墨西哥输气管道LPE防腐层剥离事故调查.doc

墨西哥输气管道3LPE防腐层剥离事故调查 STUDY OF A DELAMINATION FAILURE IN A THREE LAYER COATING OF A 24” GAS PIPELINE IN VERACRUZ, SOUTH EAST MEXICO 墨西哥防腐工程公司Francisco Fernandez Lagos等著 王向农 译 摘要： 三层聚乙烯管道防腐层（3LPE）是目前世界上发展最快，应用最广泛的防腐体系，因为它把熔结环氧粉末（FBE）优越的附着力特性与高密度聚乙烯优越的机械特性和防水渗透特性很好地结合在一起。我们报告的是发生在墨西哥的一条24英寸输气管道上的3LPE防腐层剥离事故以及我们对事故原因的调查。 关键词：熔结环氧粉末、3LPE、阴极保护屏蔽、材料特性 引言 地下金属管道的腐蚀是个电化学过程，因为钢管表面形成了阳极区与 阴极区，腐蚀电流在两个区域之间连续流动。在阳极区，金属溶解产生电子。这些电子运移通过金属底材到达阴极区，在此利用了这些电子发生了还原反应（氧化过程）。这样，大地中的阴极区和阳极区（电解质）之间的离子流就构成完整的电路，这影响到位于此电化学电池的构筑物。因为外腐蚀是造成埋地管道泄漏的主要原因之一，所以，地下管道需要结合采用绝缘防腐层与阴极保护系统来保护。 绝缘防腐层是防止管道外腐蚀的第一道防线。虽然防腐层一般都有极好的防护性能，但是，使用一段时间后，大多数防腐层会有些损坏。例如因为水分侵入、土壤应力、石块磨损、细菌侵蚀以及材料老化而失去保护性能。在钢管表面防腐层缺陷部位，如果与腐蚀介质接触，钢管就会发生腐蚀破坏。假如这样的问题持续存在，那么，腐蚀不仅使管壁减薄，最终会使管道发生腐蚀穿孔。为此原因，阴极保护成为防腐体系的重要组成部分。 墨西哥湾是开采与输送石油天然气的重要地区，墨西哥维拉克鲁斯州建有大量油气管道，有关部门制定了相应的管道维护保养计划，用在线检测方法定期检查这些管道。墨西哥国家石油公司（PEMEX）是天然气管道的经营方，他们在对天然气管道例行检查中，在线间接检测结果表明，运行了五年的从ERG Playuera至EMC Playuera的24英寸（610 mm）管径的天然气管道上，大约7 km管段中发现三处异常。 为此，公司决定用检测仪器对这三处部位（km. 11+500, 19+273、23+372 图1 a）和b）防腐层剥离详图；c）发现的输气管道防腐层剥离部位 图2 a）聚合物粘结剂层与高密度聚乙烯外防护层之间发生分层脱粘，但熔结环氧粉末（FBE）底漆依然非常完好地附着在钢管表面；b）三层聚乙烯防腐系统结构；c）直流电压梯度（DCVG）检测65%至90%。但是，非洲和中东地区占新建管道的45%至50%，而15%。三层聚乙烯管道防腐层系统把熔结环氧粉末（FBE）底漆与钢管底材优越的附着力和抗氧气渗透特性与聚烯烃优越的抗磨损和防止水分渗透的性能结合在一起，充分发挥了两种防腐材料各自的优点，成功地形成一个性能优越的管道防腐层系统。 三层聚乙烯管道防腐层系统首先要涂敷50至100微米（2至46至102 mm至4.5 mm。图2b密间距电位测量（CIS）和直流电压梯度（DCVG）检测 m. 9+591、9+914、11+142、13+106、19+372、22+381、 22+600）进行开挖，评价三层聚乙烯防腐层系统的状况。与第一次开挖一样，目测检查没有发现防腐层起泡，防腐层涂膜上也没有出现碳酸钙沉积物。在某些部位，发现因为开挖不当或者输气管道铺管时不慎，存在机械损伤。重要的是至少在被检查的管段之一，无法除去三层聚乙烯防腐层系统，表明防腐层完好地附着在钢管底材上（见图3a）。 图3 管道防腐层开挖检查 在开挖的八处管段中有七处，缺陷是相同的。另有两处开挖管段（km. 9+591和22+381）有阴极保护屏蔽的证据（见图3b、3c、3d），在这两处，观察到防腐层缺陷处渗出电解液，由于熔结环氧粉末（FBE）底漆附着力太差而聚积在防腐层涂膜下面。高密度聚乙烯的高电阻率阻止了阴极保护电流到达防腐层缺陷邻近区域，从而在剥离的防腐层涂膜下发生了腐蚀，严重威胁整条管道的安全完整性。观察识别出属于均匀腐蚀而不是点蚀，其可能伴随有早期的点蚀。图3e是pH值的评价，认为这对确定阴极保护系统对管道缺陷的影响也是很重要的。 如图3所示，确实存在防腐层涂膜下均匀腐蚀，有些部位三层聚乙烯防腐层失效了，严重威胁管道的安全完整性。 实验室分析 因为对防腐层缺陷提出了许多疑问，所以，需要在现场收集金属底材 样品和剥离的防腐层样品，送到独立的实验室进行分析评价。专业实验室分析采用的技术包括扫描电子显微镜与能量色散谱仪（SEM-EDS）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）