地下油氣管道的安全要略

　　
　　文/徐昌學，王衛國，胡士信，張鵬·中國石油天然氣管道局

　　中國現代管道的發展，是中國經濟發展的重要組成，其安全與否關系著國家和人民的生產與生活。

　　管道運輸是現代重要的運輸方式之一，在流體物料的運輸領域中起著主導作用，它與其他運輸方式及相應的轉運、調節分配、儲備等各類儲庫之間有著密切聯系。油氣輸送管道又是油氣開采、加工和銷售各環節的紐帶。對于天然氣和成品油，其運輸、分配、調節和銷售各環節更必然構成統一的系統工程，要聯系各種內外因素統籌營運和管理。

　　管道運輸與鐵路、公路、水運、航空一起已經成為我國第五大運輸行業，我國70%的石油和99%的天然氣是通過管道運輸的。管道在國民經濟建設中發揮了不可替代的作用，管道運輸不僅關系經濟命脈，同時也關系到公共安全。
 

徐昌學

管道腐蝕與防護的重要性

　　作為聯系石油工業上下游的紐帶，管道安全關系到石油工業的命運，如何提高管道使用的可靠性和耐久性，如何使管道“延年益壽”,將是管道防腐蝕科學工作者和管道工程設計者們長期的重要任務。

　　由于管道輸送的介質是危險物質，管道的安全性是一個十分重要的課題，油氣管道的腐蝕，導致泄漏或爆炸，其后果是，人員傷亡，設備報廢，造成資源浪費、環境污染、工廠（煉廠和電廠）停產、居民用氣停供，直接影響著人民的生活，對于北京、上海這樣的國際化大都市，更有著深遠的國際影響。

　　美國腐蝕科學家尤利格指出：“腐蝕實質是一個經濟問題。”同時他還指出：“通過應用現有技術防止和控制腐蝕，這個年度腐蝕損失的15%或更多本來是可以避免的”。對于埋地的油氣管道，這些技術包括當前采用的最為有效的防腐層加陰極保護的聯合防腐措施，再加上一套管道完整性管理體系，使管道的使用壽命達50年或更長。

腐蝕與防護措施

　　管道防腐層技術

　　目前針對管道防腐蝕的成熟做法是采用外防腐層與陰極保護聯合的保護措施。其中外防腐層是防止管道外壁腐蝕的主要手段；陰極保護作為防腐層保護的輔助手段，為防腐層缺陷處的鋼管外表面提供電化學保護。因此，外防腐層的選擇對管道的長期安全運行至關重要。

　　外防腐層的選擇應遵守以下原則：

　　（1）技術可靠。能適應長輸管道沿線各種不同自然環境，能夠在管道使用年限內保證管道外防腐層完整。

　　（2）經濟合理。管道外防腐層的選用應達到性能/價格比最優的目的。

　　（3）材料優化。根據管道沿途經過不同區域的腐蝕環境，選擇適當的防腐層和結構。

　　（4）施工簡便。選擇使用壽命匹配、可靠性高、施工管理方便等。

　　根據功能和環境要求，對防腐層材料的性能有明確的要求，如具有良好的化學穩定性、與鋼管保持足夠的結合力、抗沖擊、抗彎曲、耐陰極剝離、耐化學介質、耐溫度變化、較低的吸水率、良好的施工性能和易于修復等。

　　當前管道上使用的防腐層種類主要有石油瀝青、煤焦油瓷漆、熔結環氧粉末（FBE）、三層聚乙烯（3LPE）等，其中FBE和3LPE是最為常用的兩類防腐層。可以說沒有一種十分理想的防腐層，在工程實踐中，人們的選擇只能根據防腐層的主要性能，充分利用其優點，防止和避免其缺點。

　　國外針對FBE和3LPE防腐層進行了比較，見表1。
 

　　根據各項目的優劣程度和多年的使用性能進行綜合評分，FBE為8分，3LPE為8分，雙層FBE為10分。

　　在防腐層的選用時，我們不得不提及加拿大國家能源局（Nationa1 Energy Board）1996年11月公布的一份關于加拿大埋地管道應力腐蝕開裂（SCC）的調查報告。報告指出，1977年以來加拿大已有22條管道因SCC發生破裂、穿孔。其中，73%的SCC出現在膠帶防腐層管道上，18%出現在煤焦瓷漆和石油瀝青防腐層管道上，其余9%出現在熱絕緣的管道上。因此國家能源局對于新建管道的防腐層推薦是：FBE、2LPE和3LPE。

　　從發展的眼光看，單層FBE有機械性能差的缺點，為此發展了雙層FBE，極大提高了防腐層的機械性能，在抗磨強度上，已經可與3LPE相媲美。

　　需要特別指出的是，隨著Ⅹ80、Ⅹ100高鋼級管線鋼技術的成熟和大規模應用，管材的溫度敏感性問題對防腐層材料提出了新的要求。以往的FBE在涂裝過程中需要較高的溫度（200℃以上）才能達到良好的防腐性能，而該溫度下高強鋼的力學性能會發生明顯劣化，所以需要開發新的低溫條件下固化的FBE材料。西氣東輸二線全線采用Ⅹ80管線鋼的工程實際給這一防腐層材料技術的快速突破帶來了強大動力。

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