天然气管道三层pe防腐层破坏及防护措施研究

【摘要】本文阐述了三层PE防腐层失效的若干情况，通过分析我们发现：要想保障天然气管道的本质安全，降低因管道防腐失效而导致的事故率，就必须充分重视管道三层PE防腐层处理工作。

【关键词】失效模式 天然气管道 三层PE防腐层

当前，我国的天然气工程发展迅速，在建设的过程中需要大量的大壁厚大管径的钢质管道必须重视埋地钢质管道的防护和腐蚀问题。通常情况下，我们主要使用三层PE防腐层来防护那些长距离的天然气输送管道。例如，西气东输管线、兰—成—渝的成品油管线、涩—宁—兰的输气管线、靖—西的输气管线、库—都输气管线、陕—京输气管线、中缅天然气管道等许多城市的燃气管网都使用了三层PE的防腐层技术。然而，三层PE防腐层存在严重的失效问题，出现这一问题的原因主要有第三方的破坏、生产三层PE防腐层时存在的产品缺陷及施工质量等等。在文中笔者分析了三层PE防腐层失效的具体情况，并提出了几点建议。希望本文的观点能为相关研究提供参考。

1 天然气管道的三层PE防腐层的失效模式

当前对于天然气管道三层PE防腐层处理，结笔者自身的经验，总结了五种天然气管道的三层PE防腐层的失效模式，分别是第三方对三层PE防腐层的破坏；植物根系对三层PE防腐层的破坏；微生物对三层PE防腐层的破坏；三层PE防腐层和管体相分离；焊缝区三层PE防腐层应力开裂等等。

1.1 管体和三层PE防腐层出现剥离

通过总结多年来的现场施工经验，发现管体和三层PE防腐层间的剥离问题是埋地钢质天然气管道所存在的主要问题。主要存在三种类型的三层PE防腐层的剥离失效情况：一种是管体和三层PE防腐层出现剥离，管道腐蚀情况严重，管体表面没有环氧粉末，在三层PE底层不存在环氧粉末层；第二种是管体和环氧粉末层出现剥离，管体表面未出现腐蚀，表面光亮且不存在环氧粉末；第三种情况是管体和三层PE防腐层间的粘结力下降，有一层环氧粉末分布在管体表面。

之所以会出现管体和三层PE防腐层相互剥离的问题，主要是因为下述三个方面的原因：首先，由前处理引发的缺陷。在环氧粉末和钢管表面间由钢管表面污物形成了一层隔离物膜，使得没能在加热钢管界面和熔融环氧粉末间形成有效的粘接，造成了整体防腐层翘边的问题；除此之外，在粉末颗粒度过大、不均及喷粉过厚的情况下.钢管的加热温度即便是满足了规定，也会因为成型至冷却的时间间隔较短，造成粉末不能有效的熔融的问题；再次，因原料间的粘接造成的分层。层间的融合较差造成了分层，在材料的熔体强度过低且对焊道厚度的要求过高的情况下，需要降低聚乙烯的挤出温度，层间融合会因温度未达标而不能完全融合。由于大口径的钢管的蓄热量较大，在缠绕包覆之后很难冷却，因此只有在钢管线速度比较低的情况下才能完成加工，只有这样才能解决包覆层由于温度过高无法在短时里冷却下来的问题。为满足这一条件，在防腐层上后续传动轮会赶压出轮胎印，因此大口径钢管常会出现这一问题。

1.2 焊缝区三层PE防腐层应力开裂

在三层PE防腐成型之后，直缝焊钢管或者是螺旋焊钢管的焊缝区常常会出现某一段甚至是全焊缝区的防腐层破裂的情况，三层PE防腐层也因此失效。导致失效的原因主要有两点，一是因为焊缝存在余高，在塑料壁的厚薄程度不均的情况下，塑料层会出现环向本体强度较差的问题，薄弱环节因此也就出现应力开裂的问题，尤为严重的是在冷却成型的环节里，在薄区会积累因冷却收缩所出现的残余应力。二是因为焊道的几何突变导致的焊缝余高，在加热条件相同时，钢基体的蓄热能力会受其厚度的影响，焊缝区和钢管区也就容易出现热容差，若在冷却条件下不能消除这些热容差，就会严重影响焊道区防腐层应力开裂。

1.3 微生物对三层PE防腐层的破坏

根据有关资料的统计结果，由微生物参与并引起的地下管线的腐蚀情况占总数的50%一80%。如果土壤里含有硫酸盐，那么硫酸盐还原菌在缺氧的情况中就会得以繁殖。氢与其它的某些还原物质在其代谢的过程里会把硫酸盐还原为硫化物。在有关文献中详细的介绍了细菌腐蚀金属管道的过程。

1.4 第三方对三层PE防腐层的破坏

根据相关统计，在1971年至1986年间的美国，因第三方因素所造成的管道事故占总事故数的40%左右。因第三方破坏天然气管道防腐层所引起的管道腐蚀问题极为严重，这容易引发管道失效的问题。因此，管道公司必须高度重视第三方破坏的情况。

常见的天然气管道建设、运行期间所存在的第三方破坏主要有：通行车辆损坏管道、恶意破坏燃气管道、外单位的违章施工破坏、违章占压燃气管道及未与管道公司及时沟通所造成的意外破坏等等，这都会对天然气管道的三层PE防腐层产生破坏，也就会腐蚀天然气管道。

2 天然气管道三层PE防腐层防护措施注意要点

（1）抓好天然气管道的入库验收工作，绝不能让那些存在缺陷的天然气管道进入施工现场。

（2）重视施工人员的培训工作。要想提高施工人员与防腐技术人员的操作技能与理性认识，就必须重视他们的培训工作。只有不断的培训与提高，才能达到理性的三层PE防腐层的腐蚀控制效果。

（3）选择合适的补伤补口材料。在补伤补口的过程中，应严格根据施工技术措施里的有关规定来选择补口材料，以确保补伤补口质量，进而保障三层PE防腐层的施工质量。

3 结束语

避免天然气管道出现腐蚀的第一道屏障就是三层PE防腐层，天然气管道的本质安全会直接受其质量的影响，因此，不管是在建设天然气管道的阶段，还是在运行阶段都应重视三层PE防腐层的质量。为延长三层PE防腐层的寿命、确保其质量，笔者分析了常见的五种三层PE防腐层的失效模式，并制定了几点针对性较强的防护措施，希望能为我国天然气管道的建设与维护提供参考。

参考文献

[1] 尹国耀，雷胜利.3PE管道防腐在国内十年的实践[J].焊管，2007，30（1）

[2] 张丰，赵君，刘玲莉.管道3PE防腐层技术标准对比分析[J].油气储运，2009，28（7）

[3] 乔军平.全面分析管道三层PE防腐层缺陷（一）：翘边缺陷[J].全面腐蚀控制，2009，23（1）

作者简介

李洋（1990.10—），陕西咸阳人，长江大学工程技术学院化工专业在读本科生。