王建林

中国石油管道公司大连输油气分公司熊岳输油站

摘要：阴极保护+防腐层联合保护是目前长输油气管道腐蚀防护最常用的方式，国内新建油气管道90％以上采用了3PE防腐层。在油气管道投用后，经检测发现存在着防腐层剥离失效、修复后达不到检测要求等问题，探讨防腐层失效、修复不达标的原因，解决生产中出现的问题，对延长管道使用寿命有实际意义。

关键词：光洁度；电位；材料；补伤粘结

对于管线良好涂层达到 99％的管道，与阴极保护同时使用，将为管线提供完全的保护。由此可见防腐层在腐蚀防护中的重要性。由于3PE性能优势及造价的迅速降低，在管道工程中得到了大量应用。除锈等级、涂装温度偏差、漏涂、生产工艺控制不当（1）等影响3PE在工厂预制过程中出现质量不达标；保护电位过高、杂散电流影响容易造成3PE防腐层脱壳；修补材料与PE不相容、操作规程不到位是造成修复失败的主要因素。

1 3PE防腐层的结构及完整性

三层结构聚乙烯防腐层，底层为FBE（熔结环氧粉末），主要起到与钢管表面的粘结作用；中间层为聚合物胶粘剂，其作用是将外层聚乙烯与底层环氧涂层粘结在一起；外层为PE（聚乙烯），主要起腐蚀防护和机械保护作用。当聚乙烯与任何一层分离，其腐蚀防护作用将丧失，当管体具备腐蚀条件时，由于其自身的屏蔽作用，在内部形成独立腐蚀空间，会加剧管道腐蚀。

2 防腐层失效主要原因分析

2.1  工厂预制过程中可能出现的问题

3PE在生产过程中要进行预热、拋丸除锈、加热、环氧粉末喷涂、胶粘剂包覆、水冷、聚氯乙烯包覆等过程。经过除锈后的钢管表面呈白亮、光滑状态。除锈等级若达不到规定标准、锚纹深度不足会影响熔结环氧粉末与钢管的粘结力。锚纹深度过大会在熔结环氧粉与钢管间形成独立腐蚀空间，加剧管道腐蚀。表面潮湿和粉尘沾污二次污染、则不易被发现[1]。

2.2  管道施工过程中可能出现的问题

2.2.1  防腐管在堆放过程中出现的问题

“挤压聚乙烯防腐管露天存放时间不宜超过6个月，若需超过6个月以上时，应用不透明的遮盖物对防腐管加以防护”[2]，在管道施工过程中，受沿线土地所有者诉求影响，施工受用地影响较大，不能按期施工，现场堆放时间大部分超过6个月，很少有管理单位采取遮盖措施，影响了使用寿命。

2.2.2  施工中损伤修复存在的问题

管道运输、施工中不可避免会出现划伤、磕伤等情况，GB/T23257-2009 《埋地钢质管道聚乙烯防腐层标准》规定；对小于等于30 mm的损伤，宜采用辐射交联聚乙烯补伤片修补，对大于等于30 mm的损伤，采用补伤片修补后外包敷一条热收缩带”[2] 。在实际工作中，基于施工费用和操作人员技术水平限制，特别是管道测试线焊接后，很少见到对大于等于30 mm的损伤采用补伤片修补后外包敷一条热收缩袋。

2.2.3  补伤材料选择中出现的问题

目前，与PE层配伍的材料较少[3]，对在役管道补伤常用的材料有热熔胶+补伤片、热熔胶+补伤片+收缩带、粘弾体+防护带，冷缠带也在局部使用。补伤、补口材料与管体及PE防腐层的粘结、密封要良好，否则补伤材料与原材料“不相容”，就会出现“两层皮”现象。对于运行中的输气管道而言，管道补口不能采用热熔胶收缩带 [3] ，因为烘烤过程中，管内介质会将烘烤中热量带走，热熔胶不能完全熔融。而建设中的管道和停运中的管道则不受此影响。因此运行中的管道和投用前的管道在使用材料上是要区别对待的。

2.2.4  管道回填过程中可能出现的问题

在山区施工，细土回填很难保证，一些施工单位甚至采用碎石装袋做管墩，管道回填后，管道下沉，防腐层直接被石块磕伤。修建截水墙等隐蔽工程时，石块直接倾倒在管沟内，造成石块滚动砸伤防腐层。

2.2.5  热收缩套与热收缩带施工不规范

热收缩套需事先套入管道，主要用于管道补口、热煨弯管防腐。热收缩带主要用于管道补口防腐及防腐层大面积损伤、缺陷的补伤，带固定片。二者在3PE补伤、补口中广泛应用，施工中主要问题是表面光洁度不够、加热不均匀、温度不够，会出现 翘边、失粘，将会由于阴极保护屏蔽，导致管体腐蚀。且外检测不易发现。资料显示，西气东输大部分外腐蚀均发生在管道补口处，产生失效的原因主要是热收缩带质量和施工质量（4），由此可见，管道与管体涂层良好粘结非常重要。

2.3  管道运行中失效

2.3.1  管道保护电位长期过高造成管道防腐层脱壳

目前普遍认为管道断电电位在-850～1 200 mV之间，管道能够得到有效保护，正常情况下，该要求是能够得到保障的。但仪器在处于恒流状态或异常情况下，超出此规定值的现象是存在的，管线长期处于“过保护”状态，不但会造成防腐层脱壳，还会造成管道“氢脆”现象。埋地管道长期处于杂散电流干扰区域而未能进行有效排除也会造成脱壳现象的发生。

2.3.2  第三方施工造成的3PE失效

打孔盗油、第三方施工破坏是造成管道泄漏事件的重要原因，管道防腐层大面积损坏的主要原因是交叉施工中未与管道公司及时沟通或野蛮施工所致，此类施工除了对管道防腐层造成破坏外，往往伴随着对管体的损伤，此类危害巨大。

3 避免3PE失效及修复失效探讨

3.1  把好产品出厂质量关

3PE防腐管在出厂时进行了质量检验，但有一些缺陷是有隐蔽性的，例如锚纹深度、粘结力等是不易被发现的，在工厂预制过程中，管道公司应派员对生产过程进行抽查并及时反馈给厂方进行整改，杜绝不合格产品出厂。对后期发现的问题，进行质量追溯，查找原因和范围。

3.2  对监理、防腐层补口、补伤人员进行培训和考核

目前3PE补口、补伤绝大部分采用人工方式进行，特别是补口操作采用的是手工烘烤方式，操作人员责任心不强，缩减作业时间，烘烤温度达不到，热熔胶就不能完全融化，达不到“各部均有热熔胶均匀溢出”的要求，俗称的“收缩（带）套就不能与管道很好粘结，造成密封不好” ；温度过高会“烤焦”[4]，造成收缩（带）套永久失效，烘烤温度的准确掌握是决定收缩（带）套施工质量好坏的重要一环。

管道补口需要经过喷砂、预热、涂漆、烘烤等多个环节，其中一个环节出了问题，都会影响最终结果。如果监理人员技术缺乏、督查不到位致使缺陷未及时发现，同样影响防腐效果。

因此防腐施工前应对操作和监理人员进行培训和考试，施工结束进行考核，对不合格部分要进行倒查。

3.3  监护阴极保护参数做好交叉施工监护

将管道保护电位控制在要求范围内，对杂散电流干扰及时进行排除，避免电流过大造成剥离。对管线交叉施工进行严密监护，避免损伤防腐层，对损伤部位及时修复。

3.4  文明施工

管道露天堆放预计超过6个月的要采取遮盖措施，管沟按规定进行细土回填，钢管从堆管区到布管运输期间避免拖拽，水工施工过程中，避免石块砸伤管道。

3.5  避免损伤工厂预制防腐层管段

现场修复的涂层不会比原始涂层好，因此在施工环节中尽量避免对原始涂层的破坏。例如对阴极保护电缆线的焊接，应尽量选在补口部位，防止损伤工厂预制管段[5]。

4 结论

(1)把好产品质量关。对工厂预制的防腐管进行质量追踪，对出厂产品进行抽查，对出现质量问题的同批次产品不予使用。选用产品质量合格并与之“相容”的补口、补伤材料。

(2)选择专业防腐队伍进行补伤、补口施工，强化监理在施工中的作用，对修复后的防腐层进行质量抽查。

(3)贯彻管道公司相关管理规定，定期进行地面防腐层漏点检测，控制阴极保护参数，按照规定进行巡护，防止和发现外力损伤防腐层。

(4)加强对新型补伤、补口材料的研发。目前，一些新型补伤、补口材料在工程中有所使用，取得了较好效果，但在役管线补伤、补口材料存在着价格较高的问题，市场亟待新产品的出现。

参考文献：

[1] 廖宇平，程书旗，郑玉海，等.管道3PE防护层的结构特点与缺陷分析及防范[J].《腐蚀与防护》, 2006，    27（6）：311-314.

[2] GB/T23257-2009 《埋地钢质管道聚乙烯防腐层标准》.

[3] 陈洪源 ，李英义 ，罗鹏 ，等.再役3PE管道补口修复技术研究[J].《管道设备与技术》, 2012,（4）: 24-26.

[4] 罗峰,王国丽，窦鹏.国内3PE防腐层补口失效主要原因分析及相关对策建议[A].中国油气储运安全管理    与技术创新研讨会暨新技术、新装备应用推介会论文集[C].2010.

[5] 王向农.3LPO管道防腐层的剥离[J].《防腐保温技术》,2009,（3）：6-18.

作者：王建林， 男，1967年生，2007年毕业于沈阳工业大学计算机信息管理专业，主要从事油气管道保护工作 。

《管道保护》2017年第5期（总第36期）