王建林

中國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+防腐層聯(lián)合保護是目前長(cháng)輸油氣管道腐蝕防護最常用的方式，國內新建油氣管道90％以上采用了3PE防腐層。在油氣管道投用后，經(jīng)檢測發(fā)現存在著(zhù)防腐層剝離失效、修復后達不到檢測要求等問(wèn)題，探討防腐層失效、修復不達標的原因，解決生產(chǎn)中出現的問(wèn)題，對延長(cháng)管道使用壽命有實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞：光潔度；電位；材料；補傷粘結

對于管線(xiàn)良好涂層達到 99％的管道，與陰極保護同時(shí)使用，將為管線(xiàn)提供完全的保護。由此可見(jiàn)防腐層在腐蝕防護中的重要性。由于3PE性能優(yōu)勢及造價(jià)的迅速降低，在管道工程中得到了大量應用。除銹等級、涂裝溫度偏差、漏涂、生產(chǎn)工藝控制不當（1）等影響3PE在工廠(chǎng)預制過(guò)程中出現質(zhì)量不達標；保護電位過(guò)高、雜散電流影響容易造成3PE防腐層脫殼；修補材料與PE不相容、操作規程不到位是造成修復失敗的主要因素。

1 3PE防腐層的結構及完整性

三層結構聚乙烯防腐層，底層為FBE（熔結環(huán)氧粉末），主要起到與鋼管表面的粘結作用；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)氧涂層粘結在一起；外層為PE（聚乙烯），主要起腐蝕防護和機械保護作用。當聚乙烯與任何一層分離，其腐蝕防護作用將喪失，當管體具備腐蝕條件時(shí)，由于其自身的屏蔽作用，在內部形成獨立腐蝕空間，會(huì )加劇管道腐蝕。

2 防腐層失效主要原因分析

2.1  工廠(chǎng)預制過(guò)程中可能出現的問(wèn)題

3PE在生產(chǎn)過(guò)程中要進(jìn)行預熱、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)。除銹等級若達不到規定標準、錨紋深度不足會(huì )影響熔結環(huán)氧粉末與鋼管的粘結力。錨紋深度過(guò)大會(huì )在熔結環(huán)氧粉與鋼管間形成獨立腐蝕空間，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[1]。

2.2  管道施工過(guò)程中可能出現的問(wèn)題

2.2.1  防腐管在堆放過(guò)程中出現的問(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)，應用不透明的遮蓋物對防腐管加以防護”[2]，在管道施工過(guò)程中，受沿線(xiàn)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  施工中損傷修復存在的問(wèn)題

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

2.2.3  補傷材料選擇中出現的問(wèn)題

目前，與PE層配伍的材料較少[3]，對在役管道補傷常用的材料有熱熔膠+補傷片、熱熔膠+補傷片+收縮帶、粘弾體+防護帶，冷纏帶也在局部使用。補傷、補口材料與管體及PE防腐層的粘結、密封要良好，否則補傷材料與原材料“不相容”，就會(huì )出現“兩層皮”現象。對于運行中的輸氣管道而言，管道補口不能采用熱熔膠收縮帶 [3] ，因為烘烤過(guò)程中，管內介質(zhì)會(huì )將烘烤中熱量帶走，熱熔膠不能完全熔融。而建設中的管道和停運中的管道則不受此影響。因此運行中的管道和投用前的管道在使用材料上是要區別對待的。

2.2.4  管道回填過(guò)程中可能出現的問(wèn)題

在山區施工，細土回填很難保證，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，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范

熱收縮套需事先套入管道，主要用于管道補口、熱煨彎管防腐。熱收縮帶主要用于管道補口防腐及防腐層大面積損傷、缺陷的補傷，帶固定片。二者在3PE補傷、補口中廣泛應用，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 翹邊、失粘，將會(huì )由于陰極保護屏蔽，導致管體腐蝕。且外檢測不易發(fā)現。資料顯示，西氣東輸大部分外腐蝕均發(fā)生在管道補口處，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非常重要。

2.3  管道運行中失效

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

目前普遍認為管道斷電電位在-850～1 200 mV之間，管道能夠得到有效保護，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，超出此規定值的現象是存在的，管線(xiàn)長(cháng)期處于“過(guò)保護”狀態(tài)，不但會(huì )造成防腐層脫殼，還會(huì )造成管道“氫脆”現象。埋地管道長(cháng)期處于雜散電流干擾區域而未能進(jìn)行有效排除也會(huì )造成脫殼現象的發(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(lèi)施工除了對管道防腐層造成破壞外，往往伴隨著(zhù)對管體的損傷，此類(lèi)危害巨大。

3 避免3PE失效及修復失效探討

3.1  把好產(chǎn)品出廠(chǎng)質(zhì)量關(guān)

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

3.2  對監理、防腐層補口、補傷人員進(jìn)行培訓和考核

目前3PE補口、補傷絕大部分采用人工方式進(jìn)行，特別是補口操作采用的是手工烘烤方式，操作人員責任心不強，縮減作業(yè)時(shí)間，烘烤溫度達不到，熱熔膠就不能完全融化，達不到“各部均有熱熔膠均勻溢出”的要求，俗稱(chēng)的“收縮（帶）套就不能與管道很好粘結，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)。

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

因此防腐施工前應對操作和監理人員進(jìn)行培訓和考試，施工結束進(jìn)行考核，對不合格部分要進(jìn)行倒查。

3.3  監護陰極保護參數做好交叉施工監護

將管道保護電位控制在要求范圍內，對雜散電流干擾及時(shí)進(jìn)行排除，避免電流過(guò)大造成剝離。對管線(xiàn)交叉施工進(jìn)行嚴密監護，避免損傷防腐層，對損傷部位及時(shí)修復。

3.4  文明施工

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

3.5  避免損傷工廠(chǎng)預制防腐層管段

現場(chǎng)修復的涂層不會(huì )比原始涂層好，因此在施工環(huán)節中盡量避免對原始涂層的破壞。例如對陰極保護電纜線(xiàn)的焊接，應盡量選在補口部位，防止損傷工廠(chǎng)預制管段[5]。

4 結論

(1)把好產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)。對工廠(chǎng)預制的防腐管進(jìn)行質(zhì)量追蹤，對出廠(chǎng)產(chǎn)品進(jìn)行抽查，對出現質(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”的補口、補傷材料。

(2)選擇專(zhuān)業(yè)防腐隊伍進(jìn)行補傷、補口施工，強化監理在施工中的作用，對修復后的防腐層進(jìn)行質(zhì)量抽查。

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

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

參考文獻：

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

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

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

[4] 羅峰,王國麗，竇鵬.國內3PE防腐層補口失效主要原因分析及相關(guān)對策建議[A].中國油氣儲運安全管理    與技術(shù)創(chuàng )新研討會(huì )暨新技術(shù)、新裝備應用推介會(huì )論文集[C].2010.

[5] 王向農.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)計算機信息管理專(zhuān)業(yè)，主要從事油氣管道保護工作 。

《管道保護》2017年第5期（總第36期）