國內(nèi)外標準規(guī)范對陰極保護電位規(guī)定了最小電位準則,但沒有設定最大電位準則。本文通過對陰極剝離原理的分析,闡述了3層pe管道陰極剝離產(chǎn)生的條件,通過實驗驗證了陰極保護電位與陰極剝離的關(guān)系,最后對通電電位的設置提出了幾點看法。

闡述了油氣輸送管3pe防腐層的結(jié)構(gòu)完整性內(nèi)涵,分析了陰極剝離的發(fā)生機理及產(chǎn)生條件,通過試驗研究了涂層厚度對抗陰極剝離性能的影響,并結(jié)合防腐層涂敷工藝總結(jié)了可能影響該性能的幾個因素,對相關(guān)工藝提出了建議。

采用陰極保護聯(lián)合3pe防腐蝕層的方法對埋地鋼質(zhì)管道進行了防護。試驗模擬了管道3pe防腐蝕層底漆存在、金屬基體暴露、金屬暴露孔處未與土壤介質(zhì)接觸及與土壤介質(zhì)完全接觸的不同情況,探討了陰極電流與通電電位之間的關(guān)系,研究了通/斷電位的負移對試樣3pe防腐蝕蝕層陰極剝離的影響。結(jié)果表明,試樣陰極保護電流的變化與管道3pe防腐蝕層的缺陷存在、土壤接觸方式、通電電位密切相關(guān)。通/斷電電位正于-0.85v(cse)時,難以阻止試樣發(fā)生腐蝕,通/斷電位過度負移將造成3pe防腐蝕層的陰極剝離,使3pe防腐蝕層提前失效。

通過分析鋼管防腐層發(fā)生陰極剝離的條件、3pe防腐層的特性,得出犧牲陽極陰極保護不會導致3pe防腐層發(fā)生陰極剝離。

探討了3pe防腐涂層的機械式剝離方法及其操作流程。通過對埋地鋼管外腐蝕成因和3pe防腐涂層缺陷的分析,提出了電化學防腐涂層剝離方法和已有大管徑管道外防腐層剝離機小型化的建議。

在對管道3pe防腐層的行業(yè)標準sy/t4013—95進行修訂過程中,根據(jù)實際生產(chǎn)應用需要,對防腐層厚度指標進行了重新研究。通過詳細研究國外pe防腐層厚度確定依據(jù),并調(diào)研分析國內(nèi)3pe防腐管的實際應用情況,認為應該繼續(xù)沿用依據(jù)德國din30670標準制定的3pe防腐層厚度指標;同時通過實際涂敷試驗和檢測分析,認為可以適當降低焊縫部位防腐層的厚度要求(不得低于管體防腐層厚度規(guī)定值的70%)。該研究結(jié)果作為新版技術(shù)標準sy/t0413—2002及有關(guān)的管道工程企業(yè)標準的內(nèi)容,在近兩年的實際應用中取得了良好的社會和經(jīng)濟效益

分析探討了管道補口用環(huán)氧底漆在鋼體表面產(chǎn)生陰極剝離的條件和機理;模擬試驗了管道在實際運行溫度下,不同厚度和不同環(huán)氧當量的環(huán)氧底漆的抗陰極剝離能力,研究表明:涂層厚度對陰極剝離性能影響很大,在相同試驗條件下,涂層厚度越大,陰極剝離半徑越小;環(huán)氧當量越大,陰極剝離半徑越大。根據(jù)試驗結(jié)果,對國內(nèi)管道補口技術(shù)規(guī)范提出了修改建議。

介紹了熱收縮帶補口和液態(tài)環(huán)氧補口的施工程序與要求,并對這兩種補口方式的優(yōu)缺點進行了分析、比較。介紹了解決液態(tài)環(huán)氧與3pe防腐層粘結(jié)問題的具體措施:改變工廠預制環(huán)氧底漆的留頭方式,提高液態(tài)環(huán)氧與3pe防腐層的粘結(jié)力。建議用液態(tài)環(huán)氧替代熱收縮帶補口,以提高3pe管道的補口質(zhì)量。

鋼質(zhì)管道3pe防腐結(jié)構(gòu)以其優(yōu)越的防腐性能和良好的加工工藝性,被廣泛應用于石油天然氣管道建設中。鋼管的表面處理質(zhì)量和聚乙烯類材料的熔體行為直接影響著防腐層的使用壽命。從聚乙烯材料的結(jié)構(gòu)和鋼管的表面處理質(zhì)量方面,對影響鋼質(zhì)管道3pe防腐層性能的因素進行了分析。

埋地管道的陰極保護

針對3pe涂層在國內(nèi)管道工程應用中存在剝離的現(xiàn)象,對國內(nèi)外3pe涂層相關(guān)標準及技術(shù)規(guī)格書進行了對比分析。從涂層結(jié)構(gòu)、原材料指標、涂裝工藝評定和涂裝表面要求及質(zhì)量檢驗等四個方面,對比分析了主要技術(shù)指標的差異,重點考察了環(huán)氧層、表面要求以及長期陰極剝離等指標對3pe涂層質(zhì)量控制的影響,提出了今后需要進一步改進的性能指標。

地震、滑坡等自然災害都可能引起管道變形。文章結(jié)合抗大變形鋼管的應用要求,試驗研究了不同拉伸、彎曲變形對3pe防腐層的剝離強度、陰極剝離性能和沖擊強度等的影響。結(jié)果表明:隨著基材變形量的增大,3pe防腐層的剝離強度和陰極剝離性能變差,但變形對沖擊強度的影響不顯著;變形對于3pe防腐層的層間附著力影響較大,對底涂層fbe與基材的附著力影響最大。

埋地管道沿線不同的地形地貌和土壤分布造成對管道的腐蝕差異。介紹了沿線土壤腐蝕環(huán)境，管道采用三層ｐｅ防護層及陰極保護系統(tǒng)的設計、施工及調(diào)試情況。陰極保護系統(tǒng)采用強制電流和犧牲陽極兩種保護形式。在高電阻率的石方段采用伴隨管道同溝敷設的柔性輔助陽極；在山區(qū)段采用帶狀和塊狀的鎂陽極做犧牲陽極。該系統(tǒng)調(diào)試運行正常，應用效果良好。

埋地管道陰極保護技術(shù)

就目前情況而言,輸送天然氣石油的鋼質(zhì)管道基本上全部埋置在土壤中,輸送的介質(zhì)具有強烈的腐蝕性,不僅腐蝕管道的內(nèi)壁,還對外壁有一定的腐蝕,若管道腐蝕得嚴重出現(xiàn)孔洞,那么會引發(fā)事故,產(chǎn)生危害的機率是非常高的。重點探討陰極保護技術(shù)在埋地鋼質(zhì)管道中的應用情況,其參考意義重大。

西氣東輸二線部分管道采用x80直縫鋼管,常規(guī)的3pe防腐層涂敷過程會對x80直縫鋼管力學性能產(chǎn)生不利的影響。針對x80直縫鋼管對防腐層的涂敷溫度要求,研究了可在低溫下(在185～195℃溫度范圍內(nèi))固化的3pe防腐涂層及低溫涂敷工藝,而涂層的性能能夠達到常規(guī)涂敷(200～230℃涂敷)的3pe防腐層性能,滿足西氣東輸二線管道工程對3pe防腐層的防腐性能要求。

陰極保護和防護涂層的聯(lián)合應用是埋地鋼質(zhì)管道腐蝕防護普遍采用的一項技術(shù),已在國內(nèi)數(shù)萬公里管道上應用,并取得了顯著效果。文章介紹了陰極保護的參數(shù)、目前采用較先進的3pe防護涂層(三層結(jié)構(gòu)聚乙烯涂層,底層是熔結(jié)環(huán)氧粉末,面層是聚乙烯)下的陰極保護參數(shù)。通過對實例的研究分析,介紹陰極保護對3pe環(huán)氧粉末涂層的影響。

研究開發(fā)了一種適用于大口徑埋地鋼質(zhì)管道3層pe防腐層的補口技術(shù)。通過對管道補口部位預熱時加熱溫度、加熱時間對管體防腐層性能的影響,確定加熱方式和加熱工藝參數(shù),對環(huán)氧粉末涂料配方進行了改進。由于將pe及共聚物膠粘劑涂敷到補口部位,是施工的技術(shù)難點,本文對噴涂共聚物膠粘劑粉末時,pe采用注模工藝、纏繞pe復合帶工藝及膠粘層+pe復合帶工藝分別進行了研究,得出使用膠粘層+pe復合帶工藝可達到工藝標準要求的結(jié)論。

近年來隨著城市規(guī)模的不斷擴大，工業(yè)的快速發(fā)展，管道的應用規(guī)模不斷擴大，埋地鋼質(zhì)管道陰極保護技術(shù)在應用范

介紹了國外3pe防腐技術(shù)的開發(fā)、應用以及我國3pe防腐設備的引進、吸收、國產(chǎn)化的發(fā)展過程和在石油天然氣管道建設中的使用情況。闡述了3pe防腐標準的制訂過程,埋地鋼質(zhì)管道防腐采用3pe結(jié)構(gòu)的可靠性。在市場經(jīng)濟條件下,對3pe防腐采用的原料質(zhì)量和要求、現(xiàn)用標準存在的問題、涂敷工藝過程的質(zhì)量控制等提出了意見和建議。

管道3pe防腐涂層使用的聚乙烯專用料在國內(nèi)外輸油、氣工程中得到了廣泛的應用,但對其熱性能的研究鮮見報道。采用熱重分析,結(jié)合coats-redfern法對熱分解過程進行了研究,用紅外光譜、力學拉伸等方法考察了不同加熱溫度對聚乙烯專用料的性能和組成的影響。研究結(jié)果表明:當熱分解溫度達到315℃以上時,聚乙烯專用料的失重速率迅速變大,371℃時失重速率達到最大;coats-redfern法適用于聚乙烯專用料的熱分解動力學分析,整個熱分解過程可分為四個階段,其中第三失重階段范圍為316～402℃,活化能最高達到167.9kj/mol,樣品質(zhì)量分數(shù)變化也最大,即從96.1%降低到12.0%;在245℃以上處理1h時,聚乙烯專用料的力學性能呈明顯下降趨勢,性能的下降主要是由于芳香族化合物及氧化產(chǎn)物的生成。

針對埋地管道的特點,對陰極保護施工程序進行研究,提高對陰極保護設備和設施的管理水平,發(fā)揮陰極保護措施的應用效率,降低對金屬管道的腐蝕,延長金屬管道的使用壽命,促進管道輸送效率的提高。