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    管道防腐层破损原因分析
    发布日期:2020-01-26

    防腐层作为保护金属管线不受腐蚀的重要手段之一,在油田管线中广泛应用,然而随着使用时间的增加,防腐层破损点及破损面积逐渐增加,管道失去防腐层的保护作用后腐蚀穿孔,不仅造成巨大的经济损失,而且对生态环境也造成影响。本文对油田常用的黄夹克保温管和石油沥青玻璃布防腐管的破损原因进行了分析,并对管道防腐层的检测方式进行了对比,并给出了避免防腐层破损和检测的相关建议。
      不锈钢管件管道作为大量输送石油、水、气体等介质的为经济的方法在油田广泛应用。但由于施工质量、外力破坏、长期使用及地下环境等因素造成的管道防腐层破损、老化,使其防腐能力降低甚至失去保护作用,钢制管道受到土壤化学和电化学腐蚀导致管道穿孔,造成漏油、漏水、漏气等,不仅造成巨大的经济损失,而且对生态环境造成影响。
      目前,大量采用的是黄夹克保温管和石油沥青玻璃布防腐管,另外还有点加热管道(防腐保温类似黄夹克保温管),因此我们仅对黄夹克保温管和石油沥青玻璃布防腐管防腐层破损原因进行分析。
      1、黄夹克保温管破损原因
      黄夹克保温管分三层,里面的是钢管,然后是防腐层,中间一层是保温层,例如聚氨酯的保温层,外面一层是保护层,也叫夹克层,一般是采用聚乙烯,高使用温度约为120℃。聚氨酯黄夹克保温管道腐蚀主要原因分析如下:
      (1)管道补口不严
      从黄夹克保温管用于集油管线穿孔统计情况来看,管道焊口附近的腐蚀管道焊口附近及穿、跨越附近发生腐蚀穿孔的比率占70%左右。管道采用泡沫塑料与聚乙烯胶带作为朴口材料,具体操作是将泡沫塑料预制瓦粘结后缠绕胶带层,由于是现场施工,胶带存在的皱折现象,同时相连管道保温层若出现较为严重的扭曲错位,将直接影响胶带的缠绕质量。在土壤压力及管道应力的作用下,焊口处的胶带易发生变形移动,层与层之间形成若干缝隙,腐蚀介质便可乘虚而入,腐蚀介质渗入后加速了钢质管道接口部位的残余应力腐蚀和异性材质腐蚀。
      (2)黄夹克泡沫塑料层的破损及开裂
      黄夹克泡沫塑料层的开裂及破损原因较多,经分析主要有以下三点:
      1)冬季施工问题
      因为管道施工周期的问题,一部分管道需要在冬季施工,施工过程中,掩埋时采用推土机直接掩埋,较大的冻土块容易砸伤黄夹克保温管外壳,同时冻土接触管线不均,容易导致管线受局部应力较大而出现破损。
      2)管道本身质量问题
      黄夹克保温管夹克层在制造过程中存在出现厚度不均,存在破损点的可能,在现场施工后管道承压不能满足强度需求而破裂,但成品管黄夹克保温管在制造过程中有较严格的验收工序,因此该种情况出现几率较低。
      3)应力开裂现象
      夹克层防腐保温应力开裂分为轴向开裂和周向开裂两种,夹克层现轴向开裂主要原因是泡沫塑料填充不饱满,出现空洞等,在土壤压力长期作用下夹克层塌瘪开裂,该种现象在现场补口质量不合格造时也同样存在。夹克层周向开裂与聚乙烯夹克层生产过程有关,聚乙烯属线型高聚物,在挤出成型过程中要经历三种力学状态,即玻璃态,粘流态,高弹态。高聚物在粘流态流动时不会是单纯的粘性流动,而是在粘性流动的同时分子链有改变,即高弹形变,高弹形变需要的时间才能达到完全松弛。但是在实际制品生产过程中,总会有一部分未能松弛的链段被冻结在玻璃态,由于被冻结的链段有一种回弹松弛的趋势,管道防腐层破损原因及检测技术探讨就产生了内应力,使制品容易开裂;拉伸力大小的影响线型高聚物的另一个特点是分子的取向性。在外力作用下,分子链顺着作用力的方向伸展排列起来的过程,即被取向。取向是有限的,在这个限范围内,取向后高聚物具有力学上的各向异性,在取向方向上。力学性能提高,但同时内应力变大,断裂延伸率减小。在生产中。聚乙烯通过喷头挤出后。在成型管的纵向受到拉伸力的作用,以便聚乙烯管不断地延长成型。成型后的聚乙烯管在纵向积存有较大的内应力在作用过程中。由于聚乙烯层存在缺陷造成内应力的集中。此时聚乙烯层的缺陷部位再次被延伸,当延伸率超过该温度下的规定许可值时,聚乙烯层发生垂直于应力方向的开裂。
      2、沥青玻璃布防腐管破损分析
      石油沥青玻璃布防腐层一直是早期油田埋地钢质管道外防腐的主要材料,在我厂主要用于集气管道中,其主要破损原因分析如下:
      (1)沥青玻璃布防腐层低温冷脆,机械强度低。外保护层聚乙烯工业膜与沥青的粘接性差,且低温冷脆,机械强度低,在运输和施工过程中易破损,在使用前久存在破损点。
      (2)沥青玻璃布防腐层性能不稳定,易老化。石油沥青(通常用10#建筑沥青)成份复杂,质量不稳定,软化点偏低、耐老化性能较差;
      (3)沥青玻璃布防腐层被植物根系破坏。在使用过程中我们还发现树木、芦苇等根茎可穿透沥青玻璃布防腐层,导致不锈钢弯头管道防腐性能降低,使用寿命缩短。此外,沥青涂敷工艺复杂,施工温度高,环境污染严重,工人劳动强度大,涂敷质量不易控制。目前,由于环境保护的限制,石油沥青防腐层在北美和欧洲已被淘汰。