關于長輸管道工藝站場埋地管線腐蝕原因及防護對策

張 星

中石油塔里木油田公司塔西南勘探開發公司南疆利民油氣運行中心

1 引言

近年來，中國天然氣產量不斷增加，根據統計數據顯示，2019年的產量為1736.2億立方米，相比2018年同期增長7.83，截止到2020年6月底產量為940.2億立方米，相比2019年同期增長8.81%。作為清潔能源，天然氣燃燒期間產生的二氧化碳少于其他化石燃料。我國是天然氣消費大國，根據統計的數據顯示，2019 年消費量達到3067 億立方米，相比2018 年增長9.4%。基于產量與消費不斷增加的背景下，長輸管道工藝站場的建設規模擴大，如何保障站場安全運行備受人們關注。深度分析此課題，提出有效地把控措施，有著重要的意義。

2 長輸管道工藝站場的功能

根據實際應用總結，長輸管道工藝站場的主要功能如下。

（1）進出站閥組單元。一般來說，管道輸氣壓力很高且氣量大，設置的站場使用自動截斷閥門，例如氣液聯動球閥等。當發生事故時利用閥門能夠有效切斷氣源，進出站管線必須要設置截斷閥。

（2）清管單元。根據管線的長度與介質特點，設置收發球筒進行清管。

（3）過濾分離單元。站場一般布置兩級過濾分離設備，其中一級為重力分離器或者旋風分離器；二級則為過濾分離器。通常來說，管線清管和干燥達到標準的前提下，部分站場值設置過濾分離器。

（4）其他功能。除了上述功能外，還包括計量單元與調壓單元等。

3 長輸管道工藝站場埋地管線腐蝕的主要原因

3.1 多采用埋地敷設方法

根據以往站場發生的埋地管線腐蝕問題分析，埋地敷設方法的運用本身就不利于管道的防護。土壤的構成復雜，包括氣、液和固體物質，并且存在著各類土壤微生物。土壤內含有大量水分與氯離子等，使得金屬材料很容易被電化學作用影響，在土壤內極易產生原電池腐蝕，土壤存在的微生物產生的代謝物也會給材料造成腐蝕。整個土壤環境的腐蝕因素比較復雜，且影響途徑眾多，極易產生腐蝕問題。除此之外，站場內的管線規格類型復雜，產生很多接頭與彎管等，管線的防腐層預制困難，多采取現場涂敷的方法，防腐質量不高。

3.2 管線防腐層結構簡單

一般來說，長輸管道沿線的地質環境差異，不過管線設計階段，出于采購與施工便利等的考慮，所有站場的埋地管線，均設計為結構和厚度相同的防腐層結構。例如，X管道項目，管道沿線所有工藝站場內的埋地管線，在干旱區域和潮濕區域，均使用厚度為300μm 的無溶劑液態環氧，造成部分鹽堿度較高的區域或者潮濕區域防腐失效，造成多起腐蝕穿孔事故。除此之外，當前站場埋地防腐設計多選擇無溶劑環氧和聚乙烯膠帶等類型的材料，受到材料密封絕緣與耐腐蝕介質滲透性不強的影響，常見防腐失效的情況。

3.3 電氣接地系統選材不當

長輸管道工藝站場的埋地管線腐蝕類型中，很多腐蝕問題的產生，是因為材料質量不當，例如電氣接地材料，極易發生電偶腐蝕，給整體運行造成影響。一般來說，金屬類型不同，則潛在很大的腐蝕風險，產生電位差之后，逐漸的電位低的金屬，則會快速被腐蝕。舉例來說，一般碳鋼材料或強度水平比較高的鋼材，如果與銅相發生接觸，受到鋼腐蝕電位低于銅的影響，極易產生電偶腐蝕，造成鋼腐蝕加速。一般來說，若想獲得高質量的設計結果，必須要保證各個專業人員都積極參與，做好有效溝通。從實際情況來說，設計環節的溝通仍舊不到位，選用的材料難以達到需求，應用到實踐后，使得管線運行后產生腐蝕穿孔。

3.4 聯合防護措施少

現有的工程中，大多數站場埋地管線，僅采用了防腐層保護措施，并沒有其他的保護，例如陰極保護，使得整體的防護效果不高。由于防護水平不高，隨著使用時間的增加，造成防腐層逐漸喪失效力，產生老化的情況，產生較多的缺陷，極易受到各類化學類腐蝕的影響。若防腐層失效，沒有了陰極保護對涂層缺陷和失效位置的補充保護，則會造成腐蝕穿孔的問題[1]。

3.5 防腐層施工質量不達標

站場埋地管線防腐蝕施工的質量是否達標，直接影響著后期運行的效果。從施工環節分析，防腐施工現場操作人員、檢驗監督人員等缺少責任意識，未能做好施工的全面把控，使得防腐層施工產生各類問題。例如，制作的防腐涂層，質量水平不高，難以達到現行的標準，影響著后期使用的效果。部分站場的檢修工作中發現很多埋地管線腐蝕問題比較嚴重，經過檢查能夠發現涂層厚度遠沒有達到設計標準。除此之外，管線銹蝕問題突出，甚至產生成片脫落問題與其他問題。具體來說，同設計質量不達標有著很大關系[2]。

4 長輸管道工藝站場地埋管線腐蝕的防范策略

4.1 避免埋地敷設

一般來說，長輸管道工藝站場的施工現場空間局限，管線的設置，受到空間的影響，通常比較緊湊，常見管線重疊的情況。為達到作業的要求，通常運用埋地敷設的手段，實現施工作業任務，不過管線所在位置的腐蝕性很強，維護檢修作業困難，低點排液操作不方便，當管內出現油品凝固時無法有效處理，配套的保溫隔熱層管線無法保持有效地隔熱功能與其他功能[3]。對于工業裝置區，例如化工行業等，通常是在無法架空敷設的情況下，才會選擇埋地敷設作業方法。適宜在站場內埋地的管線，具體如下：（1）用于輸送沒有腐蝕和無毒無爆炸危險的氣體、液體管道。（2）消防水或者泡沫消防管道等。出于保障安全的目的，盡量避免埋地敷設。例如，采取管溝敷設方法。對于具有隔熱保溫性能的高溫管線，或者輸送極易凝固介質的管線等，采取此方法，可提高地下空間的利用率，同時能夠為維修與檢查提供方便的條件。不過管溝敷設方法，具有費用高和占地面積大的缺點，因此要結合實際情況選擇應用[4]。

4.2 積極推廣運用陰極保護技術

長輸管道工藝站場的環境復雜，埋地管線的防腐設計，采取單一的防護措施，難以達到實際需求，因此要做好綜合設計。實踐中，采用陰極保護技術手段，形成強大的腐蝕保護層，有效保護管線的安全性。結合站場管線的實際情況，明確外防腐層保護的缺陷，即隨著時間的增加極易產生老化與破損等問題，當破損位置被腐蝕介質侵蝕，則會造成腐蝕加快。采取防腐層保護方案+區域陰極保護方案，以防腐層為主陰極保護為輔，構建完善的保護層，起到減緩或者抑制腐蝕的目的，進而減少腐蝕的危害[5]。

一般來說，長輸管道工藝站場的安全運行，必須要做好全面保護，推廣陰性保護手段，來達到安全運行的狀態。常用的方法包括強制電流保護法，或者采用犧牲陽極保護法。后者對站場外管道陰極保護系統造成的干擾不大，并且保護電流分布較為均勻，可獲得不錯的防護效果，不過保護電流輸出量的調節難度大，若保護電流很大或者消耗量無法確定，則難以保證使用效果。除此之外，與被保護體焊接點很多，受到環境條件的限制較大。采用的強制電流保護方法，具有保護電流輸出量很大的優勢，當保護對象很多且比較復雜時，有著突出的優勢。不過此保護方案的運用，極易給其他陰極保護造成干擾且成本較高[6]。站場區域性陰極保護系統管線陰極保護存在很大差別，在選擇區域性陰極保護方案時必須做好全面分析，既需要考慮到保護效果，同時也要避免對管線陰極保護的干擾。

4.3 做好防腐層涂層結構設計與施工把控

基于增強長輸管道工藝站場埋地管線性能的目的，提高防腐性能，要做好防腐層涂層結構設計與施工的把控。對于外防腐層選用時，要堅持安全第一和環保優先的基本原則，結合埋地管道與環境條件等因素，做好綜合分析，選擇適宜的管線[7]。若管徑規格比較集中且累計長度很長，那么建議選擇工廠預制的防腐層，保證管線防腐層質量達標的同時，便于現場作業的開展。對于高含水區域或者強腐蝕地區，建議選擇無溶劑液態環氧外纏繞乙烯黏膠帶的防腐結構，達到增強整個防腐層抗水汽滲透的效果，同時獲得完整的防腐層。對站場內立管出入土位置，受到位置特殊性的影響，即處于大氣與土壤兩類不同腐蝕環境交界位置，極易發生腐蝕，應該選擇特殊的防腐方法，例如復合結構。除了選擇適宜的防腐層外，還要強化防腐層施工質量的把控。

通常來說，長輸管道工藝站場的防腐作業，多運用人工涂敷的方法，因此防腐的質量受到人為因素與現場監督人員因素的影響，為保障防腐層的制作質量，要注重事前的人員培訓，做好施工現場的監督檢查。對金屬表面位置，做好重點把控，使其能夠達到質量要求[8]。受到材料質量與施工性能等因素的影響，防腐施工作業的效果極易被影響，要圍繞材料采購和施工等環節，采取嚴格有效地把控措施，最大程度上保障長輸管道工藝站場埋地管線防腐的質量與效果，獲得更多的效益。對發現的質量問題，要督促施工作業人員做好處理，保證作業的質量與效果。制定完善的管理制度，明確管理人員的職責與任務，發揮其力量與作用，落實防腐施工環節的質量把控，確保腐蝕性能。發揮制度的約束作用，增強管理人員的重視度，切實保障作業的質量[9]。

4.4 加強專業之間的協調，選擇適宜的接地材料

站場埋地管線的防腐實施，要圍繞設計環節做好嚴格地把控，通過增強專業之間的有效溝通，減少施工問題的發生。從編制設計方案入手，做好與電氣以及儀表等的溝通，優選適宜的接地材料，例如鍍鋅扁鋼或者鍍鋅角鋼等電位較負的接地材料，盡量不要選擇銅等電位比鋼正的材料，實現有效地防腐。對設計的方案，要進行全面嚴格的評估與分析，最大程度上保障埋地管線的應用效果，切實提高長輸管道工藝站場埋地管線的防腐性能，減少腐蝕問題的發生，實現對管線的有效保護[10]。

5 結語

綜上所述，長輸管道工藝站場埋地管線作業，要做好全面嚴格地把控，保障腐蝕的效果。文中結合實踐，提出避免埋地敷設；積極推廣運用陰極保護技術；做好防腐層涂層結構設計與施工把控；加強專業之間的協調，選擇適宜的接地材料等策略。