壤还会强的酸性腐蚀成分，加速对管体腐蚀，造成腐蚀穿孔。如管道进出地面易积水管段、拱跨有保温层底部易存雨水部位等。
4.2 管道埋地部分，由于防腐保温结构绝缘电阻率高，对阴极保护电流具有屏蔽性，导致阴极保护起不到防护作用导致腐蚀。
4.2.1阴极保护“屏蔽”现象
如图为一牺牲阳极保护示意图，如在铁板中间部位用绝缘层封闭一段空间，空间内若仍充满腐蚀介质，那么，即使铁板实施了牺牲阳极保护，但在封闭空间内因得不到阴极保护电流，铁板会仍会腐蚀，这就是所谓的阴极保护“屏蔽”现象。
4.2.2夹克保温管道屏蔽层的形成
根据GB/T50538的设计要求，保温管道聚乙烯防护层的体积电阻率大于1×1014Ω·m，聚氨酯泡沫塑料的体积电阻率达1×108～1×108Ω·m。防护层和保温层都是电绝缘良好的材料，且均有一定的厚度，与一般的管道防腐层结构相比，保温管道的复合结构更易形成相对独立的封闭空间，形成“屏蔽层”。若由于补口因材质、施工质量和管道位移等因素，使得补口的严密性和可靠性达不到要求，或管道夹克防护层破损，就会导致地下水渗入，造成钢管与新形成的封闭空间腐蚀介质直接接触，形成一个新的腐蚀体系，而传统的阴极保护方式阴极保护电流无法进入从而导致腐蚀。
5 阴极保护管道减缓腐蚀漏失建议
5.1加强管道防腐绝缘层检测修复，提高防腐效果
防腐绝缘层可使管道表面与周围介质相隔离，切断腐蚀电池回路，阻止腐蚀，是管道防腐的重要措施，因此无论从管道开始敷设时的施工质量还是使用后期的检测、维护都十分重要。
5.2实验应用夹克层内置牺牲阳极保护，消除夹克泡沫层阴极保护“屏蔽”问题。
针对传统阴极保护存在缺陷，提出一种新型阴极保护技术实施方式，即保温层内置牺牲阳极技术，以解决“阴极保护电流屏蔽”问题。
参考文献
[1]徐晓刚、贾如磊 油气储运设施腐蚀与防护技术 化学工业出版社，2013
[2]纪云岭、张敬武、张丽 油田腐蚀与防护技术 石油工业出版社 2006
大港油田第三采油厂工艺研究所，河北，061023
关键词： 黄夹克 腐蚀 防护
目前，在集油系统埋地管道中，黄夹克管道的应用较为广泛，虽然管道的材质以及外防腐材料和防腐方式不断得到改善，但由于各种各样的原因，黄夹克管道的腐蚀及穿孔现象却不断发生，这些情况都对油田生产直接造成了严重的经济损失和安全隐患。所以，了解并掌握黄夹克管道出现腐蚀及穿孔的原因所在，探索并寻找出相应的解决办法和对管道的保护措施，不仅便于生产管理，还可以延长管道的使用寿命、节约生产运行成本。
1 生产现状
集输管道一般距离较长，大都采用埋地方式。因施工、外力、老化等原因，夹克防水层总会存在一定局部缺陷，如管道补口、弯头防水层施工质量差以及直管段夹克层破损、老化开裂等。为弥补防腐层存在的局部缺陷造成管道局部腐蚀，在管道具有防腐绝缘层的基础上再施加以阴极保护形成双层保护，是目前被认为既经济又有效的防止埋地管道土壤腐蚀的防腐方式。因此，大港南部油田在距离较长的联合站外输、中转站系统输油管道上进行了规模应用，但实际应用中发现管道虽然实施了阴极保护，在管道运行2-3年后仍然还会逐步出现腐蚀穿孔，且腐蚀穿孔部位主要集中在管道夹克破损处、弯头、管道补口、管道进出地面易积水管段、经常有水浸泡管段以及地面以上有保温层易存水部位等，即多集中在阴极保护应发挥作用的防腐绝缘层存在缺陷的部位，显示出阴极保护没有发挥应有作用。為此，对阴极保护管道漏失原因进行分析，进而提出针对性措施和建议。
2 埋地金属管道腐蚀机理
金属管道腐蚀以电化学腐蚀为主，腐蚀过程就是无数腐蚀原电池的发生过程，即若在同一种电解质溶液中，存在两种不同电极电位的金属有电性连接，则电极电位低的金属发生腐蚀（阳极），电位高的不腐蚀，但产生气体或其它腐蚀产物。腐蚀原电池发生原理示意图如下。
从腐蚀原电池发生机理得出腐蚀原电池发生必须满足三个条件：1）两种金属必须处于同一连续的电解质溶液中。2）两种金属存在电位差。3）两种金属之间存在电性连接。
埋地金属管道所处土壤可视为一种成分复杂的电解质溶液环境，管道不同部位因材质差异、所处环境不同，相对土壤腐蚀介质存在不同电极电位差，若不采取任何防腐措施，管道将形成无数的腐蚀原电池，造成腐蚀。
3埋地金属管道常用外防腐措施
3.1防腐绝缘层
为防止埋地金属管道土壤腐蚀，一般都要施加防腐绝缘层。埋地管道施加防腐绝缘层一方面隔离了管道与土壤腐蚀介质，另一方面也切断了不同部位宏观腐蚀原电池之间电性连接，从而阻止了管道腐蚀原电池的发生，这也是目前最有效的防腐措施。从近年来采油厂管道检测修复工作中也发现，凡是埋地管道防腐绝缘层完好管段，管道应用10年以上也基本不存在土壤外腐蚀，管道腐蚀漏失部位几乎全部集中在防腐绝缘层存在缺陷或老化破损处。
3.2阴极保护
管道防腐绝缘层由于施工缺陷、老化等原因，很难完好无损，为了弥补这方面的不足，在管道具备防腐绝缘层的基础上，再施加阴极保护作为补充来实现对防腐层损坏部位的保护，是目前国内外普遍采用的一种防腐方法。阴极保护防腐原理如下。
管道阴极保护就是为了消除腐蚀原电池在管道上的的发生，在管道具有防腐绝缘层基础上而采取的一种防腐技术措施。通常有两种方法，一是将电极电位更负的金属与管道相连，电极电位更负的金属作为腐蚀原电池的阳极遭受腐蚀，管道作为腐蚀原电池的阴极免遭腐蚀，这就是牺牲阳极法;另一种是利用外部电源，强制将辅助阳极地床作为腐蚀原电池阳极，管道变为腐蚀原电池的阴极，避免管道腐蚀，这就是强制阴极保护电流法。
4 阴极保护管道漏失原因分析
从管道运行情况看，多数带有阴极保护的保温管道在投产运行2～3年仍出现腐蚀穿孔现象，具体原因分析如下：
4.1管道不埋地部分外腐蚀主要是保温层进水腐蚀造成的
传统阴极保护方式是以大地土壤为腐蚀介质，通过牺牲阳极或强制电流法形成的阴极保护系统，只有在管道—土壤—牺牲阳极（强制电流辅助接地阳极）这个腐蚀体系中形成电流回路，即管道外壁获得阴极保护电子后管壁才能不腐蚀，阴极保护才能发挥作用，而对地面以上不埋地管道以及管道内壁，阴极保护不发挥作用。为了提高防腐保温效果，一般对地面以上管道也进行发泡保温，然后在外部再缠绕防水层。但由于防水层暴露在外，极易老化、损坏，雨水或沟渠污水极易进入泡沫保温层，若不能及时排出，会形成腐蚀，甚至泡沫还会发生水解，产生比土壤还会强的酸性腐蚀成分，加速对管体腐蚀，造成腐蚀穿孔。如管道进出地面易积水管段、拱跨有保温层底部易存雨水部位等。
4.2 管道埋地部分，由于防腐保温结构绝缘电阻率高，对阴极保护电流具有屏蔽性，导致阴极保护起不到防护作用导致腐蚀。
4.2.1阴极保护“屏蔽”现象
如图为一牺牲阳极保护示意图，如在铁板中间部位用绝缘层封闭一段空间，空间内若仍充满腐蚀介质，那么，即使铁板实施了牺牲阳极保护，但在封闭空间内因得不到阴极保护电流，铁板会仍会腐蚀，这就是所谓的阴极保护“屏蔽”现象。
4.2.2夹克保温管道屏蔽层的形成
根据GB/T50538的设计要求，保温管道聚乙烯防护层的体积电阻率大于1×1014Ω·m，聚氨酯泡沫塑料的体积电阻率达1×108～1×108Ω·m。防护层和保温层都是电绝缘良好的材料，且均有一定的厚度，与一般的管道防腐层结构相比，保温管道的复合结构更易形成相对独立的封闭空间，形成“屏蔽层”。若由于补口因材质、施工质量和管道位移等因素，使得补口的严密性和可靠性达不到要求，或管道夹克防护层破损，就会导致地下水渗入，造成钢管与新形成的封闭空间腐蚀介质直接接触，形成一个新的腐蚀体系，而传统的阴极保护方式阴极保护电流无法进入从而导致腐蚀。
5 阴极保护管道减缓腐蚀漏失建议
5.1加强管道防腐绝缘层检测修复，提高防腐效果
防腐绝缘层可使管道表面与周围介质相隔离，切断腐蚀电池回路，阻止腐蚀，是管道防腐的重要措施，因此无论从管道开始敷设时的施工质量还是使用后期的检测、维护都十分重要。
5.2实验应用夹克层内置牺牲阳极保护，消除夹克泡沫层阴极保护“屏蔽”问题。
针对传统阴极保护存在缺陷，提出一种新型阴极保护技术实施方式，即保温层内置牺牲阳极技术，以解决“阴极保护电流屏蔽”问题。
参考文献
[1]徐晓刚、贾如磊 油气储运设施腐蚀与防护技术 化学工业出版社，2013
[2]纪云岭、张敬武、张丽 油田腐蚀与防护技术 石油工业出版社 2006
大港油田第三采油厂工艺研究所，河北，061023