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摘要：埋地钢质管道是石油与天然气的主要传输载体，但是管道的腐蚀给油气田和国家造成了严重的经济损失。管道外防腐技术的采用和施工的质量直接关系到管道的安全运行和使用寿命。由于管道穿越地区地形复杂、土壤性质千差万别，埋地钢质管道需要采取不同的外防腐措施。管道外防腐层技术发展主要特点是高性能复合化、使用寿命长和经济性好。所以对埋地钢质管道进行外防腐方法及防腐工程综合评价的研究具有非常重要的意义。基于此本文分析了埋地钢质管道外防腐方法及综合评价。
关键词：埋地钢质管道；外防腐方法；综合评价
1、埋地钢质管道外防腐的意义
随着经济的快速发展和人民生活水平的提高，以及环保意识的逐渐增强，天然气在人们生活中作为主要消耗能源的比重越来越大。而埋地管道作为天然气的传输载体，是连接上游资源和下游用户的纽带，己经成为油气田地面工程的重要设施之一。由于管道长期埋在地下，随着时间的推移，受施工、外界土壤特性及地形沉降等因素的影响，管道会发生腐蚀、穿孔、泄漏，给油气田和国家带来严重的损失。
管道腐蚀造成的经济损失可分为直接损失和间接损失。直接损失包括:更换设备和构件费、修理费和防腐费等;间接损失包括:停产损失、腐蚀泄漏引起产品的流失、难以估计。腐蚀产物积累或腐蚀破损引起的损失，间接损失远较直接损失大，且管道腐蚀除了考虑造成的严重经济损失外，漏，对环境造成污染，甚至还会引起突发的灾难事故，它还会引起有害物质的泄危及人身安全。
对于输送天然气的长输管道和集输管网，管道外防腐技术的采用和施工质量直接关系到管道的安全运行和使用寿命。由于管道穿越地区地形复杂、土壤性质千差万别，埋地钢质管道需要采取不同的外防腐措施。管道外防腐技术发展的主要特点体现在防腐材料的高性能、复合化、使用寿命长和良好经济性。所以对埋地钢质管道进行外防腐方法及防腐工程综合评价的研究具有非常重要的意义。
2、管道腐蚀原理及影响因素
2.1、大气腐蚀原理
暴露在大气中的钢质管道表面，由于水和氧等的作用产生的腐蚀称大气腐蚀。原因是大气中含有水蒸汽，冷凝在管道表面形成水膜，水膜溶解大气中的抓化物及其他杂质，发生电化学腐蚀。水膜层很薄，阻力小，空气中的氧不断地供给，所以阴极过程主要是氧的去极化作用。
大气中钢质管道的腐蚀，受大气条件、金属成分、表面形状、朝向、水滴流动、工作条件等因素影响。
2.2、土壤腐蚀原理
土壤腐蚀是指埋地钢质管道，在土壤介质作用下引起的腐蚀，属于电化学腐蚀。土壤是多相物质组成的复杂混合场，颗粒间充满空气、水和各种盐类，使土壤具有电解质的特征。
1)土壤腐蚀电池大致可分两类
a.微腐蚀电池是因埋地钢质管道表面状态的影响所形成的腐蚀电池。山于管道的缺陷，可能夹杂有不均匀物质，不均匀钢质管道与上壤接触时，在有差异的部位上，由于电极电位差而构成腐蚀电池。
b.宏腐蚀电池是因土壤性质差异引起的腐蚀电池。埋地钢质管道经过物化性质差异很大的土壤时，可形成较大的电位差，构成的腐蚀电池两极间的距离较远，故称宏腐蚀电池。
2)土壤腐蚀的影响因素。土壤腐蚀性不是由单一指标决定的，必须综合考虑多种因素。影响埋地钢质管道腐蚀速度的因素是多方面的，而且各种因素的交互作用也比较复杂。
a.使用材料通常为碳钢碳钢的成分对土壤腐蚀的影响不大，但材料本身的相结构和组织变化，如焊缝及热影响区对土壤腐蚀则比较敏感。
b.土壤电阻率是一个综合性因素，它反映了土壤介质的导电能力。一般来说，电阻率低的土壤腐蚀性强，反之腐蚀性弱。
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C.土壤的氧化还原电位是一个综合反映土壤介质氧化还原程度强弱的指标。土壤的氧化还原电位较高时，土壤的氧化性强，加速钢质管道的腐蚀，反之腐蚀减慢。土壤的透气性好时，氧含量较高，土壤处于强氧化条件。由此可见管道埋地时回填土夯实程度也影响着土壤的腐蚀性。土壤的氧化还原电位愈低，土壤中微生物对钢质管道的腐蚀作用将愈强。有时土壤氧化还原电位值与土壤中微生物的数量有很好的对应关系，这是仍在研究的课题。
d.含盐量它的增加，作为电介质的土壤导电性增强。电阻率下降，土壤腐蚀性提高。而含盐量虽提高，但空气的溶解度降低，使土壤腐蚀的电化学阴极过程被削弱，钢质管道的腐蚀速度则减缓。含盐量还将影响土壤中钢质管道的电极电位。
e.酸碱度pH值对土壤腐蚀性的影响，一般来说，酸性土壤比中性、碱性土壤的腐蚀性强，当然，只是一个pH值也不能决定土壤的腐蚀性。
3、埋地钢质管道外防腐方法
3.1、采用埋地钢质管道综合检测方法
(1)管/地电位测试(P/S)利用数字万用表和Cu/CuSO4参比电极，通过管道测试桩或露出点对施加阴极保护的管道或未施加阴极保护的管道的管地电位进行测定。(2)密间隔电位测试(CIPS)类似于管/地电位测试，主要用于测定阴极保护系统的效果，间接反映涂层状况。代表仪器是加拿大生产的HexcorderCIPS。(3)直流电压梯度测试(DCVG)检测流至埋地管道涂层破损部位的阴极保护电流在土壤介质上产生的电压梯度，即土壤的IR降。代表仪器是加拿大生产的HexcorderDCVG。(4)管内电流检测法亦称多频管中电流法，或电流衰减法。采用等效电流原理，评价防腐层绝缘电阻。代表仪器是英国生产的RD400-PCM检测仪。
3.2、三层防护层防护
三层覆盖层系统是以熔结环氧树脂为底层，中间为聚合物粘结剂，外包聚乙烯涂料的多组分涂料层，综合了环氧树脂良好的附着性能、抗化学性能及其聚乙烯涂料的机械强度和保护作用，已广泛地应用于油、气、水等金属管道的防腐工程上。三层覆盖层系统的借助于环氧树脂和挤压聚乙烯二层涂料的优良性质，提高了抗阴极剥离和粘着力。它的组合特点是，三种涂层之间能达到最佳的组合和增强，三层涂料之间具有很强的化学粘结力，各层的性能和特性使三层涂料得到互补。这种三层防腐涂料又以三合一的形式组成整体，并使整体的化学性能和机械性能达到最佳程度。
4、腐蚀防护系统综合评价
埋地钢质管道外腐蚀的成因时多方面的。埋地管道进行全面检验后，可采用专家打分法进行管道腐蚀防护系统模糊综合评价。
首先，建立因素集。分别为影响埋地钢质管道腐蚀防护系统分级评价的五个因素：外防腐层状况、阴保有效性、土壤腐蚀性、杂散电流干扰和排流保护效果。因素集中各因素需由相应的评价指标进行评定。
其次，建立评价集。根据腐蚀防护系统的功能完好情况、设计文件要求进行综合评价分级，确定检验周期，并提出后续处理意见。
第三，依据专家打分法建立单因素评价矩阵。
第四，确定基于专家打分法各评价指标的权重。
最后，输入单因素数据，软件可自动计算管道腐蚀防护系统模糊综合评价结果。
总之，对于输送天然气的长输管道和集输管网，管道外防腐技术的采用和施工质量直接关系到管道的安全运行和使用寿命，埋地钢质管道外防腐方法及综合评价具有非常重要的意义，需要引起我们的重视。
参考文献
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论文作者:殷武松
论文发表刊物:《防护工程》2017年第5期
论文发表时间:2017/7/11
标签：管道论文; 土壤论文; 钢质论文; 腐蚀性论文; 因素论文; 电位论文; 阴极论文; 《防护工程》2017年第5期论文;