压力管道的防腐和保护

张媛

（河南省锅炉压力容器安全检测研究院，河南　郑州　450000）

压力管道的防腐和保护

张媛

（河南省锅炉压力容器安全检测研究院，河南郑州450000）

腐蚀是影响管道系统可靠性及使用寿命的关键因素，因为每年管道的腐蚀都给社会带来巨大的直接损失和间接损失。基于此，分析管道腐蚀的原因和特点，介绍目前已有的一些行之有效的防腐和保护措施，提出当前防腐技术存在的不足和应对方法。

压力管道；腐蚀；危害；预防方法

1　管道的腐蚀危害

1.1管道腐蚀带来灾难的事故

压力管道除了输送水、蒸汽、空气及惰性气体外，大多数输送的是化工物料及燃料，一旦因腐蚀破坏造成物料泄露，由于污染环境而引起公害，并往往酿成火灾、中毒、爆炸等事故，给工业生产和人民生命带来重大损失。

压力管道的腐蚀是影响管道系统可靠性及使用寿命的关键因素，美国有45%管道损坏是由于管道外壁的腐蚀引起的。美国有天然气管道270多万km，危险液体输送管道25万多km。仅1988年整个美国与运输有关的死亡人数就达到49 438人，触目惊心。其中与管道输送有关的死亡人数为25人。我国占2.4%的地下油气管道投产1～2a后，发生腐蚀穿孔的情况已屡见不鲜。原劳动部职业安全卫生与锅炉压力容器监察局曾组织调查组专题压力管道安全状况，从所整理的240例（其中40例为国外案例）压力管道事故中可以看出问题的严重性。其中，125起发生人员伤亡，共死亡176人，伤304人。

1.2管道腐蚀的经济损失

据发达国家统计，由于腐蚀造成的损失每年约占国民经济总产值的2%～4%。，1979年美国德克萨斯一套硫酸烷基化装置脱丙烷塔一管线弯头破裂，管内压力为1.8MPa的介质大量泄漏遭遇明火引爆，多个设备和房屋建筑遭到严重破坏，2.4km外的玻璃窗被震碎，造成的经济损失达2 400万美元。在油气田开发生产中，每年从油气井到管道和储罐以及各种管道输送和工艺设备都会遭受严重的腐蚀，造成巨大的经济损失。据有关资料统计，世界各国每年仅管道腐蚀造成的经济损失，美国约为20亿美元，英国约为17亿美元，德国和日本各为33亿美元。据美国国家输送安全局统计，74%是腐蚀造成的。

2　管道防护的意义

重视腐蚀问题，杜绝或减缓管道腐蚀的危害，加强天然气管道的腐蚀和防护工作，提高和改进管道腐蚀的技术和管理水平，不仅有显著的经济效益，也有着极大的社会效益。大量的实践表明，如果采用有效的防腐蚀措施和科学有效的管理，大约有30%的管道腐蚀是可预防的。假设按美国每年的腐蚀和损失量计算，就可节省1 000多亿美元的不必要费用。从经济方面来说，重视管道的防腐包括降低因管道、储罐、输送设备和管道结构的腐蚀所造成的金属损失，当今经济因素是当前腐蚀与防护领域中许多管道研究深入开展工作的原动力。

3　压力管道腐蚀的定义、特点、原因及种类

3.1压力管道腐蚀的定义

压力管道的腐蚀是由于受到内部输送物料及外部环境介质的化学或电化学作用（也包括机械等因素的共同作用）而发生的破坏［1］。

3.2压力管道发生腐蚀的特点

压力管道在使用中可能产生腐蚀、疲劳、蠕变、低温脆断和材质劣化等破坏形式，其中腐蚀破坏最具普遍性。特别是化学工业，因其介质腐蚀性强，并常常伴有高温、高压、磨损等，最易发生管道破坏事故。压力管道的腐蚀破坏形态，除了全面腐蚀外，尚有局部腐蚀、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳及氢损伤。其中，危害最大的当属应力腐蚀破裂，往往在没先兆情况下突然发生，造成预测不到的损伤。

3.3压力管道腐蚀的种类

3.3.1按腐蚀机理划分。①电化学腐蚀，指金属与电解质组成两个电极，组成腐蚀原电池。电化学反应腐蚀包括电解质腐蚀和原电池腐蚀。②化学腐蚀，是指金属和介质发生化学反应的腐蚀，单纯化学腐蚀则不形成微电池。

3.3.2按腐蚀形态划分。①全面腐蚀，也称均匀腐蚀，这是在管道较大面积上产生的程度基本相同的腐蚀。管道内表面遭受输送物质的全面腐蚀，管道外壁裸漏表面（或有涂料但已全面失效）遭受大气锈蚀。遭受全面腐蚀的管道，壁厚逐渐减薄，最后破坏。②局部腐蚀，腐蚀主要集中在金属表面某一区域，包括点蚀、缝隙腐蚀、氢脆、应力腐蚀开裂、磨损腐蚀和冷凝液腐蚀等。

3.4发生腐蚀的原因

3.4.1外腐蚀原因。穿越各种不同类型的土壤、河流湖泊，气温、地下水位发生变化以及杂散电流引起腐蚀。

3.4.2内腐蚀原因。输送天然气时，管道中输送物质有有害物质H2S和CO2；输送原油时，管道中的输送物质含S和H2O，输送成品油时含有H2O和O2。

4　压力管道防腐蚀的方法和有效技术

作为压力管道的防腐蚀技术，应用最多、最普遍的是涂料和复合材料。对于腐蚀性特强的介质则采用非金属耐蚀材料。在石油、石化工业的个别部分管线也有采用缓蚀剂技术的。对于城市地下管线及地下长输管线采用阴极保护技术较普遍。

防腐蚀涂料常用的有以下几种：环氧树脂防腐蚀涂料、沥青防腐蚀涂料、漆酚防腐蚀涂料、聚氨酯防腐蚀涂料、烯烃树脂防腐蚀涂料、过氯乙烯防腐蚀涂料、氯化橡胶防腐蚀涂料、氯磺化氯乙烯发防腐蚀涂料、高温防腐蚀涂料、富锌防腐蚀涂料、带锈涂料和玻璃鳞片防腐蚀涂料等。耐腐蚀非金属材料常用的有工程塑料管道（PVC管、PP管道、ABS管道和聚乙烯管道等）、不透性石墨管道、玻璃管、陶瓷管、玻璃钢管道和自应力钢筋混凝土压力管等。钢-非金属复合材料管道常用的有钢衬橡胶管道、钢衬玻璃管道、搪玻璃管道、防腐带材等。

其他防腐技术中，阴极保护技术较普遍。阴极保护技术是利用外部阴极电流使金属电位向负的方向移动，使腐蚀原电池的作用减弱或完全停止，从而达到减缓或停止金属腐蚀的目的，这种技术称为电化学阴极保护技术。缓蚀剂保护技术和金属喷涂渗镀防腐新技术的应用也成为管道防腐不可或缺的新技术。还有一些新技术的不断应用为管道腐蚀提供了新思路。例如，智能清管器测线技术，现场涡流遥测技术，电池式气体腐蚀性测试技术，土壤腐蚀电流密度测试技术，多频管中电流监测技术等的运用。

5　目前防腐技术存在的不足和应对方法

目前我国压力管道防腐技术中还存在很多的不足，如地下管道阴极保护是一项技术含量很高的施工工艺，但目前尚有许多技术问题有待进一步发展和完善。如阴极保护电位测量中如何消除IR降的影响；在被保护管道与其相邻管件的隔离绝缘上，采用各种性能均优的直埋绝缘接头以代替绝缘法兰；改进外加电流法所用的横电位仪；消除保护盲区等。对此，可以大大地利用计算机模拟技术进行阴极保护系统干扰等分析，加强保护效果评价技术和紧急保护参数检测技术的深入研究；完善阳极新材料、新结构的技术创新，使其在工程应用和保护效果方面得到进一步发展和提高。同时，深入研究埋地管道防腐层修复技术，加快检测、监测技术的更新换代。

近年来，纳米技术的出现解决了新材料问题，带领了材料科学领域的重大改革，因压力管道防腐涉及到管道表面材料的性质是由微观结构所决定的。所以，利用纳米新技术对压力管道的有机涂层的防腐材料性质进行改变，就可大大提高其综合性能。任何涂层，仅仅有新的材料和先进的工艺是远远不够的，还有注意防腐施工的质量。

此外，目前国内外生产管理的基本指导思想是实行主动、预防性的防腐蚀生产管理。国内研究的“分级管理”以及国外开发的“条件评估管理”、“风险管理”等技术，都反映了这种新型的防腐蚀生产管理模式。这种新型的管理模式不仅能大大提高管理和决策的准确性及预防性，也可以同时带动石油工业防腐蚀应用技术的深入发展。

［1］顾竟成.压力管道安全与技术［M］.南京：东南大学出版社，2000.

Anticorrosion and Protection of Pressure Pipeline

Zhang Yuan
（Henan Boiler&Pressure Vessel Safety Inspection and Research Institute，Zhengzhou Henan 450000）

Corrosion is the key factor that affects the reliability and service life of pipeline system，because corrosion of the pipeline bring enormous direct and indirect losses to the society every year.Based on this，the causes and characteristics of corrosion of pipelines were analyzed，some effective pipelines-corrosion and protection measures were introduced，the existing problems and countermeasures of pipelines corrosion protection technology were put forward.

pressure pipeline；corrosion；harm；prevention method

TQ050.9

A

1003-5168（2016）06-0154-02

2016-06-20

张媛（1981-），女，本科，工程师，研究方向：锅炉、压力容器、压力管道检验。