【正文】 ................................ 18 1．調(diào)查數(shù)據(jù)結(jié)果表 ................................................................................................................ 18 違章建筑物 ................................................................................................................ 18 腐蝕調(diào)查數(shù)據(jù) .............................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。本著“技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、安全環(huán)保、以 人為本”的指導(dǎo)思想為設(shè)計(jì)原則，在采用新技術(shù)、新設(shè)備、新材料時(shí)進(jìn)行充分論證，以確保所采取的措施及方法技術(shù)上的可行性 。 本工程依據(jù)中國(guó)石油遼河油田茨榆坨采油廠提出的設(shè)計(jì)任務(wù)委托書(shū) 。 本 設(shè)計(jì) 在查閱了大量文獻(xiàn)資料基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)述了埋地 輸 氣金屬管道電化學(xué)腐蝕理論和防腐理論，對(duì) 牛居 — 青龍臺(tái) D426 輸 氣管道的外防護(hù)層和腐蝕現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，找出了影響土壤腐蝕的各種因素。 我國(guó) 輸 氣管道材質(zhì)現(xiàn)在大多采用的是鋼管，鋼質(zhì) 輸 氣管在埋地運(yùn)行中常常會(huì)發(fā)生一些局部腐蝕而穿孔，造成極大的經(jīng)濟(jì)損 失，危及人民群眾的生命安全，因此 對(duì) 輸 氣管道采取相應(yīng)的防腐措施是必須 的和必要的。 輸氣管線陰極防腐保護(hù)工程初步設(shè)計(jì) Preliminary design of cathodic protection project of gaspipe line 輸氣管線陰極防腐保護(hù)工程初步設(shè)計(jì) I 摘 要 金屬材料在使用過(guò)程中 易受環(huán)境作用隨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸受到損壞或性能下降，根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，全世界每年因腐蝕損失高于 7000 億美元。由此可見(jiàn)金屬腐蝕問(wèn)題十分嚴(yán)重和普遍。 陰極保護(hù)是一種公認(rèn)的防腐蝕技術(shù)， 其應(yīng)用領(lǐng)域廣，涉及到地下、水中及化 工介質(zhì)中的管道、容器 、及化工設(shè)備等各個(gè)方面，尤其在埋地鋼 質(zhì)管道 方面， 其防腐蝕效果和其它防腐技術(shù)相比具有無(wú)可替代的作 用。 本 設(shè)計(jì) 具有一定的實(shí)用價(jià)值和指導(dǎo)意 義。 防腐設(shè) 計(jì)嚴(yán)格遵守國(guó)家、行業(yè)和部門(mén)政策法規(guī)，嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)標(biāo)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 關(guān)鍵詞 ： 腐蝕 ；陰極保護(hù)；設(shè)計(jì)原則； 設(shè)計(jì)依據(jù) 輸氣管線陰極防腐保護(hù)工程初步設(shè)計(jì) II Preliminary design of cathodic protection project of gaspipe line Abstract The metal materials in their using process in vulnerability environment will be gradually damaged or decline in performance with time. Loss of more than 700 billion dollars each year due to corrosion is reported in the developed countries around the world. Obviously, metal corrosion problem is very serious and mon. In China, steel is the mostly used material for natural gas pipeline. Steel natural gas pipe buried in ground often have the problem of corrosion, which can cause accident, and endanger people39。 致 謝 .................................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。全長(zhǎng)約 ，起點(diǎn)為龍一聯(lián)，終點(diǎn)為牛一聯(lián)，管線規(guī)格為 D426 7，材質(zhì)為 20鋼，設(shè)計(jì)壓力為 ，設(shè)計(jì)溫度為常溫。 m 之間，管線經(jīng)過(guò)遼陽(yáng)縣小北河鎮(zhèn)通氣彎村、本遼高速、遼陽(yáng)縣小北河鎮(zhèn)劉家窩棚、燈塔縣牛居村、輕烴廠、金稻米業(yè)等地。通過(guò)對(duì)沿線土壤腐蝕環(huán)境評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)分析，埋地管線所處土壤腐蝕環(huán)境為強(qiáng)腐蝕。 m2，最小值小于 100Ω m2，有 8 處共計(jì) 65m 管段無(wú)防腐層或防腐層龜裂嚴(yán)重，防腐層與管線的粘結(jié)力較差。管線沿線轉(zhuǎn)角樁丟失嚴(yán)重，共計(jì) 27 處 。 檢測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià) （ 1） 沿線土壤腐蝕環(huán)境評(píng)價(jià) ： 經(jīng)數(shù)據(jù)處理和化學(xué)分析結(jié)果顯示，測(cè)區(qū)內(nèi)管線沿線土壤呈偏堿，土壤腐蝕等級(jí)為強(qiáng)。 （ 2） 沿線雜散電流評(píng)價(jià)： 根據(jù)對(duì)沿線電位梯度及雜散電流測(cè)量結(jié)果顯示，該區(qū)域管線存在雜散電流影響，雜散電流評(píng)價(jià)等級(jí)為中等。 （ 3） 管線防腐層絕緣電阻評(píng)價(jià)：防腐層主要為黑色瀝青玻璃絲布防腐，具體分段評(píng)價(jià)見(jiàn) 附 表。 推薦方案 （ 1） 管線穿本遼高速處加標(biāo)志樁和管線全線轉(zhuǎn)角樁安裝。 （ 3） 管線沿線明管多處防腐層龜 裂或者裸管 ,建議重新做防腐。 工作量 該工程系地下管網(wǎng)探測(cè)、腐蝕調(diào)查及綜合評(píng)價(jià)，共調(diào)查管線 1 條，累計(jì)里程 。 測(cè)區(qū)自然地理概況 測(cè)區(qū)地形平坦，測(cè)區(qū)內(nèi)為葦田為主 。 防腐保溫層狀況調(diào)查內(nèi)容包括： 絕緣層電阻測(cè)試；防腐層地面檢漏； 管體腐蝕狀況調(diào)查內(nèi)容包括： 管體腐蝕表面調(diào)查；腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的定性分析；判定腐蝕類(lèi)型及測(cè)試管線的殘余壁厚。 輸氣管線陰極防腐保護(hù)工程初步設(shè)計(jì) 3 數(shù)據(jù)微機(jī)處理，分析管線腐蝕原因及腐蝕機(jī)理，提出相應(yīng)的處理方案，并出具測(cè)試報(bào)告。土壤腐蝕性評(píng)價(jià) ，一般采用多個(gè)單因素指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)的方法。 本次調(diào)查采用的評(píng)價(jià)指標(biāo)為土壤電阻率、氧化還原電位和管體金屬在土壤中的腐蝕率。這個(gè)指標(biāo)的優(yōu)點(diǎn)是方便，快捷，但易產(chǎn)生誤判。氧化還原電位反映了土壤的還原性，環(huán)境與硫酸鹽還原菌 腐蝕聯(lián)系在一起。而且在還原性的土壤中有機(jī)物可以分解生成酸性物質(zhì)也是造成管線腐蝕的重要原因。具體標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表 ；土壤的含水率、 PH 值、 Cl離子和 SO42離子對(duì)埋地金屬管線的腐蝕有很大影響， PH 較高或較低時(shí)金屬的腐蝕速度較大，在管線的防腐層薄弱的地方會(huì)增加金屬點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕等局部腐蝕的發(fā)生。 表 土壤腐蝕性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 表 土壤理化性能分析評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng)目 強(qiáng) 較強(qiáng) 中 較弱 弱 土壤含水率 25～ 12 12～ 10 10～ 7 7～ 3； 25～ 40 3； 40 土壤 PH值 ； ～ ～ Cl(mg/kg) 5 5～ 2 2 SO42(mg/kg) 5 5～ 2 2 項(xiàng)目 強(qiáng) 較強(qiáng) 中 弱 評(píng)判標(biāo)準(zhǔn) 土壤電阻率 (Ω .m) 20 20~50 50 SY/T 0599 氧化還原電位 (V) 100 100200 200400 400 SY/T 0599 腐蝕率 (mm/y) SY/T 0599 輸氣管線陰極防腐保護(hù)工程初步設(shè)計(jì) 4 附表 應(yīng)用表 和 中的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)沿線土壤環(huán)境腐蝕性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn) 附表 。如果防腐層破損，管線將發(fā)生腐蝕 。一般來(lái)說(shuō)， 直流雜散電流引起的腐蝕比交流電雜散電流腐蝕嚴(yán)重的多 。直流雜散電流對(duì)金屬的腐蝕情況類(lèi)似于 電解原理，即陽(yáng)極為正極，為腐蝕區(qū)；陰極為負(fù)極，為非腐蝕區(qū)。雜散電流對(duì)埋地金屬管線的腐蝕極為嚴(yán)重。由此看來(lái)，雜散電流對(duì)管線的危害是非常嚴(yán)重的，應(yīng)引起高度重視。大地也存在少量的雜散電流，稱(chēng)為 地電流 。地下除了大地場(chǎng)外，還有自然電場(chǎng)和離散電場(chǎng)等。電位梯度可以反映出該處雜散電流的情況。本次調(diào)查采用中科院金屬腐蝕與防護(hù)研究所研制的 SCM－ 2 智能型雜散電流腐蝕測(cè)量?jī)x，對(duì)管地電位進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)監(jiān)測(cè)，所得數(shù)據(jù)經(jīng)軟件處理可分析管線中雜散電流的大小與方向。本次調(diào)查結(jié)果采用表 的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表 。通過(guò)對(duì)管線沿線雜散電流評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)分析，埋地管線環(huán)境中有雜散電流存在。即使該管段絕緣層狀況較好，但只要該管段存在漏點(diǎn)雜散電輸氣管線陰極防腐保護(hù)工程初步設(shè)計(jì) 5 流就會(huì)由漏點(diǎn)處流入，并沿管線流動(dòng)，在管線其他漏點(diǎn)處（管線與土壤接觸電阻最低處）流出，使陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的針狀腐蝕，并且腐蝕速度較大 。因此， 絕緣層質(zhì)量的好壞將直接影響到埋地管線的使用壽命 。 防腐層絕緣電阻是綜合反映覆蓋層技術(shù)狀況的重要指標(biāo)。施工中對(duì)防腐層的任何損壞或防腐層本身的質(zhì)量問(wèn)題等現(xiàn)象，都將表現(xiàn)為絕緣層電阻的下降。根據(jù)近年來(lái)的文獻(xiàn)顯示，泡沫夾克管腐蝕的最主要原因是泡沫中進(jìn)水。防腐 層絕緣電阻的測(cè)量采用 PCM 管線測(cè)量系統(tǒng)。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用 1995 年我國(guó)制定了中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SY/T 008795“鋼質(zhì)管線及儲(chǔ)罐腐蝕與防護(hù)調(diào)查方法”標(biāo)準(zhǔn)中管線防腐層保護(hù)效果評(píng)價(jià)等級(jí)，評(píng)價(jià)等級(jí)見(jiàn)表 。從表中可以看到，管線絕緣層電阻值普遍為差、劣。 管線腐蝕機(jī)理分析 埋地金屬管線的腐蝕因素可概分為土壤因素和非土壤因素 兩大類(lèi)，土壤因素與土壤性質(zhì)有直接關(guān)系，非土壤因素主要是由 電性因素以及人為因素 引起。土壤中金屬的腐蝕過(guò)程主要是電化學(xué)溶解過(guò)程，形成各種腐蝕電池，致使金屬受損。埋地管線金屬與性質(zhì)不同的土壤接觸后，在這些部位產(chǎn)生電位差，不同部位的電位差通過(guò)土壤輸氣管線陰極防腐保護(hù)工程初步設(shè)計(jì) 6 介質(zhì)構(gòu)成回路，形成腐蝕電池，從而在局部加速腐蝕 .這種腐蝕電池主要有氧濃差電池腐蝕 ,鹽濃差電池腐蝕 ,溫差電池等等； 電腐蝕是電化學(xué)腐蝕的一種特殊形式，是 因雜散直流電流和高壓輸電線在土壤中感應(yīng)產(chǎn)生的交流電流產(chǎn)生強(qiáng)迫溶解而引起地下金屬管線的 電腐蝕，包括直流雜散電流和交流雜散電流腐蝕； 人為因素主要是在管線的敷設(shè)中由于施工不當(dāng)造成的人為破損。 在本次調(diào)查中，經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，我們認(rèn)為造成被調(diào)查管線腐蝕的主要原因主要有以下幾種 。位于水 飽和或通氣性差的土壤中的管線表面產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕。 管線下部原土結(jié)實(shí)，氧的濃度小，管線下部金屬的電極電位低 。 輸氣管線陰極防腐保護(hù)工程初步設(shè)計(jì) 7 圖 (1)管線彎頭處的應(yīng)力腐蝕 敷設(shè)管線施工過(guò)程中在管線走向有形狀變化處很多，如管線彈性轉(zhuǎn)彎處、管溝挖深不同致使管線不能完全緊貼溝底敷設(shè)，這樣一來(lái)管線某些部位金屬受應(yīng)力，形成物理狀態(tài)不均勻。在變形大應(yīng)力大部位的金屬電極電位低，是腐蝕電池的陽(yáng)極區(qū)，一旦防腐層發(fā)生破損 ,管線暴露在介質(zhì)中時(shí) ,在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)的聯(lián)合作用下 ,管線加速腐蝕 ,使管線彎頭外側(cè)很快穿孔 . 圖 （ 2） 管線的局部腐蝕 從數(shù)據(jù)表中可以看到 ,管線沿線部分地區(qū)土壤中 Cl,SO42含量較高 , Cl和 SO42對(duì)金屬氧化膜的穿透性極強(qiáng) ,因而極易誘發(fā)點(diǎn)蝕 ,縫隙腐蝕等嚴(yán)重的局部腐蝕 ,這時(shí) ,腐蝕沿著管壁深度方向快速進(jìn)行 ,在管體表面形成深坑 ,最后導(dǎo)致管線穿孔 .這類(lèi)腐蝕也是危害管線安全最嚴(yán)重的腐蝕類(lèi)型之一 . 輸氣管線陰極防腐保護(hù)工程初步設(shè)計(jì) 8 （ 3） 裸露管線的腐蝕 直接露在地面上的管線由于日久風(fēng)化和某些人為的因素防腐層一般破損較為嚴(yán)重 ,由于瀝青防腐層與管線結(jié)合力不強(qiáng) ,防腐層破損處容易封存雨水 ,被封存的雨水經(jīng)過(guò)不斷的蒸發(fā)濃縮 ,在管線表面與破損的 防腐層之間形成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的具有強(qiáng)腐蝕性的環(huán)境 ,在這個(gè)環(huán)境中某些有害離子 ,比如 Cl,SO42,S2,H+等的濃度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)自然環(huán)境 ,在這種強(qiáng)腐蝕環(huán)境中 ,管線的腐蝕速度大大增加 . 2 管道陰極保護(hù) 陰極保護(hù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料 工藝站場(chǎng)及閥室的設(shè)置 牛居 — 青龍臺(tái) D426 輸氣管線工程，首站為龍一聯(lián)，末站為牛一聯(lián)，中間無(wú)其它站廠。管道采用石油瀝青玻璃布防腐，材質(zhì)為 20鋼，管道規(guī)格為 D426 7，長(zhǎng) 。 mm2/m 陰極保護(hù)方式確定 管道陰極保護(hù)主要有兩種形式，即 犧牲陽(yáng)極法和強(qiáng)制電流法 。 犧牲陽(yáng)極法一般適用于管徑小、距離短或距離較短并帶有優(yōu)質(zhì)防腐層的大口徑管道以及臨時(shí)陰極保護(hù)；強(qiáng)制電流陰極保護(hù)則由于其壽命長(zhǎng)，輸出電流、電位可調(diào)，保護(hù)范圍大等優(yōu)點(diǎn)，因此在大管徑、長(zhǎng)輸埋地鋼質(zhì)管道上得到廣泛應(yīng)用。 陰極保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成及附屬設(shè)施 陰極 保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成 強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)主要由 陰極保護(hù)電源設(shè)備、輔助陽(yáng)極地床、參比電極及連接電纜構(gòu)成 。 本設(shè)計(jì)推薦選用恒電位儀作