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1、工程概况及环境条件土壤腐蚀分析引言12467目目 录录结论设计方案的选择2345第1页/共18页引言 近年来新疆天然气业务快速发展，产量连续十年保持两位数增长，特别是国外天然气的大规模引进，为新疆天然气大开发提供了独特的条件，同时也对安全平稳供气面临极大挑战。为满足未来调峰需求，必须加快地下储气库建设。呼图壁储气库应运而生，项目中有两条埋地输气管线，与土壤或水长期接触，会产生电化学腐蚀，对管网的安全运行与使用寿命带来极大威胁。如果我们对现场进行检测，利用现场上所得到的土壤及相关环境数据来分析会对管道产生的腐蚀影响，采取恰当的防护方法可以尽量避免管道被腐蚀。第2页/共18页工程概况及环境条件 新
2、疆油田呼图壁储气库项目中，有两条输气管线：储气库到昌吉分输站双向输气管线，直径为D1219、长37.2km的钢管线；储气库-706泵站 输 气 管 线，直 径 为 D813、长10.45km。管道多次穿越多条公路、水渠、地下光缆。土壤电阻率在2.76-341m之间，含盐量0.2%，管道沿线大部分岩土对钢结构具有弱-强腐蚀性。第3页/共18页土壤腐蚀分析 土壤的物理化学性质在很大的范围内，不仅随着土壤的组成及其含量而变化，并且还随着土壤的结构及其紧密程度而有差异。土壤的腐土壤的腐蚀过程蚀过程土壤腐蚀特点土壤腐蚀特点土壤是特土壤是特殊性质的殊性质的电解质电解质阳极过程：阴极过程：第4页/共18页土
3、壤腐蚀分析 当管道埋设通过结构不同和潮湿程度不同的土壤时（如通过砂土和粘土时），由于充气不均匀形成氧浓差电池的腐蚀。氧浓差电池腐蚀 杂散电流是一种漏电现象，主要分为直流杂散电流和交流杂散电流两种。一些地下设备，地下管道、电缆和混凝土的钢筋等都容易因这种杂散电流引起腐蚀。杂散电流腐蚀 对于腐蚀有作用的细菌不多，其中最重要的是硫杆菌和硫酸盐还原菌（厌氧菌）。微生物的腐蚀土壤腐蚀常见几种形式土壤腐蚀常见几种形式第5页/共18页设计方案的选择 选用防腐涂层外加阴极保护的联合保护措施屏蔽、钝化、缓蚀作用提供电流保护、弥补涂层缺陷涂层作用阴极保护作用第6页/共18页涂层的选择原则涂层的选择原则 与管道表面
4、有良好的附着力；抵抗装卸、贮存和安装时的损伤；对环境无毒；能防止地面储存和长距离运输过程发生变化和降解。技术可靠经济合理综合性能好 选用性能好、可靠性高、寿命长、对本工程适应性好价格合理的涂层。选择使用适应性好、施工可操作性强、性价比高、施工管理方便的防腐层。第7页/共18页涂层材料选择01 溶解环氧粉末使用温度范围宽、耐土壤应力好、硬度高、摩擦系数小，但由于是薄涂层，其耐冲击性能有限，且保护电流密度是三层PE的5倍以上。02 双层溶解环氧粉末内层涂层具有良好的粘结性，提高了抗冲击强度，减少了吸水率，提高了耐磨性但造价较高。03三层PE具有良好的粘结力、抗冲击力，水汽渗透率低，绝缘电阻率高等优
5、良性能，是一种比较完善的长输管线外防腐涂层。04 二层PE与三PE相比，粘结力较差，一旦涂层剥离，会产生阴极保护的屏蔽现象。第8页/共18页热煨弯头的防腐考虑到粘结力、长途运输、一般人为破坏、施工操作、石方区的施工等问题，最终确定选用三层PE。补口的防腐补口是对外防腐层的完善，补口质量的好坏直接影响管线的使用寿命，采用辐射交联三层结构热收缩套（带）作环焊缝补口。输气管线外壁防腐由于形状特殊，外防腐涂敷操作较困难，选用双层熔结环氧粉末，由底层防腐型和面层抗机械损伤型一次喷涂成膜完成。第9页/共18页10方法优点缺点强制电流1、输出电流连续性可调2、保护范围大3、不受环境电阻率影响4、工程越大越经
6、济5、保护装置寿命长1、需要外部电源2、对邻近构筑物干扰大3、维护管理工程量大牺牲阳极1、不需要外部电源2、对邻近构筑物无干扰或干扰小3、投产调试后可不需要管理4、工程越小越经济5、保护电流分布均匀、利用率高1、高电阻率环境不宜使用2、保护电流几乎不可调3、覆盖层质量必须好4、投产调试工作复杂5、消耗有色金属阴极保护方案的选择第10页/共18页阴极保护方案的选择 从工程的规模、环境条件、保护范围以及有无外部电源，可以看出该长输管道阴极保护宜选用强制电流阴极保护方法。管线强制电流阴极保护系统主要由被保护阴极（管线）、辅助阳极和极化电源三部分组成。第11页/共18页辅助阳极地床的选择 阳极地床分为
7、浅埋式阳极地床和深井式阳极地床两种。浅埋式阳极地床阳极埋设浅，占地面积大，阳极更换和施工方便，但受埋地金属构筑物影响大，易被破坏。深井式阳极地床阳极埋设深，占地面积较小，阳极更换和施工有难度，但受埋地金属构筑物的影响小。综合考虑选用深井式阳极地床。辅助阳极的选择 常用的辅助阳极有石墨阳极和高硅铸铁阳极。在脆性差不多的情况下，因为高硅铸铁非常硬，使得在应用中对磨蚀和侵蚀的破坏比石墨优越，并且在计划的延长期间不会变成像石墨那么软。所以本工程采用高硅铸铁阳极，埋深-50m。第12页/共18页13经计算，管道的单侧保护长度约为68km，需20A 40V的恒电位仪二台（一台备用），高硅铸铁组合阳极体（1
8、2支/组）一套。为更好地掌握阴极保护系统的工作情况，检测和评价阴极保护的有效性，需设置必不可少的检测设施。沿管道线路走向每隔1km设置1个电位测试桩与线路里程桩合并共用。阴极保护的计算第13页/共18页14干扰防护容性耦合阻性耦合感性耦合交流干扰防护的方式管线本身带有防腐绝缘层，使得管线无论是在地面上还是埋入地下以后都存在一个电容，但这一影响主要产生在施工期间。通过干扰源的接地装置上的电压电位线形成的电压井，造成大地电位上升，当管线通过这一范围时，就在管线上产生一个管线相对该相邻地电位的电势差。当管线和强电线路长距离平行或斜接近时，将产生一个由交变相电流周围产生磁场作用而在管线上产生的二次交流
9、电压或电流，也称磁干扰或磁感应。第14页/共18页15 在同一条或同一系统管线中，根据实际情况可采用一种或多种防护措施，但所有干扰防护措施均不得对管道阴极保护的有效性造成不利影响。借鉴国内管道行业尤其是管道局在交流干扰防护方面的科研成果和工程设计中的实际应用经验，为了减轻线路上交流电和雷电对管道系统的影响，抑制交流腐蚀，采取的防护方案如下：该工程线路管段与高压输电线路交叉一处，设置交流感应电压排流防护点。排流防护点处采用去耦合器和裸铜线，使接地电阻3。交流干扰电压防护方案第15页/共18页161)对于长输埋地管线，首先应了解管线所处的土壤环境，并详细分析该环境下易发生的腐蚀类型，做出相应的防腐措施。2)经过分析，该工程采用防腐层外加阴极保护的联合保护措施，弥补了涂层缺陷，因而可以延长使用周期，保证管道安全运行。3)外防腐涂层的选择要综合考虑技术的可靠性、经济的合理性和综合性能三方面，该工程最终选用三层聚乙烯防腐涂层。4)阴极保护方法的选择要综合考虑强电保护和牺牲阳极各自优缺点，该工程选用强制电流保护方法，并对交流干扰进行排流处理。结论第16页/共18页汇报完毕汇报完毕请各位领导专家批评指正请各位领导专家批评指正谢谢！谢谢！第17页/共18页