管道防腐解决方案Pipeline anti-corrosion solutions

管道是用管子、管子联接件和阀门等联接成的用于输送气体、液体或带固体颗粒的流体的装置。通常,流体经鼓风机、压缩机、泵和锅炉等增压后,从管道的高压处流向低压处,也可利用流体自身的压力或重力输送。

管道的用途很广泛,主要用在给水、排水、供热、供煤气、长距离输送石油和天然气、农业灌溉、水力工程和各种工业装置中。

管道图

一、管道简介

管道按制造工艺及所用管坯形状不同而分为无缝钢管(圆坯)和焊接钢管(板,带坯)两大类。

(1)无缝钢管

GB/T8162-1999(结构用无缝钢管)。主要用于一般结构和机械结构。

GB/T8163-1999(输送流体用无缝钢管)。主要用于工程及大型设备上输送流体管道。

GB3087-1999(低中压锅炉用无缝钢管)。主要用于工业锅炉及生活锅炉输送低中压流体的管道。

GB5310-1995(高压锅炉用无缝钢管)。主要用于电站及核电站锅炉上耐高温、高压的输送流体集箱及管道。

GB5312-1999(船舶用碳钢和碳锰钢无缝钢管)。主要用于船舶锅炉及过热器用I、II级耐压管等。

GB1479-2000(高压化肥设备用无缝钢管)。主要用于化肥设备上输送高温高压流体管道。

GB9948-1988(石油裂化用无缝钢管)。主要用于石油冶炼厂的锅炉、热交换器及其输送流体管道。

GB18248-2000(气瓶用无缝钢管)。主要用于制作各种燃气、液压气瓶。

GB/T17396-1998(液压支柱用热轧无缝钢管)。主要用于制作煤矿液压支架和缸、柱,以及其它液压缸、柱。

GB3093-1986(柴油机用高压无缝钢管)。主要用于柴油机喷射系统高压油管。

GB/T3639-1983(冷拔或冷轧精密无缝钢管)。主要用于机械结构、碳压设备用的、要求尺寸精度高、表面光洁度好的钢管。

GB/T3094-1986(冷拔无缝钢管异形钢管)。主要用于制作各种结构件和零件,其材质为优质碳素结构钢和低合金结构钢。

GB/T8713-1988(液压和气动筒用精密内径无缝钢管)。主要用于制作液压和气动缸筒用的具有精密内径尺寸的冷拔或冷轧无缝钢管。

GB13296-1991(锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管)。主要用于化工企业的锅炉、过热器、热交换器、冷凝器、催化管等。用的耐高温、高压、耐腐蚀的钢管。

GB/T14975-1994(结构用不锈钢无缝钢管)。主要用于一般结构(宾馆、饭店装饰)和化工企业机械结构用的耐大气、酸腐蚀并具有一定强度的钢管。

GB/T14976-1994(流体输送用不锈钢无缝钢管)。主要用于输送腐蚀性介质的管道。

API SPEC5CT-1999(套管和油管规范),是美国石油学会编制并发布的在世界各地通用。其中:

  • 套管:由地表面伸进钻井内,作为井壁衬的管子,其管子之间通过接箍连接。
  • 油管:由地表面插入套管内直至油层的管子,其管子之间通过接箍或整体连接。其作用于是抽油机将油层石油经油管输送到地面。

API SPEC 5L-2000(管线管规范),是美国石油学会编制并发布的在世界各地通用。管线管:是把轴出地面的油、气或水,通过管线管输送到石油和天然气工业企业。

(2)焊接钢管

焊管因其材质和用途不同而分为如下若干品种:

GB/T3091-1993(低压流体输送用镀锌焊接钢管)。主要用于输送水、煤气、空气、油和取暖热水或蒸汽等一般较低压力流体和其他用途管。

GB/T14291-1992(矿用流体输送焊接钢管)。主要用于矿山压风、排水、轴放瓦斯用直缝焊接钢管。

GB/T14980-1994(低压流体输送用大直径电焊钢管)。主要用于输送水、污水、煤气、空气、采暖蒸汽等低压流体和其它用途。

GB/T12771-1991(流体输送用不锈钢焊接钢管)。主要用于输送低压腐蚀性介质。

二、管道腐蚀

管外腐蚀的影响因素

管道的管外腐蚀是指管道与外部介质接触发生化学或者电化学反应,导致管道外壁发生腐蚀。管外腐蚀主要与其周围的环境介质有关。根据腐蚀介质的不同,管外腐蚀又可以分为大气腐蚀、土壤腐蚀和海水腐蚀。

环境 管外影响因素
大气 氧气、含水量
土壤 含水量、含氧量、电阻率、pH值、微生物、含盐量、杂散电流
海水 含氧量、盐含量、海洋生物、腐败有机物成分、温度、pH值及海水流速
(1)大气环境

大气腐蚀主要是针对暴露在大气环境中的架空油气管道,大气中含有的水蒸气会在金属管道上面冷凝形成水膜,充当电解液的作用,使得管道表面发生电化学腐蚀。湿度、氧含量及温度等因素都会影响管道大气腐蚀的程度。

(2)土壤环境

由于埋地敷设的陆地油气管道居多,所以土壤也是油气管道最主要的管外腐蚀介质。土壤的结构和成分比较复杂,是一个包含固、液 、气三相的复杂体系,内部充满了空气、水 、盐离子及不同微生物等。

土壤中各微区的氧浓度有差别,易产生氧浓度差电池,形成管道外的氧腐蚀;盐碱含量的不同使得土壤中的管道易发生酸腐蚀或者碱腐蚀;土壤中包含多种微生物,尤其是厌氧性硫酸盐还原菌,能够使油气管道发生细菌腐蚀。

(3)海水环境

海底管道是海洋领域油气资源主要的运输载体,与陆上油气管线运输相比,海底管道的运行环境更加恶劣,管道在长时间运行中遭受着海水的腐蚀、波流冲刷等作用。

海水中含有丰富的无机盐成分,是天然的多电解质溶液,置于其中的油气管道极易形成电流通路,形成原电池。这种腐蚀原电池效应会直接造成管道局部腐蚀。另外,海水中大量的溶解氧、海洋微生物以及海水的温度、pH值及海水流速等因素都会对海底管道的腐蚀破坏产生影响。

管道的管外腐蚀图
管内腐蚀的影响因素

管道的管内腐蚀是指输送介质与管道内壁发生化学或电化学作用,以及管道运行因素等对管道内壁造成的腐蚀。管内腐蚀与油气性质、管道运行参数等密切相关。

分类 管内影响因素
油气特点 溶解氧、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、含水量、pH值、Cl-
运行参数 温度、流速、压力
焊缝区 焊缝金属化学成分、焊接工艺、焊缝区均匀性及残余应力
(1)油气含有的腐蚀介质

石油天然气中的溶解氧会对管道产生腐蚀,尤其是在含有酸性介质的油气中,腐蚀会加剧。油气中的腐蚀性物质主要有心H2S、和SO2等,它们能够与水蒸气化合形成酸,特别是H2S会产生强酸,腐蚀管道内壁。

(2)管道焊缝区

油气长输管道由于输送里程较长,大多需要采用焊接工艺进行管道连接。管道焊缝区处于结构和性能的过渡区,会出现不同程度的缺陷,导致焊缝区域优先腐蚀。焊缝金属化学成分、焊缝处气孔及焊瘤等均是影响焊缝腐蚀的因素。另外,焊接过程中容易产生残余应力,导致管道应力腐蚀开裂。

(3)管内油气介质的流速

在一定的腐蚀条件下,油气介质在管道内的流动速度直接影响管道的腐蚀速率。

研究表明,管道内油气输送通常存在高低临界流速值,当流速低于低临界值时,油气输送能力弱,易导致污物、腐蚀产物和水分的下沉,发生点蚀或局部腐蚀;

当流速高于高临界值时,易冲刷管道不利于形成腐蚀产物膜,极端情况还可能出现湍流现象,形成冲刷腐蚀。只有当流速控制在低临界流速和高临界流速之间,既能保证油气正常输送,又尽量降低腐蚀速率。

(4)管道内压力

管道在运行过程中对内部的油气介质施予一定的内压力,使得管道内表面产生应力作用,这也是油气管道应力腐蚀破坏的主要原因。在应力与化学腐蚀共同作用下,管道内壁局部腐蚀加速,造成应力腐蚀开裂,导致管道失效破坏。

管道的管内腐蚀图

三、管道涂层防腐措施

针对管道腐蚀问题采用相应的防护对策主要分为两种:管道内壁面腐蚀防护+管道外壁面腐蚀防护。

对于管道内壁面腐蚀防护一般采用管道内涂层的方法进行防腐,对于管道外壁面腐蚀的防护目前主要采用防腐涂层和阴极保护两种主要的方法。防腐涂层可以对管道起到多方面的保护作用,例如隔离作用、缓蚀作用和电化学保护作用等。

管道内壁防腐涂料配套方案

涂料种类 干膜厚度 总膜厚
无溶剂石墨烯涂料 500μm 500μm

管道外壁防腐涂料配套方案

腐蚀环境 涂料种类 干膜厚度 总膜厚
大气环境 低表面处理环氧石墨烯涂料 100μm 180μm
聚氨酯面漆 80μm
浸水掩埋环境 无溶剂石墨烯涂料 500μm 500μm

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管道防腐相关标准:

《SY 0063-1999 管道防腐层检漏试验方法》

《SY 0007-1999 钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》

《SY/T 0447-1996 埋地钢质管道环氧煤沥青防腐层技术标准》

《SY 4058-1993 埋地钢质管道外防腐层和保温层现场补口补伤施工及验收》

《SY/T 0087.1-2006 钢制管道及储罐腐蚀评价标准》

《Q/CNPC 17870 非腐蚀性天然气输送管内壁覆盖层推荐做法标准》

四、德谦新材-工业重防腐涂料供应商

德谦新材是一家致力于高性能防腐涂料的研发、生产、销售、涂装的专业防腐公司,将科研和应用充分结合,通过创新技术为客户创造价值。

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管道防腐涂料供应商