盾构穿越管道的腐蚀防护现状

2022-10-17

目前，长输油气管道共有10种常见的穿、跨越方式。穿越方式有大开挖、定向钻、盾构隧道、钻爆隧道、夯管、顶管等6种方式；跨越方式有桁架跨越、拱桥跨越，悬索跨越、斜拉锁跨越等4种方式。其中，管道盾构隧道穿越作为一种机械自动化程度高、适用地层广泛、安全度较高的管道铺设方式，近年来应用越来越广泛。

盾构隧道是用盾构机在地面以下暗挖隧道，盾构机前方设有支撑和开挖装置，中段安装顶进所需的千斤顶，尾部可以拼装预制或现浇混凝土衬砌环，盾构机每推进一环距离，就在尾部支护或拼装一环衬砌，并向衬砌环外围的空隙中压注水泥浆，掘进完成后形成一条能够铺设管道的隧道。

盾构穿越管道的结构包括始发井、接收井，S形热煨弯管、隧道内管道、钢支架结构等。盾构管道建成后，通过固定墩、混凝土支座和钢支架等保证管道稳固。管道投产后，盾构隧道一般会水封、土封或者泡沫混凝土浇筑密封。

中国石化青岛液化天然气有限责任公司的研究人员通过对国内在役盾构穿越管道及附属设施进行现场调查，分析了隧道内管道防腐蚀层以及补口的有效性、管卡螺栓腐蚀与防腐蚀效果、隧道环片螺栓腐蚀、牺牲阳极系统腐蚀等常见问题，总结了防腐蚀失效的原因，并比较了目前管道腐蚀控制的技术方法，为今后盾构穿越管道腐蚀防护设计和运营维护提供参考。

管道A盾构穿越工程，管径为1016毫米，穿越长度为2200米。运行5年后进行检测。管道直管段采用3LPE防腐蚀层；热煨弯管采用双层FBE加聚丙烯胶黏带；管道补口采用黏弹体加聚丙烯胶黏带。隧道内管卡、管支墩、预埋螺栓、预埋钢板等钢结构，采用热镀锌进行防腐蚀处理，安装完成后采用黏弹体对暴露的螺栓、钢支座及预埋钢板焊接部分进行密封处理。管道建成后充水运行，无单独阴极保护系统。

管道B盾构穿越工程，管径为1016毫米，穿越长度为2800米。运行5年后进行检测。管道直管段采用3LPE防腐蚀层；热煨弯管采用双层FBE涂层；管道补口采用黏弹体加聚丙烯胶黏带。隧道内管卡、管支墩等钢结构，采用热镀锌进行防腐蚀处理，螺栓和螺母采用表面发蓝处理。管道建成后充水运行，无单独阴极保护系统。

管道C盾构穿越工程，管径为1219毫米，设计压力为10 MPa，穿越长度为2600米。运行6年后进行抽水检测。管道直管段采用3LPE防腐蚀层；热煨弯管采用双层FBE涂层；管道补口采用黏弹体加聚丙烯胶黏带。隧道内管卡、管支墩、预埋螺栓、预埋钢板等钢结构，采用热镀锌进行防腐蚀处理。管道充水运行，无独立阴极保护系统。

管道D盾构穿越工程，管径为1016毫米，穿越长度为518米。2003年6月投产，至今已水封近15年。曾于2009年对管道进行检测，并完成了管道补口修复，2018年5月再次对管道进行检测。管道直管段采用3LPE防腐蚀层；热煨弯管采用双层FBE加聚丙烯胶黏带；管道补口采用热收缩带。管道充水运行，无单独阴极保护系统。

管道E盾构穿越工程，管径为813毫米，穿越长度为1400米。2004年投产，盾构隧道通过地下渗透水自然水封，2010年10月进行抽水检查。管道直管段采用双层FBE防腐蚀层；补口采用热收缩带。

对5条盾构穿越管道进行现场调查，调查情况及发现的主要问题如下：

除管道E盾构穿越工程外，其余管道主体防腐蚀层都是采用3LPE，运行中防腐蚀效果良好。

热煨弯管基本都采用双层FBE或再外缠聚丙烯带，现场调查发现弯管防腐蚀层磕碰损伤较为严重，尤其是竖井内弯管，部分防腐蚀层损伤后也没有修补，如图1所示。

图1 热煨弯管防腐蚀层的磕碰损伤

管道D和管道E盾构穿越工程最初都采用热收缩带进行补口，检查发现热缩带补口基本全部密封失效，如图2所示。这说明在材料和施工无法保证质量的情况下，热收缩带不适用于隧道内管道补口。

图2 热收缩带补口失效

黏弹体加外缠带的补口结构，总体来说防腐蚀效果不错。但是管道C盾构工程的大部分黏弹体发生防腐蚀密封失效，如图3所示，初步判断是黏弹体质量不达标。

图3 不合格黏弹体导致的补口失效

部分隧道的管卡和螺栓采用牺牲阳极保护，总体来说当其完全浸泡在水中时腐蚀速率最慢，在潮湿空气中与半浸泡时腐蚀速率最快。没有进行防腐蚀处理的管卡和管片螺栓，普遍存在腐蚀问题，个别腐蚀情况较为严重。

部分隧道的螺栓采用了黏弹体进行防腐蚀处理，防腐效果较好。

隧道完全充水后，管道及钢构件所在水下环境稳定，氧气含量低，腐蚀速率慢，有利于管道、钢结构等防腐蚀。