埕港输气管道防腐层选择方案研究

2022-09-10

0 引言

该工程位于南排河滩海地区, 自然条件恶劣, 土壤含盐量高, 含水量大, 土壤电阻率极低, 一般在3Ω·m以下, 其中赵东平台至埕海1-1人工岛管线为海底敷设, 埕海1-1人工岛至埕海联合站至大港首站的管线埋地敷设, 总长约49.5公里, 其中有4.0公里管线在进海路埋地敷设, 管线所处地段的土壤腐蚀性很强。

1 管道防腐层的选择

埕海1-1人工岛至埕海联合站的管线有4公里在进海路埋地敷设, 而赵东平台至埕海1-1人工岛管线海底敷设, 因此对管线的外防腐层要求极高。进海路管线, 涨潮最高水位可以完全浸没整条进海路, 退潮时又没有水, 腐蚀比全浸在海水中严重的多。沿着进海路所敷设的部分管线, 与陆上埋地管线做法基本一致, 外防腐要求则必须具有抗海水、抗细菌及海生物侵蚀、抗冲击、浸泡性能好、水渗透率低、与钢管间附着力强、容易涂装、抗磨蚀、电绝缘性好、耐阴极剥离、具有低的低吸水率、易于补口补伤等综合性能。

由于石油沥青不耐植物根茎 (如芦苇) , 容易造成聚乙烯胶粘带和管道脱壳, 目前国内用于埋地长输管线较多的且防腐效果较好的防腐层主要为聚乙烯防腐层和环氧粉末涂料, 其中聚乙烯防腐层包括PE二层结构、PE三层结构, 这几种结构的性能比较如下:

1.1 二层PE结构

二层PE结构具有耐化学介质浸泡、绝缘电阻高、抗透湿性能好、抗阴极剥离性能好, 当采用外加电流阴极保护时, 不易对其它地下金属构筑物产生杂散电流干扰等优点, 但是二层PE结构焊缝处易形成空鼓, 涂层一旦失去粘结, 易造成阴极保护屏蔽, 造成膜下腐蚀, 阳光下易老化。该种防腐结构适用于大部分土壤环境, 特别是机械强度要求高、土壤应力破坏作用较大的地区, 而架空管段和温差较大地区应予以慎用。其造价普通级大约为60~70元/m2, 加强级70~80元/m2。

1.2 环氧粉末涂料

环氧粉末涂料的优点是粘结力好、耐蚀性能好、机械强度高、抗阴极剥离性能好、适用温度范围广, 使用寿命长、预制费用较低;缺点是涂层太薄, 运输、施工过程中易受伤, 不易补口, 涂层的修补和环焊缝补口相对难度较大, 高温下吸水率高, 阳光下易老化。环氧粉末涂料防腐结构适用于大部分土壤环境, 特别适用于粘质土壤及定向钻穿越段, 不适宜高含水、石方段使用, 单位造价为普通级60元/m2, 加强级70元/m2。

1.3 三层PE结构

三层PE结构与钢管粘结力好, 耐化学介质浸泡、绝缘电阻高、抗透湿性能好, 抗阴极剥离性能好, 当采用外加电流阴极保护时, 不易对其它地下金属构筑物产生杂散电流干扰, 所需保护电流密度最小, 节省阴极保护电能消耗。但是其造价较高, 普通级为70~80元/m2, 加强级为80~90元/m2。除此之外, 该结构焊缝处易形成空鼓, 可能存在阴极保护屏蔽, 造成膜下腐蚀现象, 阳光下易老化。三层PE结构在大部分土壤环境, 特别是敷设及施工环境苛刻地带、侵蚀性地带适用, 如石方段、盐碱地等, 而架空管段不宜采用。

2 方案结论

对气管线仅作单层环氧粉末显单薄, 环氧粉末本身吸水率较高, 三层PE结构的价格目前也不太高, 比二层PE的价格每平米仅高数元, 鉴于三层PE外防腐层绝缘防腐性能优异, 使用寿命长, 并且最近几年无论是陆上还是海底的长输管线均采用三层PE防腐层。由于管线所经地段为腐蚀严重的滩海区域, 有部分管段在海堤敷设管线, 另有部分管段在进海路敷设, 为保证管线长期稳定运行, 结合目前的施工水平, 推荐天然气输气管道外防腐层采用性能价格比较好的加强级三层PE外防腐层, 结构如下:底层普通级熔结环氧粉末≥80μm, 中间层胶粘剂170~250μm, 面层高密度聚乙烯, 总厚度不小于2.9mm。

3 结语

作为低成本、高效率、污染小的输送方式, 输气管道在周围环境的腐蚀作用下可能会导致穿孔或者泄漏, 引起火灾爆炸造成人员财产损失和环境污染破坏。为减少管道腐蚀造成的危害, 普遍做法是对管道施加外防腐层和阴极保护, 而阴极保护的效果又依靠防腐层的正常工作, 可以说只有防腐层的绝缘效果越好, 管道的阴极保护措施才能发挥最大作用。研究和探讨输气管线防腐层的结构种类和使用范围, 使其更好的服务管道运行是十分必要的。

摘要：输气管道在周围环境的腐蚀作用下可能会导致穿孔或者泄漏, 为避免火灾爆炸造成人员财产损失和环境污染破坏, 各大油田采用的普遍做法是对管道实加外防腐层和阴极保护, 而阴极保护的效果又依赖于防腐层的正常工作, 本文以埕港输气管道防腐层的方案选择为例, 探讨输气管线防腐层的结构种类和使用范围, 为长期服役的输气管道防腐方案的选择提供参考。

关键词：输气管道防腐层,PE二层结构,PE三层结构,环氧粉末涂料