壓力管道系統腐蝕防護及安全評價

唐穎 曹慶慧

(大慶亞興安全科技股份有限公司，黑龍江 大慶 163000)

0 引言

壓力管道廣泛應用于石油化工、城鎮燃氣、油氣田開發、油氣輸送等領域，據國家市場監督管理總局的統計數量顯示，截至2019年，我國的壓力管道數量已接近50萬公里。在油氣運輸領域，壓力管道可謂油氣運輸的主動脈，給運輸帶來極大的便捷性的同時也存在一定的風險，因為一旦發生泄漏或爆炸，會發生火災或中毒等災害，可能造成人員傷亡、財產損失、環境污染等災難性后果。有關研究表明，腐蝕是造成壓力管道系統失效的關鍵因素[1]。壓力管道系統在長期服役過程中，受到運輸介質和外部環境的共同腐蝕作用，容易使管道系統產生危害安全運行的管子穿孔或破裂等缺陷，由此引申的泄漏、燃燒、爆炸事故，給國家和人民帶來巨大生命財產損失。因此探討腐蝕機理，對壓力管道系統進行有針對性的防護和安全評估，對于保障其安全運行，延長使用壽命具有重要意義。

1 壓力管道系統的腐蝕破壞的類型

在GB/T 30579《承壓設備損傷模式識別》國家推薦性標準中，有大篇幅對腐蝕減薄的描述，將腐蝕減薄分列成了25個類型，根據盛裝介質的不同，壓力管道系統存在的腐蝕可能是其中一種或多種的結合。壓力管道系統的腐蝕，是指管體材料在運行過程中，在運輸介質、管道壓力和外部環境的共同作用下，發生壁厚減薄、材質劣化、力學性能變化等現象而使管道的承載能力下降而造成的破壞。腐蝕按照腐蝕形態分為全面腐蝕(均勻腐蝕)和局部腐蝕[2]。

全面腐蝕是指金屬管道的內部或外部的較大面積上產生基本相同的腐蝕類型，其中管道的內部遭受運輸介質的腐蝕，外部則遭受大氣或者土壤等的腐蝕，全面腐蝕會降低壓力管道系統的強度和穩定性。

局部腐蝕是指在壓力管道系統的某一管段的某一部位，主要包括縫隙腐蝕、濃差電池腐蝕、晶間腐蝕、應力腐蝕、氫腐蝕等，其外觀表現形式有點狀、坑、溝槽等。局部缺陷可能導致管道系統局部穿孔泄露，故其危險性較大，具有復雜性、集中性、突發性特點。

2 壓力管道系統的腐蝕防護

對于金屬管道的腐蝕防護，國內外已經逐步形成純熟的防腐技術，對于管道外壁的防護主要是從材質選取和合理設計、環境介質的控制，涂覆保護層和電化學保護等方面進行；而對于管道內壁的防護，主要是從管材的選擇、添加緩蝕劑，內表面鍍層和增加內襯里等方面進行。對于油氣儲運中最常見的架空管道和埋地管道，由于工作環境不同，其防腐細節也不盡相同。架空管道外腐蝕主要是大氣中環境腐蝕，選擇滿足適合環境的防腐漆可以較好的滿足防腐要求。而埋地管道所處的環境更為復雜，多采用防腐層和陰極保護聯合保護的方法。由于其長期埋置于地下，除了需要承受各種偶發的自然災害的侵襲，還需時刻承受周圍土壤的腐蝕作用。因此，埋地管道的外腐蝕防護特別重要，科學合理的選擇外防腐材料，嚴格控制防腐覆蓋層的質量標準，將決定著管道的運行安全和使用壽命。

管道的選材、設計、安裝及運行管理維護等環節嚴格執行國家標準相關規定，能有效的預防腐蝕的發生，在具體實施時，可以從以下方面考慮[2]：

(1)管道設計時選擇與所輸送介質相匹配的材料，重點關注其抗腐蝕性。

(2)管道內外選擇適宜的防腐層材料，且防腐層應當均勻和致密涂覆在管道金屬表面上，對于埋地管道，還要選用有效的陰極保護系統。

(3)加強施工過程的管控，避免管道因施工質量問題而導致誘發腐蝕發生的因素存在。

(4)定期監測輸送介質中的腐蝕介質含量，如有上升則應采取措施降低其含量或加入緩蝕劑。

3 管道防腐蝕運行管理

在管道運行過程中，對其進行防護管理非常重要，有效的防護管理能夠減緩腐蝕速度、減少或避免腐蝕的發生，還可以延長管道的使用壽命。因此，使用單位建立良好的運行防護體系是達到預期防腐效果的基本保證。隨著人們對防護認識的提高，在防護策略上已從加強電化學保護、防腐層檢漏與修補、腐蝕狀態調查等經常性基礎工作的基礎上，逐步向按管段腐蝕與防護態勢的分級管理、腐蝕事故預測、壽命預測、評估等更深層次方向發展。筆者根據多年的管道系統運行防腐經驗，認為從以下四方面著手可以達到較好的防護效果[3]：

(1)制度措施。使用單位應建立壓力管道系統安全管理制度，采取各種安全技術措施，提高對腐蝕與防護的重視，定期對管道自行檢查、檢測、維修和巡護。制度應規定日常巡查應詳細記錄與防護密切相關的外防腐漆或防腐層破損、剝離程度，陰極保護參數是否適宜等關鍵信息。

(2)按照特種設備安全法和壓力管道安全技術規范的要求定期開展年度檢查和定期檢驗。其中，定期檢驗應根據檢驗有效期及時向有資質的檢驗機構申報，對檢驗人員提出的與防腐相關的問題，應及時采取整改措施；年度檢查可以由使用單位自己進行，也可以委托有資質的檢驗機構進行。

(3)開展管道完整性管理工作。對管道系統的危險源進行識別，采取風險管控措施，將風險控制在合理可接受的范圍內，實現安全、可靠、經濟地運行管理的目的。

(4)開展管道安全現狀評價。

4 管道腐蝕防護系統安全現狀評價

安全現狀評價由安全評價資質機構進行。主要是通過收集對在用壓力管道系統原始資料，包括運行、監測、檢測數據等主要資料，以及管道沿線地區的自然環境、水文及地質資料、社會環境等，遵循安全現狀評價導則要求，進行現場勘查等系列工作。通過對在役運行管道進行安全現狀評價，對管道系統狀況特別是腐蝕防護系統有全面了解，對存在的腐蝕缺陷或易導致腐蝕產生等危險、有害因素進行辨識與分析，判斷發生事故的可能性及其嚴重程度，提出降低或控制風險的安全對策措施。管道腐蝕防護系統安全現狀評價主要包含以下方面[3]：

(1)管道本體質量狀況。如管道設計是否符合相關標準規定；防腐措施是否滿足要求；管道元件是否有質量證明書等；施工質量保證控制措施，施工完成后管道防腐層的完整性和陰極保護有效性驗收情況。

(2)管道運行安全管理方面。如安全生產管理組織機構情況；操作人員進行安全教育和培訓情況；安全技術操作規程和巡檢制度、定期檢查制度、維護保養規程的執行情況；是否進行風險辨識和隱患排查治理等。

(3)日常檢查。如是否進行定期巡檢、是否有崗位巡檢管控措施，是否對易發生腐蝕部位進行重點檢查和及時監測，管道防腐防護系統健全完善情況，年度檢查時是否進行了壁厚測定等。

(4)安全防護措施。是否設有警示標識；介質泄漏監測系統等自控系統設置及運行情況；腐蝕監控措施等。

(5)社會環境。管道沿線周邊環境條件與設計時是否有變化等。

(6)第三方施工作業安全管理情況。

(7)自然及地質災害的安全防范措施。

(8)實施定期檢驗檢測情況。

通過安全評價，管道運營單位進一步客觀、準確、全面了解壓力管道系統使用性能狀態，找出問題，判斷危害程度，制定防范措施和管理決策，減少事故造成危害和損失。

5 結語

壓力管道系統的腐蝕防護是一項系統工程，它包含技術措施和管理措施等多方面的內容，掌握管道的腐蝕機理，有針對性的采取防護措施，并定期對運行管道進行安全評價，確保管道安全運行。