沥青防腐层龟裂原因分析

李广炜

沥青防腐层龟裂原因分析

李广炜^*

中国石油天然气管道局新乡输油公司质检站

详细信息

作者简介:
李广炜助理工程师, 1959年1月生, 1992年毕业于中国石油天然气管道职工学院线路工程专业, 现在河南省新乡输油公司质检站从事管道施工质量监督、监理工作

*453003，河南省新乡市平原路346号: 电话; (0373)3041400转2289。

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出版历程
- 收稿日期: 1995-10-31
- 网络出版日期: 2023-08-22
- 刊出日期: 1996-12-24

Analysis on the Chap of asphaltic Coating

Li Guangwei^*

摘要

摘要: 沥青玻璃布防腐层是传统的行之有效的防腐结构, 广泛应用于油气管道防腐, 但防腐层处于过高的环境温度下, 会大大降低其使用寿命。中洛线濮阳首站出站管段防腐层, 投用不足3a, 便发生大面积龟裂现象, 经现场观察和东线各站抽样分析化验对比, 并查阅施工时的质量检查记录, 证明濮阳出站段防腐层过早老化龟裂的首要原因是防腐层长期在较高温度条件下使用, 其次是在沉管过程中管道热变形的影响。建议改性沥青的使用温度控制在60C以下为宜, 否则防腐层的使用寿命将会缩短。
- 沥青 /
- 防腐材料 /
- 龟裂原因 /
- 分析 /
- 热异常
Abstract: Asphaltic coating which is widely used in corrosion protection of oil and gas pipeline is a conventional and effective' anti-corrosion structure, but the service life of this structural coating would be greatly reduced when it works at excessive high temperature.In the Puyang Initial Pump Station of Zhong-Luo Pipeline, the large scope of chap occured on the coating of outgoing line, which is used in less than three years.Comparing site investigation with sampling analyzing and experimental tests for all pump stations on the eastern Zhong-Luo Pipeline, and refering to the application records of quality control in constructional is proved that the first cause which the as-phaltic coating ages and chaps advancedly in Puyang Initial Pump Station is that the asphaltic coating has been working at a higher temperature, the second cause is the distortion of pipe occured during the pipe settlement is a influence factor.It is suggested that the application temperature of the modified asphalt should be properly controlled below 60 C, otherwise the service life of asphaltic coating will be reduced.
- asphalt /
- asti-corrosion material /
- chap /
- analysis /
- thermal anomaly

HTML全文

中洛复线于1991年底建成, 1992年10月投产。防腐层结构为沥青玻璃丝布, 外加一层塑料布。防腐等级为加强级。中洛复线首站——墣阳站出站段管道在沉管工程施工中, 发现该段管道沥青玻璃丝布防腐层有许多龟裂裂纹。裂纹的形状多种多样, 有的沿圆周方向呈环状开裂, 有的斜向延伸, 有的与管道轴向平行, 还有的呈放射状, 裂纹的分布无一定规律。经现场初步分析, 原因可能有下列几种:

(1) 沥青材质有问题;

(2) 防腐层已发生严重老化;

(3) 在沉管工程施工过程中, 释放出的管道热变形对防腐层的影响。

经查阅当时的质检记录和沥青化验结果, 证明沥青质量无问题, 且经过后来现场对防腐层取样化验, 也排除了第一种可能性。查阅管道维护记录, 该段防腐层无漏点的记载。从恒电位仪运行记录可以看出, 输出阴极电流由投产初期的 $0.6 \sim 0.8 \mathrm{~A}$ 上升到目前的 $1.1 \mathrm{~A}$ 左右, 这证明防腐层虽有一定的老化, 但还不致发生那样严重的龟裂。为了对防腐层进行定量分析, 取得防腐层老化数据, 在现场各进出站附近取样, 对沥青防腐材料进行分析化验, 其结果见表 1。

表 1 中洛复线防腐层沥青化验结果

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由数据可以看出, 凡出站段的防腐层沥青指标中针入度和延度均偏低, 濮阳站最低, 分别为0.35和0.4。凡出站段, 防腐层沥青的软化点均偏高, 濮阳站高达 $185^{\circ} \mathrm{C}$ 。而各进站段防腐层的沥青三大指标都很正常。

对投产以来各站累计点炉天数、出站极端最高温度、最高温度平均值及出站温度平均值等进行统计, 计算结果见表 2。

表 2 中洛线出站温庭分析表

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由表 2所列数据可知, 无论从点炉天数、出站温度平均值、平均最高温度、还是极端最高温度, 濮阳出站段防腐层工作环境都比其他管段防腐层条件更为恶劣, 这加速了防腐层中沥青的老化进程, 大大缩短了防腐层的使用寿命。

综上所述, 濮阳进站段防腐层过早老化的根本原因是防腐层的工作环境温度过高, 导致整个防腐层结构柔韧性和塑性降低, 脆性提高。由于受到土壤约束而没有表现出来的管道热变形, 当现场进行沉管作业时, 管道周围的土壤被挖掉后, 便无拘无束地释放了出来, 现场实测得到的管道最大变形位移为 $0.45 \mathrm{~m}$ 。位移方向与管道轴向垂直, 这样, 管道水平拱弯内侧防腐层受到了压力, 而拱弯外侧的防腐层则受到拉力。沉管时温度降到 $40{ }^{\circ} \mathrm{C}$ 左右, 压力降为零, 这时管道开始收缩, 这引起管道变形的方向与原来变形位移的方向相反, 原来受压的防腐层现在改为受拉, 原来受拉的防腐层又变成了受压, 加之沥青老化, 脆性增大, 塑性、柔韧性降低, 故在拉力或压力作用下, 产生了很多裂纹。显而易见, 如果不进行开挖, 管道周围的土壤约束不解除, 则管道热变形就不会释放出来, 防腐层也会产生很多的裂纹。

通过对输油温度的统计分析, 结合现场情况, 建议输油温度控制在 $60{ }^{\circ} \mathrm{C}$ 以下为宜, 以便延长防腐层的使用寿命及大修周期。