地下油氣管道的安全要略

　　
　　文/徐昌學(xué)，王衛(wèi)國(guó)，胡士信，張鵬·中國(guó)石油天然氣管道局

　　中國(guó)現(xiàn)代管道的發(fā)展，是中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成，其安全與否關(guān)系著國(guó)家和人民的生產(chǎn)與生活。

　　管道運(yùn)輸是現(xiàn)代重要的運(yùn)輸方式之一，在流體物料的運(yùn)輸領(lǐng)域中起著主導(dǎo)作用，它與其他運(yùn)輸方式及相應(yīng)的轉(zhuǎn)運(yùn)、調(diào)節(jié)分配、儲(chǔ)備等各類儲(chǔ)庫(kù)之間有著密切聯(lián)系。油氣輸送管道又是油氣開采、加工和銷售各環(huán)節(jié)的紐帶。對(duì)于天然氣和成品油，其運(yùn)輸、分配、調(diào)節(jié)和銷售各環(huán)節(jié)更必然構(gòu)成統(tǒng)一的系統(tǒng)工程，要聯(lián)系各種內(nèi)外因素統(tǒng)籌營(yíng)運(yùn)和管理。

　　管道運(yùn)輸與鐵路、公路、水運(yùn)、航空一起已經(jīng)成為我國(guó)第五大運(yùn)輸行業(yè)，我國(guó)70%的石油和99%的天然氣是通過管道運(yùn)輸?shù)摹９艿涝趪?guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中發(fā)揮了不可替代的作用，管道運(yùn)輸不僅關(guān)系經(jīng)濟(jì)命脈，同時(shí)也關(guān)系到公共安全。
 

徐昌學(xué)

管道腐蝕與防護(hù)的重要性

　　作為聯(lián)系石油工業(yè)上下游的紐帶，管道安全關(guān)系到石油工業(yè)的命運(yùn)，如何提高管道使用的可靠性和耐久性，如何使管道“延年益壽”,將是管道防腐蝕科學(xué)工作者和管道工程設(shè)計(jì)者們長(zhǎng)期的重要任務(wù)。

　　由于管道輸送的介質(zhì)是危險(xiǎn)物質(zhì)，管道的安全性是一個(gè)十分重要的課題，油氣管道的腐蝕，導(dǎo)致泄漏或爆炸，其后果是，人員傷亡，設(shè)備報(bào)廢，造成資源浪費(fèi)、環(huán)境污染、工廠（煉廠和電廠）停產(chǎn)、居民用氣停供，直接影響著人民的生活，對(duì)于北京、上海這樣的國(guó)際化大都市，更有著深遠(yuǎn)的國(guó)際影響。

　　美國(guó)腐蝕科學(xué)家尤利格指出：“腐蝕實(shí)質(zhì)是一個(gè)經(jīng)濟(jì)問題。”同時(shí)他還指出：“通過應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)防止和控制腐蝕，這個(gè)年度腐蝕損失的15%或更多本來是可以避免的”。對(duì)于埋地的油氣管道，這些技術(shù)包括當(dāng)前采用的最為有效的防腐層加陰極保護(hù)的聯(lián)合防腐措施，再加上一套管道完整性管理體系，使管道的使用壽命達(dá)50年或更長(zhǎng)。

腐蝕與防護(hù)措施

　　管道防腐層技術(shù)

　　目前針對(duì)管道防腐蝕的成熟做法是采用外防腐層與陰極保護(hù)聯(lián)合的保護(hù)措施。其中外防腐層是防止管道外壁腐蝕的主要手段；陰極保護(hù)作為防腐層保護(hù)的輔助手段，為防腐層缺陷處的鋼管外表面提供電化學(xué)保護(hù)。因此，外防腐層的選擇對(duì)管道的長(zhǎng)期安全運(yùn)行至關(guān)重要。

　　外防腐層的選擇應(yīng)遵守以下原則：

　　（1）技術(shù)可靠。能適應(yīng)長(zhǎng)輸管道沿線各種不同自然環(huán)境，能夠在管道使用年限內(nèi)保證管道外防腐層完整。

　　（2）經(jīng)濟(jì)合理。管道外防腐層的選用應(yīng)達(dá)到性能/價(jià)格比最優(yōu)的目的。

　　（3）材料優(yōu)化。根據(jù)管道沿途經(jīng)過不同區(qū)域的腐蝕環(huán)境，選擇適當(dāng)?shù)姆栏瘜雍徒Y(jié)構(gòu)。

　　（4）施工簡(jiǎn)便。選擇使用壽命匹配、可靠性高、施工管理方便等。

　　根據(jù)功能和環(huán)境要求，對(duì)防腐層材料的性能有明確的要求，如具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、與鋼管保持足夠的結(jié)合力、抗沖擊、抗彎曲、耐陰極剝離、耐化學(xué)介質(zhì)、耐溫度變化、較低的吸水率、良好的施工性能和易于修復(fù)等。

　　當(dāng)前管道上使用的防腐層種類主要有石油瀝青、煤焦油瓷漆、熔結(jié)環(huán)氧粉末（FBE）、三層聚乙烯（3LPE）等，其中FBE和3LPE是最為常用的兩類防腐層。可以說沒有一種十分理想的防腐層，在工程實(shí)踐中，人們的選擇只能根據(jù)防腐層的主要性能，充分利用其優(yōu)點(diǎn)，防止和避免其缺點(diǎn)。

　　國(guó)外針對(duì)FBE和3LPE防腐層進(jìn)行了比較，見表1。
 

　　根據(jù)各項(xiàng)目的優(yōu)劣程度和多年的使用性能進(jìn)行綜合評(píng)分，F(xiàn)BE為8分，3LPE為8分，雙層FBE為10分。

　　在防腐層的選用時(shí)，我們不得不提及加拿大國(guó)家能源局（Nationa1 Energy Board）1996年11月公布的一份關(guān)于加拿大埋地管道應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）的調(diào)查報(bào)告。報(bào)告指出，1977年以來加拿大已有22條管道因SCC發(fā)生破裂、穿孔。其中，73%的SCC出現(xiàn)在膠帶防腐層管道上，18%出現(xiàn)在煤焦瓷漆和石油瀝青防腐層管道上，其余9%出現(xiàn)在熱絕緣的管道上。因此國(guó)家能源局對(duì)于新建管道的防腐層推薦是：FBE、2LPE和3LPE。

　　從發(fā)展的眼光看，單層FBE有機(jī)械性能差的缺點(diǎn)，為此發(fā)展了雙層FBE，極大提高了防腐層的機(jī)械性能，在抗磨強(qiáng)度上，已經(jīng)可與3LPE相媲美。

　　需要特別指出的是，隨著Ⅹ80、Ⅹ100高鋼級(jí)管線鋼技術(shù)的成熟和大規(guī)模應(yīng)用，管材的溫度敏感性問題對(duì)防腐層材料提出了新的要求。以往的FBE在涂裝過程中需要較高的溫度（200℃以上）才能達(dá)到良好的防腐性能，而該溫度下高強(qiáng)鋼的力學(xué)性能會(huì)發(fā)生明顯劣化，所以需要開發(fā)新的低溫條件下固化的FBE材料。西氣東輸二線全線采用Ⅹ80管線鋼的工程實(shí)際給這一防腐層材料技術(shù)的快速突破帶來了強(qiáng)大動(dòng)力。

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