管道基礎知識

2022-03-03 02:50:04 字數 3118 閱讀 8270

一、管道的組成

**長輸管道的管線是**運輸的通道,如果把輸油站比作人的心臟話,管線則是人的大動脈。由管道本身和沿線的截斷閥室、通過河流、公路、鐵路、山谷的穿(跨)越設施、陰極保護裝置、通訊與自控線路等組成。

①長輸管道由鋼管焊接而成,一般埋地敷設,為防止土壤對鋼管的腐蝕,管外都包有防腐絕緣層,並採用電法保護措施。長距離輸油管道上每隔一定距離設有截斷閥室,大型穿(跨)越構築物兩端也有,其作用是一旦發生事故可以及時截斷管內油品,防止事故擴大並便於搶修。通訊系統是長距離輸油管道的重要設施,通訊方式包括微波、光纖與衛星通訊等。

②管道截斷閥室

截斷閥一般設在管線重要流域兩岸、人口稠密地區,或管線起伏較大的地域,其主要作用是管道出現爆管、穿孔等情況時,減少**的洩漏,防止事態擴大。根據國家現行的標準,上述地區必須安裝截斷閥,管線每30km也建議安裝截斷閥。

截斷閥室根據地理位置、危險程度和設計要求等可分為手動閥室和自動閥室;也可分為有人值守閥室和無人值守閥室。

③管道穿越

管道經過公路、鐵路、河流及障礙物時,管道從下面穿過的一種方式。目前,管道經過公路、鐵路、河流及障礙物時,主要通過這種方法,如儀徵至金陵的管線,採用穿越的方式過長江,穿越的總長度約為1200m;東臨複線、魯寧線過黃河,塘燕線過海河,均採用這種方式。

④管道跨越

管道經過公路、鐵路、河流及障礙物時,管道從上面跨過的一種方式。但目前這種方式採用得比較少,主要在一些不通船的小型河流、水渠上使用。

⑤陰極保護裝置

管道一般均埋在地面1.2公尺以下,鋼管的外壁採用絕緣防腐,為防止或減緩鋼管的腐蝕速率,管道均採用強加電流的陰極保護形式。區域性區域外加犧牲陽極。

⑥水工保護裝置

管道經過河流、湖泊及特殊地形時,為了保證管道不被損毀而採取的設施,一般包括:穩管設施(壓重塊、混凝土覆蓋層等)、過水堤、護坡、擋土牆、固定墩等設施,一般採用混凝土、石塊、沙包等材料修建。

⑦管道三樁一牌標誌

管道應設定里程樁、測試樁、標誌樁;里程樁應自首站0km起每1km設定1個;測試樁一般應每公里乙個,並在管道穿跨越鐵路、公路、河流、溝渠時增設穿跨越測試樁;標誌樁包括穿(跨)越樁(河流、公路、鐵路、隧道)、交叉樁(管道交叉、光纜交叉、電力電纜交叉)、分界樁、設施樁等;在同一地點設定的管道三樁應合併設定。

管道警示牌應設定在管道穿越大中型河流、公路、鐵路、隧道、人口密集區等地段,警示牌應標註管理單位、管道名稱和聯絡**,並標註警示用語,如「管道上下游各500m範圍內禁止拋錨、拖錨、挖砂、挖泥、採石、水下爆破」。

二、管道材料

80年代初期以前,我國長距離輸送管道大多數使用鋼管材料如q225(原a3)、16mn及20號鋼等。

隨著我國輸油管道技術水平的提高,大部分管道使用了符合美國api標準或iso標準材質要求的管道鋼,使用等級從x50、x65到x70、x80,與普通管材相比,對鋼材的化學成分控制更為嚴格,鋼材中的c、s含量進一步降低,並適量新增微量金屬元素,有效提高鋼材的強度、韌性和組焊效能。

選用管材等級的影響因素包括:1、設計輸送壓力;2、韌性;3、剛度與穩定性;4、抗腐蝕效能;5、組對、焊接效能;6、經濟性。

三、管道防腐

腐蝕是金屬和周圍環境發生化學或電化學反應而導致的一種破壞**蝕,長輸管道腐蝕是大多都是電化學過程,伴隨著氧化-還原反應的發生。按腐蝕機理可以分為:化學腐蝕、電化學腐蝕、物理腐蝕;按腐蝕破壞的形貌特徵可以分為:

全面腐蝕、區域性腐蝕;按腐蝕環境分類可以分為大氣腐蝕、海水腐蝕、土壤腐蝕以及化學介質中的腐蝕。

管道控制腐蝕的方法有:正確選用耐腐蝕材料;管道表面覆蓋防腐層;採用電化學保護(陰極保護)。長輸管道控制腐蝕的主要手段是外塗防腐層和施加陰極保護。

常用的防腐層包括:石油瀝青、環氧煤礦瀝青、煤焦油瓷漆、環氧粉末(fbe)、聚乙烯(pe)、三層pe(fbe-膠-pe);目前常用的防腐層為環氧粉末(fbe)和三層pe。

熔結環氧粉末(fbe)具有與鋼管表面結合牢固、絕緣性能好、機械強度高、耐溫度變化、耐化學腐蝕等優點,適用於各種惡劣自然環境;主要缺點覆蓋層較薄,耐劃傷和磕碰效能較差。

3層pe結構防腐蝕層實現了防蝕效能、機械效能的良好結合,適用於複雜區域和環境苛刻區域;但一次投資大、對陰極保護有遮蔽作用。

四、陰極保護

陰極保護的方法分為犧牲陽極法和強制陰極保護兩種,主要取決於一下三方面因素:1、保護物件和對周圍建築物的干擾影響;2、電源的可利用性;3、土壤電阻率。長輸管道陰極保護原則上是以流強制陰極保護為主,犧牲陽極為輔,在強制陰極保護欠保護的地方採用犧牲陽極加以補充,使電位都達到保護電位。

犧牲陽極法是利用比鐵更活潑的金屬或金屬製品做陽極,把長輸管道做陰極,從而保護管道免遭腐蝕的方法;常見的犧牲陽極材料有鎂陽極、鋅陽極和鋁陽極,鎂陽極適用高電阻率土壤和淡水,鋅陽極適用低電阻率土壤和海水系統,鋁陽適用海水中。犧牲陽極保護的優點是構造簡單,施工、管理方便,不需要外加電源,適用於無電源或需要區域性保護的地方(如雜散電流干擾嚴重區域、對強制陰極保護存在遮蔽的區域等)。

強制陰極保護是利用外加直流電源,將長輸管道與直流電源的負極相連,使長輸管道變成陰極而進行陰極極化,以減輕或防止管道腐蝕,強制陰極保護也叫外加電流陰極保護。強制陰極保護可提供較大的保護電流,保護距離長,不消耗有色金屬;但需要外加電源和經常維護管理。目前強制陰極保護電源多採用恆電位儀,輔助陽極通常用高矽鑄鐵、柔性陽極、混合金屬氧化物、石墨等材料。

管道在通電保護前本身的對地電位,稱為自然電位;保護電位是管道進入保護範圍必須達到的腐蝕電位的臨界值。強制陰極保護的最小保護電位一般為-0.85v,但負電位太負,會造成h+在管道上的還原,不僅造成管道氫脆,還破壞防腐層的粘結力,所以最大保護電位為-1.

50v,一般控制為-1.20v。

通電點是用電纜將恆電位負極連線到管道上的接入點,一座強制陰極保護站只有一處通電點,距離強制陰極保護站一般保持在10公尺左右,通電點一般設定通電點測試樁。

為了檢測管道強制陰極保護效果,在管道上每個一段距離設定一處測試樁,在埋地管道上焊接測試導線引出地面,測試陰極保護電位和電流,一般每公里設定一處電位測試樁,每5-8公里設定一處電流測試樁,管道和其他設施穿跨越處應設定穿跨越測試樁,用於定期測試穿跨越段強制陰極保護的效果。

為了防治強制陰極保護電流流失和對在站內裝置設施的干擾,在管道和幫浦站相連處安裝了絕緣接頭或絕緣法蘭。

五、雜散電流

由於電氣化鐵路、高壓輸電線路、地鐵和輕軌等設施的存在,產生了雜散電流,對管道的陰極保護系統產生了重大影響,有明顯腐蝕作用的主要是直流電流和交流電流,其中直流雜散電流的危害更顯著,除了保持安全距離外,一般採取的保護措施是增加排流設施,從而保護管道。

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