地下油气管道的安全要略

　　
　　文/徐昌学，王卫国，胡士信，张鹏·中国石油天然气管道局

　　中国现代管道的发展，是中国经济发展的重要组成，其安全与否关系着国家和人民的生产与生活。

　　管道运输是现代重要的运输方式之一，在流体物料的运输领域中起着主导作用，它与其他运输方式及相应的转运、调节分配、储备等各类储库之间有着密切联系。油气输送管道又是油气开采、加工和销售各环节的纽带。对于天然气和成品油，其运输、分配、调节和销售各环节更必然构成统一的系统工程，要联系各种内外因素统筹营运和管理。

　　管道运输与铁路、公路、水运、航空一起已经成为我国第五大运输行业，我国70%的石油和99%的天然气是通过管道运输的。管道在国民经济建设中发挥了不可替代的作用，管道运输不仅关系经济命脉，同时也关系到公共安全。
 

徐昌学

管道腐蚀与防护的重要性

　　作为联系石油工业上下游的纽带，管道安全关系到石油工业的命运，如何提高管道使用的可靠性和耐久性，如何使管道“延年益寿”,将是管道防腐蚀科学工作者和管道工程设计者们长期的重要任务。

　　由于管道输送的介质是危险物质，管道的安全性是一个十分重要的课题，油气管道的腐蚀，导致泄漏或爆炸，其后果是，人员伤亡，设备报废，造成资源浪费、环境污染、工厂（炼厂和电厂）停产、居民用气停供，直接影响着人民的生活，对于北京、上海这样的国际化大都市，更有着深远的国际影响。

　　美国腐蚀科学家尤利格指出：“腐蚀实质是一个经济问题。”同时他还指出：“通过应用现有技术防止和控制腐蚀，这个年度腐蚀损失的15%或更多本来是可以避免的”。对于埋地的油气管道，这些技术包括当前采用的最为有效的防腐层加阴极保护的联合防腐措施，再加上一套管道完整性管理体系，使管道的使用寿命达50年或更长。

腐蚀与防护措施

　　管道防腐层技术

　　目前针对管道防腐蚀的成熟做法是采用外防腐层与阴极保护联合的保护措施。其中外防腐层是防止管道外壁腐蚀的主要手段；阴极保护作为防腐层保护的辅助手段，为防腐层缺陷处的钢管外表面提供电化学保护。因此，外防腐层的选择对管道的长期安全运行至关重要。

　　外防腐层的选择应遵守以下原则：

　　（1）技术可靠。能适应长输管道沿线各种不同自然环境，能够在管道使用年限内保证管道外防腐层完整。

　　（2）经济合理。管道外防腐层的选用应达到性能/价格比最优的目的。

　　（3）材料优化。根据管道沿途经过不同区域的腐蚀环境，选择适当的防腐层和结构。

　　（4）施工简便。选择使用寿命匹配、可靠性高、施工管理方便等。

　　根据功能和环境要求，对防腐层材料的性能有明确的要求，如具有良好的化学稳定性、与钢管保持足够的结合力、抗冲击、抗弯曲、耐阴极剥离、耐化学介质、耐温度变化、较低的吸水率、良好的施工性能和易于修复等。

　　当前管道上使用的防腐层种类主要有石油沥青、煤焦油瓷漆、熔结环氧粉末（FBE）、三层聚乙烯（3LPE）等，其中FBE和3LPE是最为常用的两类防腐层。可以说没有一种十分理想的防腐层，在工程实践中，人们的选择只能根据防腐层的主要性能，充分利用其优点，防止和避免其缺点。

　　国外针对FBE和3LPE防腐层进行了比较，见表1。
 

　　根据各项目的优劣程度和多年的使用性能进行综合评分，FBE为8分，3LPE为8分，双层FBE为10分。

　　在防腐层的选用时，我们不得不提及加拿大国家能源局（Nationa1 Energy Board）1996年11月公布的一份关于加拿大埋地管道应力腐蚀开裂（SCC）的调查报告。报告指出，1977年以来加拿大已有22条管道因SCC发生破裂、穿孔。其中，73%的SCC出现在胶带防腐层管道上，18%出现在煤焦瓷漆和石油沥青防腐层管道上，其余9%出现在热绝缘的管道上。因此国家能源局对于新建管道的防腐层推荐是：FBE、2LPE和3LPE。

　　从发展的眼光看，单层FBE有机械性能差的缺点，为此发展了双层FBE，极大提高了防腐层的机械性能，在抗磨强度上，已经可与3LPE相媲美。

　　需要特别指出的是，随着Ⅹ80、Ⅹ100高钢级管线钢技术的成熟和大规模应用，管材的温度敏感性问题对防腐层材料提出了新的要求。以往的FBE在涂装过程中需要较高的温度（200℃以上）才能达到良好的防腐性能，而该温度下高强钢的力学性能会发生明显劣化，所以需要开发新的低温条件下固化的FBE材料。西气东输二线全线采用Ⅹ80管线钢的工程实际给这一防腐层材料技术的快速突破带来了强大动力。

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