管道防腐解決方案

管道是用管子、管子聯(lián)接件和閥門等聯(lián)接成的用于輸送氣體、液體或帶固體顆粒的流體的裝置。通常，流體經鼓風機、壓縮機、泵和鍋爐等增壓后，從管道的高壓處流向低壓處，也可利用流體自身的壓力或重力輸送。

管道的用途很廣泛，主要用在給水、排水、供熱、供煤氣、長距離輸送石油和天然氣、農業(yè)灌溉、水力工程和各種工業(yè)裝置中。

一、管道簡介

管道按制造工藝及所用管坯形狀不同而分為無縫鋼管（圓坯）和焊接鋼管（板，帶坯）兩大類。

（1）無縫鋼管

GB/T8162-1999（結構用無縫鋼管）。主要用于一般結構和機械結構。

GB/T8163-1999（輸送流體用無縫鋼管）。主要用于工程及大型設備上輸送流體管道。

GB3087-1999（低中壓鍋爐用無縫鋼管）。主要用于工業(yè)鍋爐及生活鍋爐輸送低中壓流體的管道。

GB5310-1995（高壓鍋爐用無縫鋼管）。主要用于電站及核電站鍋爐上耐高溫、高壓的輸送流體集箱及管道。

GB5312-1999（船舶用碳鋼和碳錳鋼無縫鋼管）。主要用于船舶鍋爐及過熱器用I、II級耐壓管等。

GB1479-2000（高壓化肥設備用無縫鋼管）。主要用于化肥設備上輸送高溫高壓流體管道。

GB9948-1988（石油裂化用無縫鋼管）。主要用于石油冶煉廠的鍋爐、熱交換器及其輸送流體管道。

GB18248-2000（氣瓶用無縫鋼管）。主要用于制作各種燃氣、液壓氣瓶。

GB/T17396-1998（液壓支柱用熱軋無縫鋼管）。主要用于制作煤礦液壓支架和缸、柱，以及其它液壓缸、柱。

GB3093-1986（柴油機用高壓無縫鋼管）。主要用于柴油機噴射系統(tǒng)高壓油管。

GB/T3639-1983（冷拔或冷軋精密無縫鋼管）。主要用于機械結構、碳壓設備用的、要求尺寸精度高、表面光潔度好的鋼管。

GB/T3094-1986（冷拔無縫鋼管異形鋼管）。主要用于制作各種結構件和零件，其材質為優(yōu)質碳素結構鋼和低合金結構鋼。

GB/T8713-1988（液壓和氣動筒用精密內徑無縫鋼管）。主要用于制作液壓和氣動缸筒用的具有精密內徑尺寸的冷拔或冷軋無縫鋼管。

GB13296-1991（鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管）。主要用于化工企業(yè)的鍋爐、過熱器、熱交換器、冷凝器、催化管等。用的耐高溫、高壓、耐腐蝕的鋼管。

GB/T14975-1994（結構用不銹鋼無縫鋼管）。主要用于一般結構（賓館、飯店裝飾）和化工企業(yè)機械結構用的耐大氣、酸腐蝕并具有一定強度的鋼管。

GB/T14976-1994（流體輸送用不銹鋼無縫鋼管）。主要用于輸送腐蝕性介質的管道。

API SPEC5CT-1999（套管和油管規(guī)范），是美國石油學會編制并發(fā)布的在世界各地通用。其中：

套管：由地表面伸進鉆井內，作為井壁襯的管子，其管子之間通過接箍連接。
油管：由地表面插入套管內直至油層的管子，其管子之間通過接箍或整體連接。其作用于是抽油機將油層石油經油管輸送到地面。

API SPEC 5L-2000（管線管規(guī)范），是美國石油學會編制并發(fā)布的在世界各地通用。管線管：是把軸出地面的油、氣或水，通過管線管輸送到石油和天然氣工業(yè)企業(yè)。

（2）焊接鋼管

焊管因其材質和用途不同而分為如下若干品種：

GB/T3091-1993（低壓流體輸送用鍍鋅焊接鋼管）。主要用于輸送水、煤氣、空氣、油和取暖熱水或蒸汽等一般較低壓力流體和其他用途管。

GB/T14291-1992（礦用流體輸送焊接鋼管）。主要用于礦山壓風、排水、軸放瓦斯用直縫焊接鋼管。

GB/T14980-1994（低壓流體輸送用大直徑電焊鋼管）。主要用于輸送水、污水、煤氣、空氣、采暖蒸汽等低壓流體和其它用途。

GB/T12771-1991（流體輸送用不銹鋼焊接鋼管）。主要用于輸送低壓腐蝕性介質。

二、管道腐蝕

管外腐蝕的影響因素

管道的管外腐蝕是指管道與外部介質接觸發(fā)生化學或者電化學反應，導致管道外壁發(fā)生腐蝕。管外腐蝕主要與其周圍的環(huán)境介質有關。根據腐蝕介質的不同，管外腐蝕又可以分為大氣腐蝕、土壤腐蝕和海水腐蝕。

環(huán)境	管外影響因素
大氣	氧氣、含水量
土壤	含水量、含氧量、電阻率、pH值、微生物、含鹽量、雜散電流
海水	含氧量、鹽含量、海洋生物、腐敗有機物成分、溫度、pH值及海水流速

（1）大氣環(huán)境

大氣腐蝕主要是針對暴露在大氣環(huán)境中的架空油氣管道，大氣中含有的水蒸氣會在金屬管道上面冷凝形成水膜，充當電解液的作用，使得管道表面發(fā)生電化學腐蝕。濕度、氧含量及溫度等因素都會影響管道大氣腐蝕的程度。

（2）土壤環(huán)境

由于埋地敷設的陸地油氣管道居多，所以土壤也是油氣管道最主要的管外腐蝕介質。土壤的結構和成分比較復雜，是一個包含固、液、氣三相的復雜體系，內部充滿了空氣、水、鹽離子及不同微生物等。

土壤中各微區(qū)的氧濃度有差別，易產生氧濃度差電池，形成管道外的氧腐蝕；鹽堿含量的不同使得土壤中的管道易發(fā)生酸腐蝕或者堿腐蝕；土壤中包含多種微生物，尤其是厭氧性硫酸鹽還原菌，能夠使油氣管道發(fā)生細菌腐蝕。

（3）海水環(huán)境

海底管道是海洋領域油氣資源主要的運輸載體，與陸上油氣管線運輸相比，海底管道的運行環(huán)境更加惡劣，管道在長時間運行中遭受著海水的腐蝕、波流沖刷等作用。

海水中含有豐富的無機鹽成分，是天然的多電解質溶液，置于其中的油氣管道極易形成電流通路，形成原電池。這種腐蝕原電池效應會直接造成管道局部腐蝕。另外，海水中大量的溶解氧、海洋微生物以及海水的溫度、pH值及海水流速等因素都會對海底管道的腐蝕破壞產生影響。

管內腐蝕的影響因素

管道的管內腐蝕是指輸送介質與管道內壁發(fā)生化學或電化學作用，以及管道運行因素等對管道內壁造成的腐蝕。管內腐蝕與油氣性質、管道運行參數等密切相關。

分類	管內影響因素
油氣特點	溶解氧、二氧化碳、硫化氫、二氧化硫、含水量、pH值、Cl-
運行參數	溫度、流速、壓力
焊縫區(qū)	焊縫金屬化學成分、焊接工藝、焊縫區(qū)均勻性及殘余應力

（1）油氣含有的腐蝕介質

石油天然氣中的溶解氧會對管道產生腐蝕，尤其是在含有酸性介質的油氣中，腐蝕會加劇。油氣中的腐蝕性物質主要有心H2S、和SO2等，它們能夠與水蒸氣化合形成酸，特別是H2S會產生強酸，腐蝕管道內壁。

（2）管道焊縫區(qū)

油氣長輸管道由于輸送里程較長，大多需要采用焊接工藝進行管道連接。管道焊縫區(qū)處于結構和性能的過渡區(qū)，會出現(xiàn)不同程度的缺陷，導致焊縫區(qū)域優(yōu)先腐蝕。焊縫金屬化學成分、焊縫處氣孔及焊瘤等均是影響焊縫腐蝕的因素。另外，焊接過程中容易產生殘余應力，導致管道應力腐蝕開裂。

（3）管內油氣介質的流速

在一定的腐蝕條件下，油氣介質在管道內的流動速度直接影響管道的腐蝕速率。

研究表明，管道內油氣輸送通常存在高低臨界流速值，當流速低于低臨界值時，油氣輸送能力弱，易導致污物、腐蝕產物和水分的下沉，發(fā)生點蝕或局部腐蝕；

當流速高于高臨界值時，易沖刷管道不利于形成腐蝕產物膜，極端情況還可能出現(xiàn)湍流現(xiàn)象，形成沖刷腐蝕。只有當流速控制在低臨界流速和高臨界流速之間，既能保證油氣正常輸送，又盡量降低腐蝕速率。

（4）管道內壓力

管道在運行過程中對內部的油氣介質施予一定的內壓力，使得管道內表面產生應力作用，這也是油氣管道應力腐蝕破壞的主要原因。在應力與化學腐蝕共同作用下，管道內壁局部腐蝕加速，造成應力腐蝕開裂，導致管道失效破壞。

三、管道涂層防腐措施

針對管道腐蝕問題采用相應的防護對策主要分為兩種：管道內壁面腐蝕防護+管道外壁面腐蝕防護。

對于管道內壁面腐蝕防護一般采用管道內涂層的方法進行防腐，對于管道外壁面腐蝕的防護目前主要采用防腐涂層和陰極保護兩種主要的方法。防腐涂層可以對管道起到多方面的保護作用，例如隔離作用、緩蝕作用和電化學保護作用等。

管道內壁防腐涂料配套方案

涂料種類	干膜厚度	總膜厚
無溶劑石墨烯涂料	500μm	500μm

管道外壁防腐涂料配套方案

腐蝕環(huán)境	涂料種類	干膜厚度	總膜厚
大氣環(huán)境	低表面處理環(huán)氧石墨烯涂料	100μm	180μm
大氣環(huán)境	聚氨酯面漆	80μm	180μm
浸水掩埋環(huán)境	無溶劑石墨烯涂料	500μm	500μm