王建林

中國(guó)石油管道公司大連輸油氣分公司熊岳輸油站

摘要：陰極保護(hù)+防腐層聯(lián)合保護(hù)是目前長(zhǎng)輸油氣管道腐蝕防護(hù)最常用的方式，國(guó)內(nèi)新建油氣管道90％以上采用了3PE防腐層。在油氣管道投用后，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)存在著防腐層剝離失效、修復(fù)后達(dá)不到檢測(cè)要求等問(wèn)題，探討防腐層失效、修復(fù)不達(dá)標(biāo)的原因，解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)延長(zhǎng)管道使用壽命有實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞：光潔度；電位；材料；補(bǔ)傷粘結(jié)

對(duì)于管線良好涂層達(dá)到 99％的管道，與陰極保護(hù)同時(shí)使用，將為管線提供完全的保護(hù)。由此可見(jiàn)防腐層在腐蝕防護(hù)中的重要性。由于3PE性能優(yōu)勢(shì)及造價(jià)的迅速降低，在管道工程中得到了大量應(yīng)用。除銹等級(jí)、涂裝溫度偏差、漏涂、生產(chǎn)工藝控制不當(dāng)（1）等影響3PE在工廠預(yù)制過(guò)程中出現(xiàn)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)；保護(hù)電位過(guò)高、雜散電流影響容易造成3PE防腐層脫殼；修補(bǔ)材料與PE不相容、操作規(guī)程不到位是造成修復(fù)失敗的主要因素。

1 3PE防腐層的結(jié)構(gòu)及完整性

三層結(jié)構(gòu)聚乙烯防腐層，底層為FBE（熔結(jié)環(huán)氧粉末），主要起到與鋼管表面的粘結(jié)作用；中間層為聚合物膠粘劑，其作用是將外層聚乙烯與底層環(huán)氧涂層粘結(jié)在一起；外層為PE（聚乙烯），主要起腐蝕防護(hù)和機(jī)械保護(hù)作用。當(dāng)聚乙烯與任何一層分離，其腐蝕防護(hù)作用將喪失，當(dāng)管體具備腐蝕條件時(shí)，由于其自身的屏蔽作用，在內(nèi)部形成獨(dú)立腐蝕空間，會(huì)加劇管道腐蝕。

2 防腐層失效主要原因分析

2.1  工廠預(yù)制過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題

3PE在生產(chǎn)過(guò)程中要進(jìn)行預(yù)熱、拋丸除銹、加熱、環(huán)氧粉末噴涂、膠粘劑包覆、水冷、聚氯乙烯包覆等過(guò)程。經(jīng)過(guò)除銹后的鋼管表面呈白亮、光滑狀態(tài)。除銹等級(jí)若達(dá)不到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)、錨紋深度不足會(huì)影響熔結(jié)環(huán)氧粉末與鋼管的粘結(jié)力。錨紋深度過(guò)大會(huì)在熔結(jié)環(huán)氧粉與鋼管間形成獨(dú)立腐蝕空間，加劇管道腐蝕。表面潮濕和粉塵沾污二次污染、則不易被發(fā)現(xiàn)[1]。

2.2  管道施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題

2.2.1  防腐管在堆放過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題

“擠壓聚乙烯防腐管露天存放時(shí)間不宜超過(guò)6個(gè)月，若需超過(guò)6個(gè)月以上時(shí)，應(yīng)用不透明的遮蓋物對(duì)防腐管加以防護(hù)”[2]，在管道施工過(guò)程中，受沿線土地所有者訴求影響，施工受用地影響較大，不能按期施工，現(xiàn)場(chǎng)堆放時(shí)間大部分超過(guò)6個(gè)月，很少有管理單位采取遮蓋措施，影響了使用壽命。

2.2.2  施工中損傷修復(fù)存在的問(wèn)題

管道運(yùn)輸、施工中不可避免會(huì)出現(xiàn)劃傷、磕傷等情況，GB/T23257-2009 《埋地鋼質(zhì)管道聚乙烯防腐層標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定；對(duì)小于等于30 mm的損傷，宜采用輻射交聯(lián)聚乙烯補(bǔ)傷片修補(bǔ)，對(duì)大于等于30 mm的損傷，采用補(bǔ)傷片修補(bǔ)后外包敷一條熱收縮帶”[2] 。在實(shí)際工作中，基于施工費(fèi)用和操作人員技術(shù)水平限制，特別是管道測(cè)試線焊接后，很少見(jiàn)到對(duì)大于等于30 mm的損傷采用補(bǔ)傷片修補(bǔ)后外包敷一條熱收縮袋。

2.2.3  補(bǔ)傷材料選擇中出現(xiàn)的問(wèn)題

目前，與PE層配伍的材料較少[3]，對(duì)在役管道補(bǔ)傷常用的材料有熱熔膠+補(bǔ)傷片、熱熔膠+補(bǔ)傷片+收縮帶、粘弾體+防護(hù)帶，冷纏帶也在局部使用。補(bǔ)傷、補(bǔ)口材料與管體及PE防腐層的粘結(jié)、密封要良好，否則補(bǔ)傷材料與原材料“不相容”，就會(huì)出現(xiàn)“兩層皮”現(xiàn)象。對(duì)于運(yùn)行中的輸氣管道而言，管道補(bǔ)口不能采用熱熔膠收縮帶 [3] ，因?yàn)楹婵具^(guò)程中，管內(nèi)介質(zhì)會(huì)將烘烤中熱量帶走，熱熔膠不能完全熔融。而建設(shè)中的管道和停運(yùn)中的管道則不受此影響。因此運(yùn)行中的管道和投用前的管道在使用材料上是要區(qū)別對(duì)待的。

2.2.4  管道回填過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題

在山區(qū)施工，細(xì)土回填很難保證，一些施工單位甚至采用碎石裝袋做管墩，管道回填后，管道下沉，防腐層直接被石塊磕傷。修建截水墻等隱蔽工程時(shí)，石塊直接傾倒在管溝內(nèi)，造成石塊滾動(dòng)砸傷防腐層。

2.2.5  熱收縮套與熱收縮帶施工不規(guī)范

熱收縮套需事先套入管道，主要用于管道補(bǔ)口、熱煨彎管防腐。熱收縮帶主要用于管道補(bǔ)口防腐及防腐層大面積損傷、缺陷的補(bǔ)傷，帶固定片。二者在3PE補(bǔ)傷、補(bǔ)口中廣泛應(yīng)用，施工中主要問(wèn)題是表面光潔度不夠、加熱不均勻、溫度不夠，會(huì)出現(xiàn) 翹邊、失粘，將會(huì)由于陰極保護(hù)屏蔽，導(dǎo)致管體腐蝕。且外檢測(cè)不易發(fā)現(xiàn)。資料顯示，西氣東輸大部分外腐蝕均發(fā)生在管道補(bǔ)口處，產(chǎn)生失效的原因主要是熱收縮帶質(zhì)量和施工質(zhì)量（4），由此可見(jiàn)，管道與管體涂層良好粘結(jié)非常重要。

2.3  管道運(yùn)行中失效

2.3.1  管道保護(hù)電位長(zhǎng)期過(guò)高造成管道防腐層脫殼

目前普遍認(rèn)為管道斷電電位在-850～1 200 mV之間，管道能夠得到有效保護(hù)，正常情況下，該要求是能夠得到保障的。但儀器在處于恒流狀態(tài)或異常情況下，超出此規(guī)定值的現(xiàn)象是存在的，管線長(zhǎng)期處于“過(guò)保護(hù)”狀態(tài)，不但會(huì)造成防腐層脫殼，還會(huì)造成管道“氫脆”現(xiàn)象。埋地管道長(zhǎng)期處于雜散電流干擾區(qū)域而未能進(jìn)行有效排除也會(huì)造成脫殼現(xiàn)象的發(fā)生。

2.3.2  第三方施工造成的3PE失效

打孔盜油、第三方施工破壞是造成管道泄漏事件的重要原因，管道防腐層大面積損壞的主要原因是交叉施工中未與管道公司及時(shí)溝通或野蠻施工所致，此類施工除了對(duì)管道防腐層造成破壞外，往往伴隨著對(duì)管體的損傷，此類危害巨大。

3 避免3PE失效及修復(fù)失效探討

3.1  把好產(chǎn)品出廠質(zhì)量關(guān)

3PE防腐管在出廠時(shí)進(jìn)行了質(zhì)量檢驗(yàn)，但有一些缺陷是有隱蔽性的，例如錨紋深度、粘結(jié)力等是不易被發(fā)現(xiàn)的，在工廠預(yù)制過(guò)程中，管道公司應(yīng)派員對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行抽查并及時(shí)反饋給廠方進(jìn)行整改，杜絕不合格產(chǎn)品出廠。對(duì)后期發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行質(zhì)量追溯，查找原因和范圍。

3.2  對(duì)監(jiān)理、防腐層補(bǔ)口、補(bǔ)傷人員進(jìn)行培訓(xùn)和考核

目前3PE補(bǔ)口、補(bǔ)傷絕大部分采用人工方式進(jìn)行，特別是補(bǔ)口操作采用的是手工烘烤方式，操作人員責(zé)任心不強(qiáng)，縮減作業(yè)時(shí)間，烘烤溫度達(dá)不到，熱熔膠就不能完全融化，達(dá)不到“各部均有熱熔膠均勻溢出”的要求，俗稱的“收縮（帶）套就不能與管道很好粘結(jié)，造成密封不好” ；溫度過(guò)高會(huì)“烤焦”[4]，造成收縮（帶）套永久失效，烘烤溫度的準(zhǔn)確掌握是決定收縮（帶）套施工質(zhì)量好壞的重要一環(huán)。

管道補(bǔ)口需要經(jīng)過(guò)噴砂、預(yù)熱、涂漆、烘烤等多個(gè)環(huán)節(jié)，其中一個(gè)環(huán)節(jié)出了問(wèn)題，都會(huì)影響最終結(jié)果。如果監(jiān)理人員技術(shù)缺乏、督查不到位致使缺陷未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，同樣影響防腐效果。

因此防腐施工前應(yīng)對(duì)操作和監(jiān)理人員進(jìn)行培訓(xùn)和考試，施工結(jié)束進(jìn)行考核，對(duì)不合格部分要進(jìn)行倒查。

3.3  監(jiān)護(hù)陰極保護(hù)參數(shù)做好交叉施工監(jiān)護(hù)

將管道保護(hù)電位控制在要求范圍內(nèi)，對(duì)雜散電流干擾及時(shí)進(jìn)行排除，避免電流過(guò)大造成剝離。對(duì)管線交叉施工進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)護(hù)，避免損傷防腐層，對(duì)損傷部位及時(shí)修復(fù)。

3.4  文明施工

管道露天堆放預(yù)計(jì)超過(guò)6個(gè)月的要采取遮蓋措施，管溝按規(guī)定進(jìn)行細(xì)土回填，鋼管從堆管區(qū)到布管運(yùn)輸期間避免拖拽，水工施工過(guò)程中，避免石塊砸傷管道。

3.5  避免損傷工廠預(yù)制防腐層管段

現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)的涂層不會(huì)比原始涂層好，因此在施工環(huán)節(jié)中盡量避免對(duì)原始涂層的破壞。例如對(duì)陰極保護(hù)電纜線的焊接，應(yīng)盡量選在補(bǔ)口部位，防止損傷工廠預(yù)制管段[5]。

4 結(jié)論

(1)把好產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)。對(duì)工廠預(yù)制的防腐管進(jìn)行質(zhì)量追蹤，對(duì)出廠產(chǎn)品進(jìn)行抽查，對(duì)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題的同批次產(chǎn)品不予使用。選用產(chǎn)品質(zhì)量合格并與之“相容”的補(bǔ)口、補(bǔ)傷材料。

(2)選擇專業(yè)防腐隊(duì)伍進(jìn)行補(bǔ)傷、補(bǔ)口施工，強(qiáng)化監(jiān)理在施工中的作用，對(duì)修復(fù)后的防腐層進(jìn)行質(zhì)量抽查。

(3)貫徹管道公司相關(guān)管理規(guī)定，定期進(jìn)行地面防腐層漏點(diǎn)檢測(cè)，控制陰極保護(hù)參數(shù)，按照規(guī)定進(jìn)行巡護(hù)，防止和發(fā)現(xiàn)外力損傷防腐層。

(4)加強(qiáng)對(duì)新型補(bǔ)傷、補(bǔ)口材料的研發(fā)。目前，一些新型補(bǔ)傷、補(bǔ)口材料在工程中有所使用，取得了較好效果，但在役管線補(bǔ)傷、補(bǔ)口材料存在著價(jià)格較高的問(wèn)題，市場(chǎng)亟待新產(chǎn)品的出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 廖宇平，程書(shū)旗，鄭玉海，等.管道3PE防護(hù)層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與缺陷分析及防范[J].《腐蝕與防護(hù)》, 2006，    27（6）：311-314.

[2] GB/T23257-2009 《埋地鋼質(zhì)管道聚乙烯防腐層標(biāo)準(zhǔn)》.

[3] 陳洪源 ，李英義 ，羅鵬 ，等.再役3PE管道補(bǔ)口修復(fù)技術(shù)研究[J].《管道設(shè)備與技術(shù)》, 2012,（4）: 24-26.

[4] 羅峰,王國(guó)麗，竇鵬.國(guó)內(nèi)3PE防腐層補(bǔ)口失效主要原因分析及相關(guān)對(duì)策建議[A].中國(guó)油氣儲(chǔ)運(yùn)安全管理    與技術(shù)創(chuàng)新研討會(huì)暨新技術(shù)、新裝備應(yīng)用推介會(huì)論文集[C].2010.

[5] 王向農(nóng).3LPO管道防腐層的剝離[J].《防腐保溫技術(shù)》,2009,（3）：6-18.

作者：王建林， 男，1967年生，2007年畢業(yè)于沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)信息管理專業(yè)，主要從事油氣管道保護(hù)工作 。

《管道保護(hù)》2017年第5期（總第36期）