管道線路緊急截?cái)嚅y的腐蝕問題

　　針對長輸管道線路緊急截?cái)嚅y閥體外防腐涂層缺陷造成的陰極保護(hù)電流流失，以及與線路緊急截?cái)嚅y臨近管道處的加速腐蝕問題，分析了其產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕的原因。指出管道干線未設(shè)置絕緣接頭將線路緊急截?cái)嚅y與干線進(jìn)行電隔離是造成陰極保護(hù)電流流失的主要原因，提出了解決方法和管道線路緊急截?cái)嚅y在設(shè)計(jì)方面需要重視的技術(shù)環(huán)節(jié)。

　　在長輸油氣管道干線上，每間隔一定距離或在管道通過特殊地段時必須安裝一個緊急截?cái)嚅y(配置氣液聯(lián)動執(zhí)行機(jī)構(gòu))，以便于管道維修或在發(fā)生故障時避免事故擴(kuò)大。

1、管道截?cái)嚅y腐蝕原因分析

1.1、截?cái)嚅y與管道連接段未設(shè)置絕緣接頭

　　2003年10月，西氣東輸豫皖管理處所轄從太行山麓至滁河?xùn)|岸近700km管道中有近60km管道陰極保護(hù)數(shù)據(jù)異常。臨近陰極保護(hù)站實(shí)測恒電位儀的給定電位為-1.3V，通電電位為-1.29V，保護(hù)電流為4A，但在臨近線路截?cái)嚅y室測試樁的測量電位降幅明顯偏大，相對于飽和Cu/CuSO4參比電極，測量電位甚至低于-0.85V(表1)。

表1 西氣東輸豫皖管理處部分管段保護(hù)電位測試數(shù)據(jù)(測試時間：2003年11月21日)

　　注：臨近陰極保護(hù)站給定電位-1.3V，通電電位-1.29V，保護(hù)電流4A。

　　西氣東輸豫皖段線路緊急截?cái)嚅y采用直埋式焊接閥，該閥通過壓力傳感器如若檢測到主管道壓降速率、高壓值、低壓值三者中任一值達(dá)到設(shè)定值，其執(zhí)行機(jī)構(gòu)即觸發(fā)關(guān)閥指令，自動完成閥門關(guān)閉動作。該閥體積龐大，采用環(huán)氧樹脂作為外防腐涂層，涂層厚度為0.1～0.3mm。在運(yùn)輸和施工過程中，土方回填和其它外力作用都可能破壞環(huán)氧樹脂防腐涂層。另外，管道干線均未設(shè)置絕緣接頭將線路緊急截?cái)嚅y與干線實(shí)施電隔離，陰極保護(hù)電流在緊急截?cái)嚅y防腐涂層破壞處流出，并在該閥附近半徑為30～300m范圍內(nèi)的土壤處形成約-0.1～-0.5V的陰極電位電場，造成部分臨近閥室管道保護(hù)電位低于-0.85V(圖1)。

圖1 西氣東輸豫皖段線路緊急截?cái)嚅y閥室工藝流程

1.2、截?cái)嚅y閥體與絕緣接頭相鄰管道無陰極保護(hù)

　　2009年4月，在中滄輸氣管道與冀寧管道進(jìn)行連接施工過程中，對恩城閥室開挖發(fā)現(xiàn)，線路緊急截?cái)嚅y閥體與鄰近的焊接管道腐蝕較嚴(yán)重，部分腐蝕點(diǎn)深度超過1mm。該閥室線路緊急截?cái)嚅y于2001年3月安裝，采用直埋式焊接閥，閥體采用環(huán)氧樹脂作為外防腐涂層，臨近管道采用3PE作為防腐層，閥體上下游5m處管段設(shè)置絕緣接頭，避免了陰極保護(hù)電流的流失。但是在閥體和絕緣接頭相鄰側(cè)10m處，管道存在無陰極保護(hù)狀況。截?cái)嚅y閥體材料為含鉻較多的合金鋼，該材料的電極電位比管道干線管材偏正0。1~0。15V，因此截?cái)嚅y閥體與管道形成了一個電偶腐蝕電池，管道作為陽極腐蝕加速，而閥體作為陰極受到了保護(hù)(圖2)。

圖2 中滄輸氣管道恩城閥室工藝流程

2、防腐措施

2.1、對截?cái)嚅y閥體進(jìn)行加強(qiáng)級防腐絕緣

　　針對西氣東輸豫皖段線路緊急截?cái)嚅y與管道連接未設(shè)置絕緣接頭的情況，對截?cái)嚅y閥體進(jìn)行加強(qiáng)級防腐絕緣�？紤]到閥體的不規(guī)則性和野外施工土方回填的實(shí)際情況，采用四油三布環(huán)氧樹脂中堿玻璃絲布貼面作防腐層。實(shí)踐表明：采用該方案改造后，豫皖段線路緊急截?cái)嚅y存在的陰極保護(hù)電流流失現(xiàn)象得到了控制，管道保護(hù)電位恢復(fù)到-0.9V以上(表2)。

表2 西氣東輸豫皖管理處部分管段保護(hù)電位測試數(shù)據(jù)(測試時間：2004年11月21日)

　　注：臨近陰極保護(hù)站給定電位-1.2V，通電電位-1.19V，保護(hù)電流1.5A。

2.2、設(shè)置加強(qiáng)級防腐絕緣與犧牲陽極保護(hù)相結(jié)合

　　針對中滄線個別線路緊急截?cái)嚅y臨近管道加速腐蝕的情況，對線路緊急截?cái)嚅y閥體進(jìn)行加強(qiáng)級防腐絕緣，并設(shè)置一組犧牲陽極保護(hù)，且參考文獻(xiàn)的技術(shù)要求對犧牲陽極進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工。改造后，于2009年6月測得管道保護(hù)電位為-0.93V，滿足了管道陰極保護(hù)的技術(shù)要求。

3、問題與建議

　　強(qiáng)制電流陰極保護(hù)方法已廣泛應(yīng)用于長輸管道的腐蝕預(yù)防與控制，但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，管道陰極保護(hù)電流的流失會造成管道陰極保護(hù)性能下降，原因之一是管道干線雖然采用了防腐效果可靠的3PE作為外防腐材料，但是像線路緊急截?cái)嚅y、放空閥及放空管等外部連接設(shè)備的防腐質(zhì)量良莠不齊，造成了長輸管道整體陰極保護(hù)效果差異很大，甚至影響了陰極保護(hù)設(shè)備的正常投用。建議在進(jìn)行主管道陰極保護(hù)設(shè)計(jì)時，針對引進(jìn)的國外設(shè)備(如線路緊急截?cái)嚅y，TEG熱電發(fā)生器等)對主管道陰極保護(hù)電流可能造成的影響，提出相應(yīng)的技術(shù)要求;同時對引進(jìn)的國外設(shè)備廠家提供的設(shè)備技術(shù)性能參數(shù)進(jìn)行甄別，對達(dá)不到使用要求的設(shè)備，提出整改意見。