长输管线防腐技术介绍

[加入收藏][字号: ] [时间:2013-01-17  来源:石油与装备杂志  关注度:0]
摘要:   随着能源市场需求的激增,长输管线事业发展迅猛,全世界形成了许多洲际、国际性、全国性及地区性的大型供气系统和输油管网。在我国,原油主要通过长输管线从产地输送到炼油厂和码头,我国拥有1.7万公里的原油长输管线。然而,腐蚀是影响管道系统...

  随着能源市场需求的激增,长输管线事业发展迅猛,全世界形成了许多洲际、国际性、全国性及地区性的大型供气系统和输油管网。在我国,原油主要通过长输管线从产地输送到炼油厂和码头,我国拥有1.7万公里的原油长输管线。然而,腐蚀是影响管道系统可靠性及使用寿命的关键因素。我国的地下油气管线投产l~2年后即发生腐蚀穿孔的情况屡见不鲜,它不仅造成油气泄漏损失、资金和人力浪费,而且还可能引起火灾、环境污染等严重后果。因此,加强对长输管线防腐新技术的研究具有重大意义。

 

  管道防腐涂层新发展

 

  采用各类涂层将管道内外表面与介质隔离开来防止腐蚀的方法是目前最普遍的措施。当前,世界各国均十分重视对腐蚀控制问题的研究,在管道防腐涂层领域也取得了许多成果,各种新材料、新技术不断涌现。

 

  聚合物改性沥青瓷漆 2008年,国外将一种特殊选择的沥青用高性能工程聚合物进行改性,开发出其性能可与3层PE相媲美的聚合物改性沥青瓷漆。这种涂料的防腐层结构为干膜厚度4mm,外缠绕玻璃纤维和聚脂纤维编织层。其应用温度范围在-20~90℃之间。

 

  改性沥青瓷漆涂敷工艺与常规瓷漆涂敷工艺的主要区别在于:改性沥青瓷漆粘度大,不适合于喷涂;改性沥青瓷漆是采用特制的挤压器连续向管了上挤压涂料,它的干膜厚度为4mm。挤压涂敷改性沥青瓷漆并趁热和呈液体状时,马上缠绕外包裹层。这种外包裹层为玻璃纤维和聚脂纤维编制层,设计专门用于提高其机械保护强度。

 

  2008年10月,该涂敷工艺在南非恶劣的环境条件下进行了广泛的试验和测试。试验项目包括在2km管道上涂敷聚合物改性沥青瓷漆、运输存放、铺设、补口和阴极剥离等试验。涂敷后的管子堆放在南非夏季最酷热的环境下,试验其对高温的反应,然后是急冷却(即降雨期间)。试验得出的主要结论如下:(1)聚合物改性沥青瓷漆涂层轻易不损坏。即便对受到损坏的涂层进行修复,也是既快又方便。(2)关于阴极剥离和电流保护,初期结果表明聚合物改性沥青瓷漆涂层具有极高的阴极剥离临界值。(3)使用了各种补口涂敷,证明与其匹配性好,补口容易。

 

  纳米改性材料涂层 纳米技术是近年来出现的一门新兴技术,它带来了材料科学领域的重大革命。由于腐蚀防护所涉及的表面材料的性质由微观结构所决定,纳米技术的出现与应用无疑将给腐蚀控制技术的发展带来巨大的机遇。研究表明,利用纳米技术对有机涂层防腐材料进行改性,可有效提高其综合性能,特别是增加材料的机械强度、硬度、附着力,提高耐光性、耐老化性、耐候性等。例如TiO、SiO2、ZnO、Fe2O等纳米粒子对紫外线有散射作用,加入这样的纳米材料可有效增强材料的抗紫外线能力,使耐老化性显著提高。通过向材料中加入一些颗粒很小的纳米粒子,能增加材料的密封性,达到更好的防水、防腐效果。对于无机涂层材料,如对其结构进行纳米化,也能达到明显改善其塑性、韧性的作用。

 

  当前已有一些通过纳米技术对防腐材料进行改性的技术获得了专利,在市场上也已有这样的防腐材料出现。不过总的来看,这项技术还仅仅处于起步阶段,具有极大的发展前景。

 

  环氧/改性聚乙烯粉末防腐层 据报道,在美国还有一种新型的双层粉末结构,该结构是在FBE防腐层(0.30-0.64mm )上喷涂一层改性聚乙烯CMP和FBE属化学和机械粘结,不会分离,比传统的三层PE有所进步,其性能与双层FBE相似。2007年在美孚石油公司的管道工程中得以应用,但在国内还无使用先例。

 

  无机非金属防腐层 与有机涂层相比,无机防腐技术有很多优点。无机防腐材料不老化,耐腐蚀、耐磨损、耐温性能优异,使用寿命比有机材料大大提高。现在的无机非金属防腐层主要有陶瓷涂层、搪瓷涂层和玻璃涂层。陶瓷涂层具有高化学稳定性,耐腐蚀、耐氧化、耐高温,目前已有蔓延高温合成、热喷涂、化学反应法等较成熟的制备方法。搪瓷涂层具有极强的耐腐蚀性能,用它对钢制管道进行防腐将会使防腐水平得到极大提高。我国在该方面的研究才刚刚起步,只有西安搪瓷厂等少数企业引进、开发了搪瓷管道生产技术。玻璃涂层致密性、耐蚀性、耐磨性优异,涂层表面光滑,作为内涂层可起到减阻作用。

 

  我国的北京伟业科技发展有限公司最新开发出一种制备玻璃涂层的“热喷玻璃(釉)防腐技术”,它通过一定的工艺技术,在金属管道内外壁上形成玻璃与金属的复合无机防腐涂层,玻璃釉料可根据防腐性能的要求、金属膨胀系数和工艺特点的不同进行配置,能应用于给排水、化工、石油、天然气管道等诸多领域。其突出特点有:生产工艺先进,永不老化,使用安全,耐腐蚀性能优越,内减阻及耐磨性、流动性好,耐候性强(使用温度范围在-50~300℃),无毒、无害、无污染,造价低廉,施工规范,用途广泛等。

 

  目前无机防腐涂层急需研究解决的问题主要有:陶瓷涂层的封孔处理方法、搪瓷涂层成本的降低、玻璃涂层结合性和韧性的提高、开发适宜的焊后内补口技术等。由于无机防腐技术巨大的发展前景,当前世界各国均已将无机非金属复合防腐管道作为重点攻关的课题,该技术有望取得更大的突破。

 

  非金属材料防腐应用

 

  由一些非金属材料制成的管道具有很强的耐蚀性能,在管道防腐领域也发挥着很重要的作用。因非金属管道不需施加阴极保护,可比钢管节省投资及管理环节。目前非金属材料在长输管道上的应用主要集中在欧美国家,我国使用较少。

 

  玻璃钢管道与钢质管道相比,其优点主要体现在:价格比钢管便宜;安装简单;使用寿命在30年以上,是钢管的2~3倍,且其间无需维护;流体阻力小;对输送介质无污染;保温性能好。

 

  电化学防护 根据调查数据和阴极保护相关规范,对沿线的土壤情况进行分析,得出以下结论:土壤的自然腐蚀性属于强腐蚀~极强腐蚀范围:管道沿线存在强烈的杂散电流的腐蚀条件,应当增加排流设施:测量数据显示构成微生物腐蚀的可能性很小;钢管在采用较好的防腐层的基础上必须增设阴极保护设施。

 

  长输管线的腐蚀主要是电化学腐蚀。用电火花检漏仪检查时,若有打火花现象,表明该处绝缘不佳,有漏电现象。如不处理日后将在此处发生电化学腐蚀,影响长输管线的使用寿命。

 

  阴极保护 阴极保护技术就是通过向被保护的钢质管道通以足够的直流电流,使管道表面产生阴极极化,减小或消除造成钢质管道土壤腐蚀的各种原电池的电极电位差,使腐蚀电流趋于零,进而达到阻止管道腐蚀的目的。有两种办法可以实现这一目的,即牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属与被保护金属连接,并处于同一电解质中,使该金属上的电子转移到被保护金属上去,使整个被保护金属处于一个较负的、相同的电位下。此方法广泛应用于保护小型或处于低土壤电阻率环境下的金属结构,如城市管网、小型储罐等,特别适用于天然气管道。外加电流阴极保护是通过外加直流电源以及辅助阳极,迫使电流从土壤中流向被保护金属,使被保护金属结构电位低于周围环境。该方法适合于长距离、大口径的天然气管道,不受管道沿线地形限制。



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