北京某區域中低壓管網近年腐蝕泄漏情況
收集整理了北京某區域中低壓管網于2016~2020年間的腐蝕泄漏情況,并進行了數據的整理和電子化,剔除了無效數據,對整理過的數據進行了統計分析。結果表明,2016~2020年間,中低壓管網區約發生了324次腐蝕泄漏,2018~2019年間的泄漏次數最多,每年近90起,2016年的次數最少,僅37起。
外腐蝕泄漏的影響因素
服役時間的影響
服役時間是影響管道腐蝕行為的重要因素。隨著服役時間的延長,防腐蝕層逐漸老化,性能下降,會對管道腐蝕造成嚴重影響。
由圖1可見:管道腐蝕泄漏事件數量有兩個峰值區域。當管道的服役時間為11~18年時,失效泄漏事件最多,其中服役時間為15年的管道發生的腐蝕泄漏次數最多,為13次;其次是服役時間為26~28年的管道,腐蝕泄漏超過6次。
圖1 管道發生腐蝕泄漏事件數量隨管道服役時間的變化關系
目前,燃氣管道的設計壽命一般為30年,隨著服役時間的延長,腐蝕風險逐漸增加,不過針對服役25年以上的管道,大部分會有整改(大修)措施,經過大修整改之后管道的泄漏頻次會有所下降。
管道壓力等級的影響
不同壓力等級埋地管道的腐蝕泄漏頻次不同, 對中低壓管道的腐蝕泄漏事件進行統計分析,結果表明:低壓管道泄漏次數為276次,占管道泄漏事件總量的85.2%;中壓管道泄漏次數為48次,占比為14.8%。對于低壓管道來說,由于防腐蝕層質量較差和沒有施加有效的陰極保護兩方面原因,其出現高頻泄漏;中壓管道部分施加了陰極保護,故泄漏發生相對較少。
防腐蝕層質量的影響
防腐蝕層是防止服役埋地管道腐蝕的重要屏障,其類型和完好程度直接決定了管道的使用壽命。目前,燃氣管道常用防腐蝕層有瀝青類、膠帶類、環氧粉末、3PE等。
瀝青類防腐蝕層具有設計、施工技術成熟,成本較低,施工過程不會對環境造成破壞等優點。然而,瀝青防腐蝕層厚度不均勻,隨著服役時間的延長,防腐蝕層易脆裂,且抗沖擊性能比較差;膠帶類防腐蝕層具有操作簡單,成本低廉的優點,但易發生防腐蝕層剝離;3PE是比較完善的防腐蝕結構,具有優良的化學防腐蝕性能和較高的力學性能,尤其是耐磨性和附著力最佳,但其成本相對較高。
通過調查不同防腐蝕層管道的泄漏次數發現:瀝青類防腐蝕層管道的泄漏次數最多,為280次,占比為87%;其次是膠帶類防腐蝕層管道,泄漏次數為27次,占比為8.4%;3PE防腐蝕層管道的泄漏次數為14次,占比為4.3%;環氧粉末防腐蝕層管道的泄漏次數最少,只有4次,占比僅為0.3%。
防腐蝕層的服役年限也嚴重影響了其壽命與腐蝕風險,在調查中,瀝青防腐蝕層管道的平均服役年限最長,約為23年;膠帶類防腐蝕層管道的平均服役年限約為16年;3PE防腐蝕層管道的平均服役年限最短,約為12年。
陰極保護的影響
陰極保護是防護埋地燃氣管道外腐蝕的重要技術,目前,高壓埋地燃氣管道普遍采用了陰極保護,部分中壓管道也采取了陰極保護,但大部分低壓管道沒有采取陰極保護。本調查中,沒有施加陰極保護的管道失效次數約為310次,占比為95.7%;而施加陰極保護管道的失效次數僅有14次。由此可見,施加陰極保護對管道保護具有顯著效果。
對施加了陰極保護但仍然發生腐蝕泄漏的管道進行分析,結果表明陰保失效即電位正于-850 mV(相對于銅/硫酸銅參比電極)的約占30%,受到雜散電流干擾而導致管道腐蝕泄漏的約占43%。
雜散電流的影響
目前,雜散電流是影響埋地管道腐蝕的重要因素,其中直流雜散電流更是影響社區低中壓管道腐蝕的主要因素。統計分析發現該區域95.7%發生腐蝕泄漏的低中壓管道沒有陰極保護,對于無陰極保護的管道,其附近的地電位梯度是衡量管道所受雜散電流強度的重要指標。
GB/T 21448-2017《埋地鋼質管道陰極保護技術規范》指出,當地電位梯度差值大于5 mV/m時,雜散電流的干擾程度為強。本調查中發現,62%發生腐蝕泄漏的管道附近的地電位梯度差值大于5 mV/m,這更表明對于沒有陰極保護的管道,雜散電流的強弱是影響管道腐蝕的重要影響因素。
土壤電阻率對管道腐蝕
泄漏的影響
土壤腐蝕性也是影響埋地鋼質管道腐蝕的重要因素之一,而土壤電阻率是表征土壤腐蝕性的重要參數。GB/T 19285-2014《埋地鋼質管道腐蝕防護工程檢驗》指出:當土壤電阻率小于20 Ω·m時,土壤腐蝕性為強,當土壤電阻率大于或等于20 Ω·m時,土壤腐蝕性為中等或弱。
對本工作調查區域埋地燃氣管道附近的土壤電阻率進行調查,結果表明土壤電阻率小于20 Ω·m時,埋地管道發生的腐蝕泄漏次數為4次,占比2.3%;當土壤電阻率大于等于20 Ω·m時,埋地管道發生的腐蝕泄漏次數為169次,占比97.7%。雖然整個被調查區域的土壤腐蝕性為中等或弱,但仍然有大量中低壓埋地管道發生了腐蝕泄漏,這表明土壤腐蝕性不是影響這些管道發生腐蝕泄漏的關鍵因素,還存在其他影響因素導致管道發生腐蝕泄漏。
管道腐蝕泄漏特征分析
根據現場泄漏搶修的調查結果,不同服役年限腐蝕泄漏管道的宏觀腐蝕形貌差異很大。如圖2所示:部分管道的腐蝕泄漏是由均勻腐蝕造成的,其特點是防腐蝕層大面積老化,管道整體均存在明顯腐蝕,另一部分管道的腐蝕泄漏是由局部腐蝕穿孔造成的,其特點是管道僅局部有嚴重腐蝕;且服役時間超過30年的腐蝕泄漏管道整體呈均勻腐蝕,服役時間未超過20年的腐蝕泄漏管道呈現局部腐蝕穿孔。
(a) 均勻腐蝕 (b) 局部腐蝕穿孔
(c) 服役年限超過30年 (d) 服役年限不超過20年
圖2 腐蝕泄漏管道的宏觀形貌
管道腐蝕形貌的差異是因為腐蝕原因及腐蝕機理不同,均勻腐蝕可能是由于管道在土壤中的自然腐蝕,管道壁厚均勻減薄,最終管道發生泄漏;而局部腐蝕可能是因為管道防腐蝕層存在破損點,進而有外部電流從破損點流入,從另一個破損點流出,在流出部分發生腐蝕,最終導致管道的局部腐蝕穿孔。
結論
(1) 對于北京地區中低壓管道,防腐層類型、陰極保護情況是其腐蝕泄漏的最關鍵影響因素,對于無陰保且防腐蝕層質量差的管道,雜散電流強度是管道泄漏的關鍵影響因素;
(2) 服役時間為11~18年管道的泄漏頻次最高,其次為服役26~28年的管道;
(3) 瀝青類防腐蝕層的防護效果最差;3PE防腐蝕層的防護效果最好;
(4) 無陰極保護的管道腐蝕泄漏頻發,占比95.7%;而施加有效陰極保護后,管道泄漏事件極少,說明陰極保護對于外腐蝕控制的效果顯著;
(5) 強雜散電流干擾是影響管道腐蝕泄漏的影響因素之一;
(6) 現場管道腐蝕泄漏的形貌存在很大差異,說明中低壓管網腐蝕泄漏的原因和腐蝕過程存在差異,具體原因有待更為細致的測試分析。
免責聲明:本網站所轉載的文字、圖片與視頻資料版權歸原創作者所有,如果涉及侵權,請第一時間聯系本網刪除。

官方微信
《腐蝕與防護網電子期刊》征訂啟事
- 投稿聯系:編輯部
- 電話:010-62316606
- 郵箱:fsfhzy666@163.com
- 腐蝕與防護網官方QQ群:140808414