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+防腐層聯合保護是目前長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，經檢測發現存在著防腐層剝離失效、修復后達不到檢測要求等問題，探討防腐層失效、修復不達標的原因，解決生產中出現的問題，對延長管道使用壽命有實際意義。

關鍵詞：光潔度；電位；材料；補傷粘結

對于管線良好涂層達到 99％的管道，與陰極保護同時使用，將為管線提供完全的保護。由此可見防腐層在腐蝕防護中的重要性。由于3PE性能優勢及造價的迅速降低，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、生產工藝控制不當（1）等影響3PE在工廠預制過程中出現質量不達標；保護電位過高、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，由于其自身的屏蔽作用，在內部形成獨立腐蝕空間，會加劇管道腐蝕。

2 防腐層失效主要原因分析

2.1  工廠預制過程中可能出現的問題

3PE在生產過程中要進行預熱、拋丸除銹、加熱、環氧粉末噴涂、膠粘劑包覆、水冷、聚氯乙烯包覆等過程。經過除銹后的鋼管表面呈白亮、光滑狀態。除銹等級若達不到規定標準、錨紋深度不足會影響熔結環氧粉末與鋼管的粘結力。錨紋深度過大會在熔結環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、則不易被發現[1]。

2.2  管道施工過程中可能出現的問題

2.2.1  防腐管在堆放過程中出現的問題

“擠壓聚乙烯防腐管露天存放時間不宜超過6個月，若需超過6個月以上時，應用不透明的遮蓋物對防腐管加以防護”[2]，在管道施工過程中，受沿線土地所有者訴求影響，施工受用地影響較大，不能按期施工，現場堆放時間大部分超過6個月，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題

管道運輸、施工中不可避免會出現劃傷、磕傷等情況，GB/T23257-2009 《埋地鋼質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] 。在實際工作中，基于施工費用和操作人員技術水平限制，特別是管道測試線焊接后，很少見到對大于等于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] ，因為烘烤過程中，管內介質會將烘烤中熱量帶走，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  管道回填過程中可能出現的問題

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，石塊直接傾倒在管溝內，造成石塊滾動砸傷防腐層。

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，施工中主要問題是表面光潔度不夠、加熱不均勻、溫度不夠，會出現 翹邊、失粘，將會由于陰極保護屏蔽，導致管體腐蝕。且外檢測不易發現。資料顯示，西氣東輸大部分外腐蝕均發生在管道補口處，產生失效的原因主要是熱收縮帶質量和施工質量（4），由此可見，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  管道保護電位長期過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或異常情況下，超出此規定值的現象是存在的，管線長期處于“過保護”狀態，不但會造成防腐層脫殼，還會造成管道“氫脆”現象。埋地管道長期處于雜散電流干擾區域而未能進行有效排除也會造成脫殼現象的發生。

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溝通或野蠻施工所致，此類施工除了對管道防腐層造成破壞外，往往伴隨著對管體的損傷，此類危害巨大。

3 避免3PE失效及修復失效探討

3.1  把好產品出廠質量關

3PE防腐管在出廠時進行了質量檢驗，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現的，在工廠預制過程中，管道公司應派員對生產過程進行抽查并及時反饋給廠方進行整改，杜絕不合格產品出廠。對后期發現的問題，進行質量追溯，查找原因和范圍。

3.2  對監理、防腐層補口、補傷人員進行培訓和考核

目前3PE補口、補傷絕大部分采用人工方式進行，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，縮減作業時間，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，俗稱的“收縮（帶）套就不能與管道很好粘結，造成密封不好” ；溫度過高會“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）套施工質量好壞的重要一環。

管道補口需要經過噴砂、預熱、涂漆、烘烤等多個環節，其中一個環節出了問題，都會影響最終結果。如果監理人員技術缺乏、督查不到位致使缺陷未及時發現，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行培訓和考試，施工結束進行考核，對不合格部分要進行倒查。

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進行排除，避免電流過大造成剝離。對管線交叉施工進行嚴密監護，避免損傷防腐層，對損傷部位及時修復。

3.4  文明施工

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

3.5  避免損傷工廠預制防腐層管段

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

4 結論

(1)把好產品質量關。對工廠預制的防腐管進行質量追蹤，對出廠產品進行抽查，對出現質量問題的同批次產品不予使用。選用產品質量合格并與之“相容”的補口、補傷材料。

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

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

(4)加強對新型補傷、補口材料的研發。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，但在役管線補傷、補口材料存在著價格較高的問題，市場亟待新產品的出現。

參考文獻：

[1] 廖宇平，程書旗，鄭玉海，等.管道3PE防護層的結構特點與缺陷分析及防范[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管道補口修復技術研究[J].《管道設備與技術》, 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對策建議[A].中國油氣儲運安全管理    與技術創新研討會暨新技術、新裝備應用推介會論文集[C].2010.

[5] 王向農.3LPO管道防腐層的剝離[J].《防腐保溫技術》,2009,（3）：6-18.

作者：王建林， 男，1967年生，2007年畢業于沈陽工業大學計算機信息管理專業，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）