摘 要

管道的腐蚀是输油管道失效最常见的形式之一，严重影响了输油管道的使用寿命。本论文对原油长输管道的失效机理进行了分析，并针对秦京线原油输送管道进行了防腐保护系统的设计，以使其使用寿命达到30年。本次设计主要包括外防腐方法设计和内防腐方法设计两部分。外防腐设计采取了防腐层与外加电流阴极保护相结合的方法。外防腐层选取了聚氨酯泡沫-聚乙烯防腐保温层，外加电流阴极保护共设置4座阴极保护站，保护电流为1.58A，同时进行了辅助阳极，外加电源和其他附属装置的设计。内防腐方法选择了内防腐涂层法，选择了管道熔结环氧粉末内防腐层。

关键词：原油长输管道，腐蚀与防护，防腐层，阴极保护

Abstract

Pipeline corrosion is one of the most common forms of oil pipeline failure, seriously affecting the life of the pipeline. In this paper, the mechanism of corrosion of crude oil pipeline is analyzed, and the corrosion protection system of Qinjing line crude oil pipeline is designed so that its service life is 30 years. This design mainly includes the external anti-corrosion design and internal anti-corrosion design. A combination of anti-corrosion coating and cathodic protection method with external current is adopted as the external anti-corrosion design. The Polyurethane foam preservative insulation layer is used as the anti-corrosion coating. A total of 4 cathodic protection stations are set up to protect the crude oil long-distance pipeline. And the current is 1.58 A. While the auxiliary anode, external power supply and other ancillary devices are designed. Internal anti-corrosion method is using the anti-corrosion coating, selecting the fused epoxy powder coating.

Key Words: crude oil pipeline, corrosion and protection, corrosion coating, cathodic protection

目录

第1章 绪论 1

1.1原油长输管道防腐研究的目的及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3本文研究的目标和内容 2

第2章 原油长输管道失效机理 3

2.1原油长输管道失效模式及原因 3

2.2原油长输管道腐蚀机理 3

2.2.1物理腐蚀 3

2.2.2化学腐蚀 3

2.2.3电化学腐蚀 3

2.3原油长输管道的腐蚀环境 4

2.3.1大气腐蚀 4

2.3.2海水腐蚀 5

2.3.3土壤腐蚀 5

第3章 秦京线原油长输管道防腐方案设计 6

3.1秦京线基本情况 6

3.2秦京线原油长输管道防腐系统设计 7

3.2.1管道外防腐系统的基本设计方案 7

3.2.2管道内防腐系统的基本设计方案 7

3.3秦京线输油管道外防腐涂层设计 8

3.3.1常用的管道外防腐涂层 8

3.3.2外防腐涂层选择的要求 8

3.3.3秦京线输油管线防腐涂层的选择 9

第4章 秦京线输油管道阴极保护系统设计 10

4.1阴极保护的原理 10

4.1.1牺牲阳极阴极保护的原理 10

4.1.2外加电流阴极保护的原理 10

4.2阴极保护方法的选择 11

4.3秦京线阴极保护站的设计 12

4.3.1阴极保护基本参数的选择 12

4.3.2阴极保护站的设置 13

4.3.3阴极保护保护电流的计算 14

4.4秦京线阴极保护辅助阳极设计 15

4.4.1辅助阳极材料的选择 15

4.4.2辅助阳极的布置 17

4.5秦京线阴极保护电源设备选择 19

4.6秦京线阴极保护附属装置设计 20

第5章 管道内防腐方法探讨 22

5.1常用内防腐涂层材料 22

5.2 内防腐涂层材料的选择 22

第6章 总结 24

参考文献 25

致谢 27

第1章 绪论

1.1原油长输管道防腐研究的目的及意义

石油涉及到国家政治军事经济和人民生活的各个方面。可以说是国家的一条生命线。管道运输作为连接油气资源与市场的纽带，是石油运输最主要的运输方式。目前，全世界已经存在的油气管道长度已经达到200万km,其中我国正在运行的管道达到9.5万km。为了满足油气输送需要，我国的输油输气管道将继续飞速发展，预计到2030年，将达到30万km，完成覆盖全国的油气管网建设。但是，油气管道无论是采取架空，埋地还是穿越海底，都面临着一个重大的挑战，即管道腐蚀失效的发生。

金属管道的腐蚀失效是影响管道寿命和可靠性的最重要的因素之一，在我国已经发生的管道事故中，有将近30%的事故是由于腐蚀引起的。根据调查，我国东部几个油田中的各类管道每年发生腐蚀穿孔的次数高达20000次，每年更换的管道数量大概有400km。而四川天然气管道，在15年间，由于腐蚀而发生的爆炸和火灾事故达到83例，并造成6亿多元的经济损失。我国由于腐蚀所造成的经济财产损失仅在2010年就超过了1.2万亿人民币^[11]。可见，管道腐蚀的发生不只带来了巨大的经济财产损失，更重要的是，严重危害了人民身体健康，造成了严重的社会后果。因此，对管道腐蚀机理进行研究，并运用相应的防腐技术，减少管道腐蚀的发生，从而达到延长管道使用寿命和安全平稳的运行的目的就尤为重要。

1.2国内外研究现状

经过长时间的研究与发展，输油管道的防腐蚀技术取得了巨大的进展。现在，对于管道外部的腐蚀，主要是采用防腐保护层和阴极保护相结合的方法进行。防腐涂层材料由二十世纪40-70年代的石蜡，石油沥青，胶带，夹克发展到了如今广泛应用的三层聚乙烯（3PE），熔结环氧粉末(FBE)。另外，考虑到有些油品需要加热输送，应用于热油输送管道的聚氨酯泡沫-聚乙烯防腐保温层也有很大的发展前景。在国外，3PE和FBE是目前输油管道干线最常使用的外防腐涂层。,其中，欧洲使用3PE更多一些，而北美地区则偏向于使用FBE。在我国，石油沥青，熔结环氧粉末，聚乙烯等防腐层应用都比较多，但是2002年以后新建的管道防腐涂层则大多选用3PE，比如我国西气东输、涩宁兰、兰成渝、陕京线，川渝天然气管道等都采用了3PE作为管道的外防腐涂层。而防腐涂层和阴极保护相结合作为管道的外防腐保护也已经应用在国内数万公里管道上，并取得了显著效果。

现在管道内防腐最常用的措施主要为添加缓蚀剂和管道内涂层，阴极保护虽然也会有所应用，但是由于成本过高，一般很少应用。内壁涂层一般在输送的原油或其他油品腐蚀性很强或者输送水或油和水交替的管线时使用，所选择的涂料要具有耐油、耐水、防腐的性能。常用的内防腐涂层有液体环氧涂料，管道熔结环氧粉末内防腐层，水泥砂浆衬里，还有针对一些特殊环境所采用的有针对性的防腐涂层。而缓蚀剂则大多应用在腐蚀介质体积有限的条件下，比如有限的封闭或循环系统。并且在应用时必须严格选择缓蚀剂的种类，既要起到保护作用，又不能对输送介质产生影响。

1.3本文研究的目标和内容

本次论文主要是对原油长输管道腐蚀失效机理进行研究，并进行防腐保护系统设计。本次选取秦京线为例，进行防腐保护系统的设计，以保证秦京线原油输送管道的使用寿命达到30年。