油氣管道保護工

1、油氣管道保護工第一章概述1埋地管道腐蝕的危害埋地金屬管道遭受著土壤、海水、細菌及雜散電流等各種因素造成的腐蝕，腐蝕破壞 的過程和速度雖然緩慢，但是危害較大，由腐蝕造成的損失大的驚人。（1） 直接和間接損失由于腐蝕而造成原材料和設備的報廢，稱為直接損 失。由于材料損失和設備報廢而造成的停工、停輸和搶修等為間接損失。（2） 環(huán)境污染輸油、氣管道由于腐蝕穿孔還會造成突發(fā)性的事故，污染 環(huán)境。（3） 阻礙新技術(shù)的發(fā)展科學技術(shù)是生產(chǎn)力，但是如果解決不好腐蝕問 題，一些重大新技術(shù)的應用就會受到阻礙。（4） 浪費資源在工程設計中，因考慮腐蝕因素而采用較大的安全系 數(shù)，這種現(xiàn)象是普遍存在的。如輸油、氣管道等，

2、在選擇材料的厚度中都會有 腐蝕裕量。這就增加了材料使用和能源的消耗，浪費了寶貴的資源。2造成管道損壞的主要因素（1） 腐蝕土壤具有腐蝕性，特別是某些地區(qū)存在著直流、交流干擾電源， 更易加重地下金屬管道腐蝕。據(jù)國內(nèi)外統(tǒng)計表明，由于腐蝕造成的管道泄露和損失事 故約占管道總泄露和損失事故的30%。（2） 焊縫及管材的缺陷管子在制作或敷設中，焊縫處會存在夾渣、未焊透、 咬肉等缺陷，制作管子用的鋼材會存在氣泡、砂眼等質(zhì)量問題。據(jù)對某輸油管道統(tǒng)計， 這類事故約占總數(shù)的40%。（3） 自然環(huán)境變化由于管道熱脹冷縮，造成管道彎頭嚴重變形破裂、或直接 凍裂；由于洪水或其他因素所致，大段管道裸露、懸空而造成的管道

3、下沉、拱起、移 位變形以致斷裂事故也大量存在。（4） 外力由于地震或在管道附近進行爆炸作業(yè)、因重物壓砸或撞擊也會造成 管道破裂或損壞。（5） 人為故意破壞偷、扒管道防腐絕緣層，在管道上開孔偷油、偷氣等也 會造成事故。3管道保護工管道保護工主要做以下三方面的工作：（1）搞好管道防腐保護設施及運行的管理。埋地管道的防腐保護設施主要有兩大系 統(tǒng)。一是陰極保護系統(tǒng)；二是防腐絕緣系統(tǒng)。管道保護工應該認真學習、貫徹 執(zhí)行這方面的有關(guān)標準和管理規(guī)定，在上級和業(yè)務主管部門的領導下，搞好運 行管理工作。（2）搞好護管工程及設施的維護管理。埋地管道沿線建有不少護管工程及設施，需 要管道保護工經(jīng)常檢查及維護，這是一

4、項很重要的工作，對延長護管工程及設 施的使用壽命起到重要的作用。（3）貫徹“石油、天然氣管道保護條例”保護管道管理部門的合法權(quán)益，保障管道 長期安全平穩(wěn)運行。第二章金屬腐蝕的概念及分類1金屬腐蝕的概念金屬腐蝕是指金屬在周圍介質(zhì)作用下，由于化學變化、電化學變化或物理溶解等作用 而產(chǎn)生的破壞。金屬腐蝕是包括金屬材料和環(huán)境介質(zhì)在內(nèi)的一個具有反作用的體系。2金屬腐蝕的分類按照作用原理：化學腐蝕和電化學腐蝕；按照破壞形態(tài)：全面腐蝕和局部腐蝕。2.1按照作用原理分類（1）化學腐蝕化學腐蝕是指金屬表面與非電解質(zhì)直接發(fā)生純化學作用而引起的破壞。又可分為：氣體腐蝕和在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕。氣體腐蝕一般是指金屬在

5、干燥氣體中發(fā)生的腐蝕。例如，用氧氣切割和焊接管道時金屬表面上產(chǎn)生氧化皮，是金屬同 氧氣發(fā)生化學反應所致。在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕。例如金屬能同某些有機液體（如苯、汽油）發(fā)生化學反應而腐蝕。特點：腐蝕過程中沒有電流產(chǎn)生。（2）電化學腐蝕電化學腐蝕是指金屬與電解質(zhì)因發(fā)生電化學反應而產(chǎn)生的破壞。特點：在腐蝕過程中有電流產(chǎn)生。又可分為：原電池腐蝕和電解腐蝕。原電池腐蝕指金屬在電解質(zhì)溶液中形成原電池而產(chǎn)生的腐蝕。電解腐蝕指外界的雜散電流使處在電解質(zhì)溶液中的金屬發(fā)生電解而形成的腐蝕。任何一種按電化學機理進行的腐蝕反應至少包含一個陽極反應和一個陰極反應，并伴 隨有金屬內(nèi)部的電子流動和介質(zhì)中離子的定向遷移。陽極

6、反應是金屬原子從金屬轉(zhuǎn)移到介質(zhì)中并放出電子的過程，即氧化過程；陰極反應是介質(zhì)中的氧化劑奪取電子發(fā)生還原反應的還原過程。2.2按照破壞形態(tài)分類（1）全面腐蝕（2）局部腐蝕局部腐蝕的類型很多，主要有應力腐蝕、小孔腐蝕（點蝕）、晶間腐蝕、電偶腐蝕、縫 隙腐蝕、腐蝕疲勞等。第三章陰極保護1陰極保護原理將被保護金屬進行陰極極化以減少或防止金屬腐蝕的方法叫陰極保護法。陰極極化可以采用兩種方法來實現(xiàn)：（1）將被保護金屬與直流電源的負極相連接，利用外加陰極電流進行陰極極化， 這種方法被稱為外加電流陰極保護法。（2）在被保護設備上連接一個電位更負的金屬陽極（如在鋼管上連接鋅），它與 被保護金屬在電解質(zhì)（溶液）中

7、形成大電池，而使管道進行陰極極化，這種 方法稱為犧牲陽極保護法。1.1外加電流陰極保護原理外加電流陰極保護原理就是向被保護的金屬通入一定量的直流電，把被保護金屬相對于 陽極裝置變成一個大陰極，消除金屬因成分不同造成的電位差，腐蝕電流降為零，使被保護 金屬免遭電化學腐蝕。優(yōu)點：驅(qū)動電壓高，輸出電流大，保護距離長，能靈活控制電流輸出量，適用于各種土 壤電阻率的環(huán)境，施工簡單。缺點：平時要有人維護管理，維護費用高，對鄰近的金屬構(gòu)筑物有干擾。1.2陽極保護原理選擇一種比被保護金屬的電極電位更負的金屬材料（如鎂、鋅）與被保護金屬連接起來。 由于這種金屬電極電位更負，就形成了腐蝕電池的陽極，被保護金屬就成

8、了陰極。因為這種金屬材料是以本身遭到強烈腐蝕去保護別的金屬，故叫犧牲陽極。優(yōu)點：不需要人經(jīng)常維護管理，由于犧牲陽極負電位不是很大，不會超過最大保護電位， 因此不會造成絕緣層對金屬附著力的惡化；又由于陽極輸出電流強度不大，陽極與被保護管 道距離較近，用于地下管道錯綜復雜的油田或現(xiàn)代城市，使被保護物體以外的其他金屬構(gòu)筑 物避免了由雜散電流引起的干擾。陰極保護方法的比較：序號犧牲陽極外加電流1不要外部電流需要外部電流2土壤電阻率高時費用大不受土壤電阻率的影響3對鄰近的地下構(gòu)筑物不造成干擾影響對鄰近的地下構(gòu)筑物有干擾影響4保護電流不可調(diào)保護電流、電壓可調(diào)5維護管理簡單維護管理較復雜6隨陽極壽命而更換保

9、護裝置壽命較長7小規(guī)模工程投資小大規(guī)模工程投資大8要消耗有色金屬陰極保護的基本參數(shù)2.1最小保護電位（E保）為使腐蝕過程停止，埋地管道經(jīng)陰極極化后所必須達到的絕對值最小的負電位值，稱之 為最小保護電位。（1）在陰極保護系統(tǒng)中，對于埋設在天然水和土壤中的金屬管道，其最小保護電 位為-0.85V。（2）通電情況下管道對地電位較自然電位向負偏移300mV以上。（3）在中斷保護電流的情況下，立即測得的管道陰極極化電位較自然電位在負方向偏移值大于100mV。負偏移100mV稱為管道極化偏移電位。（4）當土壤或水中含有硫酸鹽還原菌且硫酸根含量大于0.5%時，最小陰極保護電 位-0.95V。2.2最大保護電

10、位（E0）根據(jù)管道絕緣層的質(zhì)量，把通電點的電位控制在最大允許值，不使絕緣層損壞，另外防 止兩性金屬遭受腐蝕，這個電位值叫最大保護電位。一般取-1.2V-1.3V，最大不超過-1.5V。2.3最小保護電流密度（I保）使金屬得到完全保護時所需要的電流密度稱為最小保護電流密度。它的數(shù)值與金屬種類，金屬表面有無保護膜、漆膜的完整程度、介質(zhì)條件等有關(guān)。一般 當金屬在介質(zhì)中腐蝕性越強，陰極極化程度越低時，所需的保護電流密度越大。陰極保護判斷方法（1）在通電的情況下，埋地鋼鐵結(jié)構(gòu)最小保護電位為-0.85V CSE或更負，在有硫酸 鹽還原菌存在的情況下，最小保護電位為-0.95VCSE，該電位不含土壤中電壓

11、降。（2）瞬時斷電電位與自然電位電位之差不得小于100mV。（3）最大保護電位的限制應根據(jù)覆蓋層及環(huán)境確定，以不損壞覆蓋層的粘結(jié)力為準， 一般瞬時斷電電位不得低于-1.10V CSE。犧牲陽極陰極保護的陽極材料4.1鎂犧牲陽極4.2鋅犧牲陽極4.3鋁犧牲陽極4.4帶狀陽極4.5回填料犧牲陽極的安裝與維護與外加電流陰極保護相比，犧牲陽極的安裝比較簡單。當一個位置有幾支陽極時，陽極 要直線排列以降低電阻。陽極可以與管道垂直，也可以與管道平行。犧牲陽極陰極保護系統(tǒng) 的維護很簡單，經(jīng)常檢測陽極的開路電位，陽極消耗盡后，及時更換。外加電流陰極保護常用陽極材料6.1對陽極的性能要求回填料的作用是降低陽極地

12、床的接地電阻，延長陽極的使用壽命。理想的埋地用輔助陽極應當具有如下性能：（1）良好的導電性能，工作電流密度大，極化小；（2）在苛刻的環(huán)境中，有良好的化學和電化學穩(wěn)定性，消耗率低，壽命長；（3）機械性能好，不易損壞，便于加工制造，運輸和安裝；（4）綜合保護費用低。6.2各類陽極的性能特點（1）廢鋼鐵陽極（2）石墨陽極（3）高硅鑄鐵陽極（4）聚合物陽極（5）混合金屬氧化物陽極輔助陽極的選擇7.1輔助陽極埋設位置的選擇在長輸管道的干線上陽極一般設在距管道300500米之間。在陰保站址選定的同時，應在站址與管道的一側(cè)選擇陽極安裝的位置，其原則是：（1）地下水位較高或潮濕低洼處；（2）土層厚、無塊石、便

13、于施工；（3）土壤電阻率一般應小于50歐姆/米，特殊地區(qū)也應小于100歐姆/米；（4）對鄰近的地下金屬構(gòu)筑物干擾小，陽極地床與被保護管道之間不得有其它金屬 管道；（5）考慮陽極附近地域近期發(fā)展規(guī)劃及管道發(fā)展規(guī)劃，以避免建后可能出現(xiàn)的搬遷;（6）陽極地床位置與管道匯流點距離適當；（7）地面金屬構(gòu)筑物較多，用地狹窄時，可采用深井陽極，以減少對其它金屬構(gòu)筑 物的干擾，又節(jié)約用地。陽極接地電阻約占直流回路電阻60%左右，大部分能量損失是由它造成的，因此合理 選擇陽極地床位置，降低接地電阻是十分重要的工作。7.2輔助陽極的結(jié)構(gòu)7.2.1淺埋式地床結(jié)構(gòu)淺埋式陽極又可分為立式、水平式兩種，對于鋼鐵陽極可能兩

14、種聯(lián)合稱為聯(lián)合式陽極。（1）立式陽極由一根或多根垂直埋入地中的陽極排列構(gòu)成，電極間用電纜連接。優(yōu)點：A、全年接地電阻變化不大；B、當陽極尺寸相同時，立式地床的接地電阻較水平式小。（2）水平式陽極將陽極以水平方向埋入一定深度的地層中。優(yōu)點：A、安裝土石方量較小，易于施工；B、容易檢查地床各部分的工作情況。（3）聯(lián)合式陽極指采用鋼鐵材料制成地床，它由上端連接著水平干線的一排立式陽極所組成。7.2.2深埋式陽極（深井式）深埋式地床根據(jù)埋設深度不同可分為：淺深井（2040米）、中深井（50100米）和深 井（100米）三種。深埋式陽極地床的特點：接地電阻小，對周圍干擾小，消耗功率低，電流分布比較理想。

15、缺點：施工復雜，技術(shù)要求高，單井造價貴。7.2.2 陽極地床填料的應用（1）陽極地床填料的功能A、增大陽極與土壤的接觸，從而降低地床接地電阻；B、將陽極電極反應轉(zhuǎn)移到填料與土壤之間進行，延長陽極的使用壽命；C、填料可以消除氣體堵塞。（2）對填料的要求A、填料顆粒必須是導電體，以保證陽極與土壤之間良好的導電性；B、填料應成本低，來源廣，具有較連續(xù)的接觸表面。常用的回填料是焦炭粒。確保陽極與回填料良好的電接觸，填料必須在陽極周圍夯實。否則會使一部門電流從陽 極直接流向土壤而縮短陽極使用壽命。（3）回填料的填充陽極地床孔徑為陽極直徑的三倍，且在電極上下各填300毫米填料。7.3陽極數(shù)量與接地電阻陽極

16、數(shù)量與接地電阻成反比關(guān)系。在確定陽極數(shù)量時需要考慮主要因素為：（1）要使陽極輸出的電流在陽極材料允許的電流額度內(nèi)，以保證陽極地床的使用壽 命。（2）在經(jīng)濟合理的前提下，陽極接地電阻應盡量做到最小，以降低電能耗量。目前，接地電阻一般不大于1歐姆，在特殊地區(qū)可根據(jù)現(xiàn)場情況選定。第四章管道防腐層知識1防腐層防腐原理油氣管道腐蝕是電化學作用的結(jié)果，也就是說腐蝕電池的形成是導致管道腐蝕破壞的 主要原因。腐蝕電池的形成條件：（1）必須有電極電位不同的兩個電極，電位低的將成為腐蝕電池的陽極，電位高的將 成為腐蝕電池的陰極；（2）陽極和陰極之間有電連續(xù)性。（3）陰極和陽極必須存在于電解質(zhì)環(huán)境中。土壤中含有各種

17、鹽類及水分，是天然的電 解質(zhì)。管道防腐層技術(shù)就是把存在著許多不同電極區(qū)域的管道同電解質(zhì)隔離，即消除形成腐 蝕電池的第三個條件。此外，管道防腐層除具有以上作用外，還具有機械保護作用，可以保護管道在運輸、 儲存及施工過程中不受到破壞。2防腐層與陰極保護之間的關(guān)系陰極保護與防腐層技術(shù)的結(jié)合，被稱為管道的“聯(lián)合保護”，是當今世界上公認的管道 防腐措施。3管道防腐層的一般規(guī)定（1）新建管道除經(jīng)充分調(diào)查表明不需要防腐層外，一般均做外防腐層。（2）埋地管道的外防腐層一般分為普通、加強和特加強3個級別。場、站、庫內(nèi)埋地管道及穿越鐵路、公路、江河、湖泊的管道，均采用加強級以上防 腐。（3）防腐層的補口補傷材料應

18、與主體防腐材料有良好的粘接性。補口、補傷后應達到 主體防腐層的各項性能指標。（4）對于采用內(nèi)外防腐的管道，根據(jù)所采用防腐材料的要求，必須對被保護金屬首先 進行相應的表面處理。（5）鋼管的質(zhì)量應符合國家有關(guān)標準的要求。4防腐材料基本知識4.1防腐材料的應用及發(fā)展4.2防腐層性能的基本要求根據(jù)目前的技術(shù)標準規(guī)定，新建管道都應有防腐層，防腐層又可根據(jù)其機構(gòu)、厚度的 不同分為普通、加強和特加強3個級別。對防腐層性能的基本要求是：（1）與金屬有良好的粘接性；（2）電絕緣性能好，有足夠的電氣強度（擊穿電壓）和電阻率；（3）有良好的防水性及化學穩(wěn)定性，即防腐層長期浸入電解質(zhì)溶液中，不發(fā)生化學 分解而失效或產(chǎn)

19、生導致腐蝕管道哦阿德物質(zhì)；（4）具有足夠的機械強度及韌性，即防腐層不會因施工過程中的碰撞或敷設后受到 不均衡的土壤壓力而損壞；（5）具有耐熱和抗低溫脆性，即防腐層在管道運行溫度范圍內(nèi)和施工過程中不因溫 度過高而軟化，也不因溫度過低而脆裂；（6）耐陰極剝離性能好，能抵抗陰極析出的氫對防腐層的破壞；（7）抗微生物腐蝕；（8）破壞后易修復；（9）材料低廉，便于施工。目前，我國埋地油氣管道常用的防腐層材料主要有石油瀝青、煤焦油瓷漆、聚乙烯膠帶、熔結(jié)環(huán)氧粉末、三層聚乙烯（3PE）、環(huán)氧煤瀝青改性瀝青熱纏帶及液態(tài)環(huán)氧涂料等。4.3防腐涂層4.3.1表面覆蓋層原理：高電阻的涂層隔離了腐蝕介質(zhì)，切斷了腐蝕電池

20、的通路，使腐蝕電流趨于零，從 而阻止管道腐蝕。4.3.2絕緣防腐層作用：使金屬管道與土壤介質(zhì)隔絕，根據(jù)這一原則要求防腐絕緣層既要有很好的粘接性、（P20）第五章水工保護1水工保護常用材料在管道水工保護工程中，通常使用的材料主要為砂、石、水泥等。2管道水工保護設施2.1管道水工保護設施的類型（1）管橋；（2）管隧；（3）管涵；（4）堤坡；（5）擋墻。2.2常見的管道水工保護設施2.2.1管堤2.2.2過水路面2.2.3管涵2.2.4擋土（水）墻2.2.5護坡第六章電學基礎知識1電的概念電的本質(zhì)是物質(zhì)結(jié)構(gòu)性質(zhì)的外在表現(xiàn)。2靜點和動電自然界的雷電災害是靜點危害的一種。3電場、電壓、電流“同性相斥、異

21、性相吸”4導體和絕緣體5電阻、電導、電阻率6電路（1）電源（2）負載（3）連接導線（4）開關(guān)7歐姆定律8串聯(lián)和并聯(lián)9簡單電路和復雜電路10直流電和交流點11電能的產(chǎn)生和應用產(chǎn)生電能的方法：（1）發(fā)電機發(fā)電；（2）電池發(fā)電。常見電池：A、化學電池；B、燃料電池；C、半導體電池。第七章長輸管道安全管理輸油、氣管道系統(tǒng)由輸油站和線路兩部分組成。站內(nèi)設備備用條件較好，管匯流程的靈活性較強，對事故具有及時發(fā)現(xiàn)、及時處理的 可能性。首、末站油庫容量大，一旦出現(xiàn)火災事故，會造成很大的經(jīng)濟損失。線路部分的安全特點：A、輸油管道絕大部分管段為埋地敷設，如果發(fā)生腐蝕、裂縫等事故，不易被發(fā)現(xiàn)；B、站間線路只有一條，

22、沒有備用，一處中斷就要全線停輸。對于加熱輸送的管道，如 果停輸時間較長，還有可能造成重大凝管事故；C、站間管路多在野外，處理事故時，施工條件差，工作量大，機械化水平要求高。對 于河流穿、跨越管段，出現(xiàn)事故時還會嚴重地污染環(huán)境。長輸管道事故的危害：A、油品泄漏，造成污染環(huán)境和經(jīng)濟損失；B、引起火災、爆炸事故，破壞輸油設施；C、一旦事故處理不及時，造成凝管、全線停輸，恢復生產(chǎn)困難，經(jīng)濟損失大，牽扯面 廣。石油火災：指石油勘探開發(fā)、存儲、運輸及加工過程中發(fā)生的石油（包括液化氣、 天然氣）火災。石油火災的特點：爆炸危險性大；火焰溫度高、輻射熱強；易形成大面積火災； 具有復燃、復爆性；會產(chǎn)生沸溢、噴濺現(xiàn)象。防火防爆的基