從寶鋼支線看管道防腐蝕研究

楊京發

摘要：由于時間、環境、質量等客觀因素的存在，管道防腐層可能產生粘結力下降及失粘現象。主要表現為，管道表面處理不良和熔結環氧粉末固化問題，以及環氧粉末質量問題。所以良好的管道表面處理、準確控制固化溫度和時間、采用高質量的環氧粉末是確保管道防腐層粘結的有效手段。這里結合寶鋼支線防腐管理現狀，就管道安全生產的運營展開研究。

關鍵詞：管道 粘結力 質量 防腐

2011年8月，寶鋼支線由寶鋼和中石油合作建成投產，由中石油天然氣銷售上海分公司運維。該管道基于當時客觀原因，起始站與末站未設計收發球筒，以至于9年無法開展內檢測工作。根據特種設備安全技術規范規定，一般應于投用后3年內進行首次全面檢驗和合于使用評價結果，后應結合全面檢驗和合于使用評價結果確定管道下次全面檢驗日期（檢驗周期5年）。雖然寶鋼支線于2016、2019年開展過管道外檢測，但管道的本質安全不能保證，存在運行風險。以下，結合管道完整性管理就管道防腐蝕的應對策略展開分析。

當前管道防腐采用3PE防腐層，寶鋼支線屬于此類。由于時間原因管道防腐層可能產生粘結力下降及失粘現象。粘結力下降乃至失粘大多表現為底層環氧粉末與管體金屬的剝離，從歷史經驗看，主要原因有三種，一是管道表面處理不良，包括殘留污垢、蝕銹、灰塵、鹽分、潮濕、錨紋深度不符合要求等，都會影響防腐層與管道表面的粘結;二是熔結環氧粉末固化問題，只有其完全固化，才能獲得最佳性能，如果熔融粘結過程中溫度控制有偏差，溫度過低會導致固化不完全，溫度過高則可能導致環氧樹脂熱氧化分解;三是環氧粉末質量問題，主要成膜物環氧樹脂型號偏差、成分不足、采用落地粉等。所以良好的管道表面處理質量、準確控制固化溫度和時間、采用高質量的環氧粉末和禁止使用落地粉等是確保3PE防腐層粘結有效的手段。另外還可以通過涂裝前開展高溫陰極剝離和熱水浸泡等性能指標測試篩選出合格材料。建議寶鋼支線對于風險點每年開展開挖驗證，確保管道運行安全。

強調的是，熔結環氧粉末屬于典型的無定型高分子聚合物，在長期水環境下，水分子由表面逐步向涂層內部擴散并到達管道金屬表面，降低涂層附著力而導致涂層失效。該類防腐層吸水率高是其本身特性決定的，濕熱環境更為明顯，尤其是上海地區。如果防腐層本身存在質量問題，固化程度不夠或交聯密度過低等，則更易于水的滲透。要想獲得良好的環氧粉末涂層性能，首先要選擇其適用的環境，其次要選擇高質量的環氧粉末。滿足標準只是最低要求，通過高溫長期陰極剝離指標性能測試可以很好地判斷涂層的長期性能，以及嚴格控制施工質量，包括表面處理、涂裝工藝、涂裝過程控制及檢驗等。

防腐層的使用壽命取決于防腐層材料性能、涂裝質量、服役條件等多種因素。通常條件下，防腐層材料本身的衰變或老化是非常緩慢的，防腐層失效更多表現為外力損傷、吸水導致絕緣性能下降或剝離導致陰極保護屏蔽等。外力損傷可以進行局部修復，絕緣性能下降可以調整陰極保護輸出或附加陰極保護，但當附加陰極保護變得不經濟時防腐層必須重涂，而防腐層一旦剝離則進行管道開挖重新防腐作業是不二選擇。

通過管道檢測可以發現管道本身以及防腐層存在的問題。內檢測反映的是管道的整體情況，但只能間接判斷防腐層的狀況，而外檢測可以直接判斷防腐層狀況，但通常只能代表局部，因此內外檢測要相互結合。運行中后期更需要關注管道內檢測結果，對比歷次異常信號變化可以判斷管體外腐蝕情況，并由此判斷防腐層的狀況。發現問題及早處理，確保管道的腐蝕受控。

目前，寶鋼支線安裝了智能測試樁，數據的傳輸和存儲基本不存在大的問題，但在數據的深度分析和充分利用方面還需要多做些工作。目前數據分析大多只是簡單的數據比對和超限報警，數據利用也限于保護效果的判定。智能化程度還有待進一步提高，數據的利用也可以更充分深入。例如可將陰極保護數據采集與專業數值模擬軟件相結合，實現在線仿真計算并自動提供解決方案，特別是對于雜散電流干擾段、多管并行敷設等復雜環境下的管道腐蝕控制具有重要意義。

強調的是，寶鋼支線在復雜雜散電流干擾段，最可靠的陰極保護有效性準則是腐蝕速率準則。當無法準確測量管道極化電位時，可以采用陰極保護試片法評估腐蝕速率。通常做法是埋設6個月以上的試片挖出來后，通過目視法或失重法評估陰極保護有效性。

影響管道感應電壓的因素很多，主要有：負載電流、輸電線與管道間距和并行長度及交叉角度、管道涂層質量等。電力線路交叉或并行時，標準對小于220 kV 輸電線路的鐵塔和電桿接地的最小距離統一為5米，也只是一個經驗值。但從本人從事管道管理經驗看，此接地安全距離只是為滿足雙方最低要求（實際檢測存在雜散電流干擾），確實應該根據最嚴苛的工況開展計算和評估。

還要指出的是，上面說到輸電線路與管道交叉并行產生影響的同時，不能不提及到工業污水管道的交叉和并行對管道的影響。工業污水通常腐蝕性很強，因此有必要采取保護措施。臨近工業排污渠的管段建設時應選擇加強級防腐層。運行期間加強管道檢測，確保防腐層的完整性和陰極保護充分有效。

最后，說到防腐，這里不能不提到站場設備設施的防腐。在這里需要強調的是，由于歷史遺留問題，寶鋼支線金石路末站未設置區域陰極保護系統，這為完整性管理留下了隱患。因為管道線路的保護電流受制于距離、環境和站場的特殊性限制很難給予站場區域陰保要求，所以站場腐蝕泄漏的潛在危害要大于線路管道。

站場管道與線路管道相比相對復雜，有地上地下之分，很難獲得均勻的陰極保護電流分布，也不容易像干線管道那樣確定保護末端，同一區域有可能同時存在過保護、欠保護問題。其腐蝕控制有效性的評價需要準確、足量的測試數據，更關鍵的在于測試點的選取，可以設置簡易測試點并安裝參比管方便測試。建議通過密間隔電位測試以確定測試點位置，至少應包括最低電位點、最高電位點、代表性位置等。

需要指出的是，站場區域陰極保護系統對站外管道線路陰極保護系統的干擾怎么消除？一般采取以下幾項防護措施：一是調整站內陰極保護系統各路輸出，在確保保護電位達標的前提下，使總輸出電流較小，降低干擾影響。二是改變管道線路陰極保護系統的電位控制點也就是通電點、零位接陰及控制參比電極的安裝位置，使其遠離站內保護系統的影響區域。三是如果干擾導致管道線路陰極保護系統輸出減少，可在管道線路陰極保護系統電位控制點附近連接埋地鋼制金屬或硅鐵陽極，吸收來自站內區域陰極保護系統的干擾電流;反之，可在控制點附近安裝犧牲陽極提供補充保護，抑制干線陰極保護系統輸出。四是改變站內陰極保護系統的陽極地床位置或類型，該種方法適用于站場區域陰極保護試運行調試階段，對于已投入運行的站場改造起來就比較麻煩。某些情況下，這種干擾是難以完全消除的，將其控制在一個可接受的程度即可。

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