赵晶晶
中原油田分公司天然气产销厂 河南 濮阳 457162
摘要：某天然气集气站在2019年检维修过程中，发现外输计量旁通、发球筒及发球筒旁通等管线外腐蚀情况严重。根据现场腐蚀形貌和腐蚀产物特征、腐蚀分布情况分析，主要原因为保温层下腐蚀。
关键词：天然气集气站；腐蚀；原因
一、腐蚀情况描述
通过现场调查，该天然气集气站管线外腐蚀具有以下几方面特征：
1、腐蚀多发生于管道顶部及其附近位置，但靠近法兰端管道周向上存在全面腐蚀情况。
2、腐蚀形貌均为坑蚀，最大坑深3.4mm；
3、腐蚀产物较为疏松，呈铁锈色，剥离表层后靠近基材部分为黑色。
二、腐蚀原因分析
根据现场腐蚀形貌和腐蚀产物特征、腐蚀分布情况，并结合资料文献分析，符合保温层下腐蚀特征。
（一）腐蚀机理
水分渗入保温材料中导致基底环境变潮是保温层下腐蚀发生的开始,不但保温层导热系数增大降低了保温节能效果,而且还会在金属表面和保温材料间形成薄层电解质溶液，为电化学腐蚀发生创造必要条件，主要的电化学腐蚀反应为：
阳极反应：2Fe-4e→2Fe2+
阴极反应：O2+2H2O+4e→4OH–
阳极反应生成的Fe2+与阴极反应生成的OH-生成次生腐蚀产物Fe(OH)2，Fe(OH)2 在氧气的作用下继续发生反应，生成最终Fe(OH)3和Fe3O4，其反应式如下：
Fe(OH)2 +2H2O+O2→ 4Fe(OH)3
Fe(OH)2 +2Fe(OH)3 → Fe3O4 +4H2O
反应生成的腐蚀产物比较疏松，缺乏保护性， 所以一旦在金属表面的某处发生, 腐蚀就会持续下去。
（二）腐蚀原因分析
1、腐蚀影响因素
（1）保温材料
保温材料变潮或受湿,会导致本身含有的有害物质，如氯化物从保温材料中渗出,并随着水分从金属表面蒸发而逐渐浓缩，增强其腐蚀性。
（2）腐蚀介质
腐蚀介质的存在会加速处于潮湿环境中金属管道的腐蚀，它们在水中具有高溶解性，水解后造成导致局部腐蚀的酸性环境，常以氯化物和硫酸盐为主。
（3）温度
碳钢最易发生保温层下腐蚀的温度在-4℃~149℃之间,同时温度还影响腐蚀速率的快慢。随着温度升高,保温层下的氧浓度增大,腐蚀速率也随之提高；伴随持续高温，水分在金属表面更易蒸发,导致腐蚀介质的浓缩和沉积,增强该区域的腐蚀性。
（4）涂装工艺
通过现场检查和验证，分别对涂层完好部位和鼓泡部位进行打磨对比，涂层完好部位经打磨后管道本体仅存在一层铁锈，轻微打磨后便露出金属本色，但鼓泡部位经打磨后存在疏松的腐蚀产物。因此，涂层存在缺陷，是外腐蚀发生的主要原因。
①管道外表面及凹坑部位浮锈等杂质未清理干净。涂层鼓泡部位经打磨后存在疏松的铁锈，即使涂层完好部位，打磨后也存在浮锈情况。
图1 涂层完好部位打磨前后对比图
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图2 涂层鼓泡部位打磨前后对比图
②外防腐过程中，喷漆质量未达标，随着管道运行，在温度变化的情况下造成涂层出现龟裂，雨水等沿着漆面缝隙到达金属表面，发生腐蚀。
（三）腐蚀发展过程描述
之所以发生腐蚀，保温层破损和外防腐层出现缺陷缺一不可。腐蚀发展过程主要包括缺陷形成、腐蚀环境产生、腐蚀发生、腐蚀加剧。
图3 涂层鼓泡或龟裂
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图4 涂层破损
图5 形成蚀坑
三、措施建议
1、管道外表面进行防腐前，表面处理质量应达到GB/T 8923.2-2008中4.3.2规定的P St2级要求，即表面应无可见的油、脂和污物、无附着不牢固的氧化皮、铁锈、涂层和外来杂质。
2、严格按照标准规范要求进行刷漆，确保外防腐层质量。
3、优选保温材料，最好应选用疏水性的，如自身疏水的泡沫玻璃、加入化学添加剂疏水的WRG岩棉等。ASTMC971（接触保温材料的使用技术规范）对保温材料的氯化物、氟化物、硅化物及钠离子含量等作了规定，其中要求保温材料可浸出氯离子含量要小于10mg/kg。
4、定期开展保温层下腐蚀检测。由于管道外部包裹了保温层，腐蚀都是在保温层下发生，通常需要将保温材料除去后才能发现,具有较强的隐蔽性。未避免破坏保温层，同时能够监测保温层下的腐蚀情况，建议开展导波检测的可行性验证。