西氣東輸二線管道腐蝕特點與防護措施

摘 要：西氣東輸二線管道沿線不同土壤中管道的腐蝕特點為Cl-離子起主導作用，管道的腐蝕主要為外腐蝕。管道防腐使用強制電流保護方法以及臨時陰極保護措施的方法，并使用排流方法消除交、直流干擾。管道以及冷彎管采用3層PE，熱煨彎管采用雙層熔結環氧粉末，管道補口采用聚乙烯熱收縮帶。

關鍵詞：西二線 腐蝕 陰極保護 防腐層

中圖分類號：TE98 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（a）-0109-02

西氣東輸二線是我國天然氣重要戰略通道，在天然氣管網規劃與布局中有重要的意義。氣源主要為土庫曼斯坦、哈薩克斯坦等中亞天然氣，以國內氣源作為備用和補充，主要目標市場是長三角、珠三角，同時向沿線的中西部地區、華東、華南地區的大中型城市供氣。管道為Φ1219 mm的大口徑管道，管材為X80管道鋼，為目前國內最長的大口徑、高壓力天然氣長輸管道。管道沿線經過沼澤、鹽漬化土壤、石方山地、黃土梁峁溝壑、水網等多種多樣復雜地形和土壤環境，多次采用隧道、定向鉆穿越河流及鐵路、等級公路。X80鋼管道在如此復雜多樣的地形下大規模使用尚屬首次。

1 管道在土壤中腐蝕特點

X80鋼是超低碳、微合金高強鋼[1]，具有強度高，韌性高，焊接性良好并有一定的抗氫脆腐蝕，應力腐蝕性能。X80鋼在管道沿線不同特點土壤中的實驗表明pH值對金屬的腐蝕影響不大，Cl-離子對腐蝕起主導作用。鋼表面的腐蝕產物分為內外兩層，內層銹層主要為Fe3O4，分布較為均勻、致密，與基體結合很牢，能在一定程度上阻礙腐蝕性介質滲入到基體上，對鋼基體具有一定的保護性。表層腐蝕產物主要為α-FeOOH、β-FeOOH，質地疏松，起不到保護作用。在腐蝕初期以全面腐蝕為主，隨著腐蝕的進行以局部腐蝕為主。按照鋼材上的銹層對鋼基體的保護程度腐蝕過程可以分為初期、中期與后期三個時期。在腐蝕初期，銹層不連續、不致密，對鋼基體起不到保護作用；在腐蝕中期，銹層有足夠的厚度和致密性，具有一定保護性；在后期，外銹層從內銹層脫落，對鋼基體的保護性又降低。對焊縫而言，X80管線鋼母材的耐蝕性能高于焊縫，焊縫處存在剩余應力，且無內涂層，在整個管道中，焊縫處最容易發生腐蝕。

2 抑制腐蝕的措施

管道中的水露點低于交接壓力下最低環境溫度5 ℃，在正常情況下，管道中無游離水析出，而且管道中酸性氣體含量很少，管道中涂有內涂層，能夠有效防止腐蝕性物質與管壁的接觸，管道的內腐蝕很小。因此管道的腐蝕主要來自于環境土壤中的電化學腐蝕、電干擾以及生物腐蝕，可以通過陰極保護，電干擾防護與外防腐層抑制管道的腐蝕。

2.1 陰極保護

陰極保護分為強制電流法和犧牲陽極法，西二線采用長輸管道常用的強制電流系統。每隔1公里設置1支電位測試樁、每隔10 km設置一支電流測試樁（設電流樁處不再設電位樁）、與其它管道交叉處設置1支電位測試樁，河流穿越段兩側設置兩支電流樁，穿電氣化鐵路其中一側設置1支電位測試樁。由于管道距離長、施工周期較長，管道下溝回填后距離強制電流陰極保護系統投入使用還有一段時間，為防止該時間內管道發生電化學腐蝕，在土壤電阻率低于20 Ω·m地段，采用以犧牲陽極方法作為臨時性陰極保護。犧牲陽極采用帶狀鋅陽極，并通過測試樁與管道連接。在河流段的穿越管道，在穿越段兩側各埋設一組鋅犧牲陽極進行保護。待全線陰極保護系統運行后，納入全線陰極保護系統，實施強制電流陰極保護，并以犧牲陽極組作為補充保護。

2.2 電干擾防護

在管道沿線，管線附近的交流輸電路以及直流電器對管道不可避免的會產生干擾，導致管道腐蝕。管線在一些局部地段不可避免地與已建的110 kV（或高于110 kV）高壓交流輸電線路并行或交叉，交流感應電壓會引起交流腐蝕，而且這種腐蝕是陰極保護所不能完全有效控制的。為了減輕線路上交流電和雷電對管道系統的影響，抑制交流腐蝕，西二線在持續干擾影響區，采取沿線以一定間距，設置可低電壓啟動的去耦器排流保護，既不泄漏管道上的陰極保護電流，又能起到持續排流和防雷電流沖擊的雙重作用。管道組焊以后下溝回填以前，管道與大地絕緣，由于高壓輸電線路與管道形成大電容，在高壓輸電線路走廊附近的管道連續焊接長度超過300 m時，采取臨時接地，以消除容性影響，避免管道上焊工或其它施工人員的電擊。

管道沿線的直流電設備以及電路、已有管道的陰極保護系統都會對管道產生直流干擾。產生直流干擾以后，雜散電流從管道上流出位置為的陽極區，會發生腐蝕，而雜散電流流入管道的區域為陰極區，雖不會發生腐蝕，但常伴隨著出現管/地電位負偏移過大，有超出管道防腐層析氫電位，產生過保護的可能。無論陽極區還是干擾程度較大的陰極區，都進行防護控制。在管道組焊完成后根據現場實測來確定排流防護的方式以及排流點位置。

2.3 外防腐層

管道的腐蝕主要來自于外腐蝕，對外腐蝕的除使用陰極保護以外，外防腐涂層也是重要的保護方法。為保證運輸、施工過程中防腐層的完好，管道埋地后防腐層的保護效果以及使用壽命，防腐層應當具有幾項重要的性能[2]。

（1）良好的電絕緣性，能夠對管道與土壤之間形成良好的絕緣，防止陰保電流的流失，保證管道能夠得到良好的保護。

（2）一定的耐陰極剝離強度的能力，在水下管道中，在涂層破損以及漏涂處，受陰保電壓的影響，裸露的鋼鐵可能產生氫氣，導致涂層脫落，因此涂層應當具備一定的抗剝離能力。

（3）足夠的機械強度，能夠防止搬運過程中和土壤壓力，保證確保管道施工時受彎曲而不損壞，并能承受與土壤之間的摩擦而不損傷，并能抵抗較集中的負荷。

（4）有良好的穩定性，耐老化，化學穩定性好，并且耐水性與耐熱性好，使用溫度下以及服役期間能夠保持較好的狀態。

（5）防腐層破損后易于修補，防腐層難免破壞，在破壞以后應能便于現場施工，方便的修補損壞的防腐層。

（6）耐細菌性能，能夠防止土壤中的細菌對管道防腐層造成破壞。

西二線管道采用的防腐層能夠滿足以上六點要求。結合西氣東輸一線工程外防腐的經驗，管道外防腐采用三層PE。三層PE結構具有綜合性能最好、性價比最高的特點[3]。由于壓縮機站出站溫度>50 ℃，三層PE防腐層的外層全部采用耐高溫型聚乙烯材料。在整條管線中，還大量采用冷彎與熱煨彎管，同時存在大量的焊縫，對這些部位根據需要以及施工特點采取對應的防腐層。由于冷彎管可用帶三層PE防腐層的直管經冷彎機彎制而成，故仍采用三層PE防腐層。而熱煨彎管由于其形狀特殊，在作業線上進行外防腐層的涂敷預制工藝控制復雜、生產速度較慢，而采用雙層熔結環氧粉末防腐層可以在彎管防腐作業線進行預制。雙層熔結環氧粉末涂層方法受人為因素影響相對較小，應用較多，工藝較成熟，能夠保證防腐層的質量，且不會產生陰極保護屏蔽的問題[4]。管道補口采用帶無溶劑液體環氧底漆的高溫型聚乙烯熱收縮帶，與高溫型三層PE防腐層的耐溫匹配。聚乙烯熱收縮帶在結構和相容性方面與三層PE相近性較好，底漆與熱熔膠間的化學鍵結合，不僅提高了底漆與熱熔膠間的粘結可靠性，同時現場施工中降低了預熱溫度，有利于解決大口徑管加熱慢、施工難度大的問題。

3 結語

西氣東輸二線管道腐蝕以及防腐措施的特點為以下幾點。

（1）管道內腐蝕很小，主要為外腐蝕。

（2）在土壤中Cl-對管道的腐蝕起主要作用。

（3）對管道采取Ou+DCbDa6FKQqY0U0Um259wgg9F5BhEd5LiYH2wg+ns=強制電流保護措施，采用排流的方法消除交、直流的干擾，在管道建設過程中采取臨時的陰極保護措施。

（4）管道與冷彎管外防腐層采用3層PE，熱煨彎管采用雙層熔結環氧粉末，管道補口使用聚乙烯熱收縮帶。

參考文獻

[1]呂彥民，李作文，趙文杰.X80鋼管道焊接技術[J].油氣田地面工程，2008，27（9）：53-54.

[2]龔樹鳴.長輸天然氣管道外防腐涂層選擇[J].天然氣與石油，2001，19（1）：24-30.

[3]屠海波，程明，陳彰兵，等.天然氣與石油[J].2007，25（6）：25-27.

[4]徐廣義.埋地天然氣管道防腐技術[J].油氣田地面工程，2010，29（2）：77-78.