埋地钢质管道要达到长期安全运行,必须有六个好的基础条件,即高品质的钢管、优良的焊接、合理的防腐措施、正常均衡的操作运行、较强的抗御自然破坏的能力及完善的维护管理体系。目前在国内外管道发生各种破坏性事故的原因中,人为造成的破坏占第一位,管道腐蚀破坏含应力腐蚀开裂SCC占第二位。因此,选择安全、适用、经济的管道防腐覆盖层是很重要的。
埋地钢质管道发生腐蚀有四大影响因素:即环境、腐蚀防护效果、钢管材质及制造工艺、应力水平。管道的腐蚀破坏是上述诸因素相互影响的结果。
埋地管道所处的环境
埋地管道所处的环境是引起腐蚀的外因,这些因素包括土壤类型、土壤电阻率、土壤含水量湿度PH值、硫化物含量、氧化还原电位、杂散电流及干扰电流、微生物、植物根系等。因此在选择防腐覆盖层时,必须综合考虑。
防腐效果腐蚀防护是控制管道是否会发生腐蚀破坏的关键因素
目前管道的腐蚀防护采用了双重措施,即防腐覆盖层与阴极保护外加电流或牺牲阳极、排流。防腐覆盖层至关重要的是能抵御现场环境腐蚀,保证与钢管牢固粘结,尽可能不出现阴极剥离。一旦发生局部剥离,就必须保证阴极保护电流的畅通,达到防护效果。
钢管的材质与制造因素
钢管的材质与制造因素是管道腐蚀的内因,特别是钢材的化学组分与微晶结构,非金属组分含量高,如S、P易发生腐蚀,C、Si易造成脆性开裂。微晶细度等级低,裂纹沿晶粒扩展,易发生开裂,加入微量镍、铜、铬可提高抗腐蚀性。在钢管制造过程中,表面存在缺陷如划痕、凹坑、微裂等,也易造成腐蚀开裂。
管道操作运行过积中的使用应力管道操作运行时,输送压力与压力波动是应力腐蚀开裂的又一重要因素
过高的压力使管壁产生过大的使用应力,易使腐蚀裂纹扩展;压力循环波动也易使裂纹扩展。当裂纹扩展达到临界状态时,管道就会发生断裂破坏,甚至引起爆炸(如输气管道)。
目前世界各国埋地钢质管道所使用的防腐覆盖层主要有石油沥青、煤焦油瓷漆、挤塑聚乙烯、胶带、熔结环氧树指及复合覆盖层(含三层PE)。
石油沥青是使用历史 长的防腐涂料,如果腐蚀环境无微生物、无深根植物,那么仍不失为一种经济适用的防腐覆盖层,当然它的流淌性不适合高温环境。煤焦油瓷漆也是历史悠久的防腐涂料,它克服了石油沥青的缺陷,但是在较低温度环境下的冷脆却限制了它的使用范围。而且它抗外界机械力破坏强度不高,石方山区不宜使用。熔结环氧树脂是所有防腐涂料中与钢管粘结力 强、抗各种环境腐蚀 好、抗机械冲击 高的防腐涂料,但由于涂敷层薄(不到1mm),抗尖锐物体的冲击较差,在石方地段要慎用。为克服上述缺点,开发了三层PE结构,这是一种将环氧树脂的抗阴极剥离粘结性与聚乙烯的抗冲击强度相结合的复合结构。然而聚乙烯的耐老化性能与耐环境应力开裂尚未经长期使用的检验,一旦聚乙烯外覆盖层老化或开裂失效,内层薄薄的环氧树脂就很难达到等效的防腐作用,再加上价格较高,因此它只适合在特殊地质条件下采用。
各种防腐覆盖层有各自的优缺点,应根据管道线路的地质条件、腐蚀环境,因地制宜地选用,并不是价格高就一定好,而是以安全、适用、经济为原则。