防腐专业电化学保护法和保护层法的技术特性及成本优劣的研究和分析

赵 宁 大庆油田工程建设有限公司国际工程事业部

一、电化学保护法和保护层法的技术特性和各自的优劣

(一)电化学保护法的技术特性

电化学保护法指的是根据电化学原理在金属材质管道上采取措施，从而让金属成为腐蚀电池中的阴极，进而防止或者减轻金属腐蚀的方法。电化学保护法通常分为阳极电化学保护和阴极电化学保护，在我国使用最广泛的是阴极电化学保护法。由于在大型工程的施工过程中，往往会出现金属材质管道埋在地下的情况，金属材质和土壤的接触会生成电化学反应，进而产生具有极强的腐蚀力的化学物质，久而久之就会造成金属材质管道的腐蚀，不利于安全输送油气的进行。

(二)保护层法的技术特性

保护层法指的是金属材质管道表面涂料涂装施工，在设备表面涂装具有阴极保护作用的涂料，可使工管道不易发生腐蚀。在涂装完毕发挥防腐蚀作用的底漆后，再涂一层中间漆使得涂层增厚，最后涂上一层涂料隔绝空气，避免空气侵入底漆，出现氧化反应，同时也能够保护和封闭底漆。而底漆和封闭漆的涂装时间也是构建保护层需要把握的关键，通常来说底漆应在工程设备出厂前施涂，要保证涂装质量，最后一道漆通常在运输前施涂，保证底漆在运输过程中不出现破损。但是通过金属材质管道表面涂料涂装的方式构建设备保护层，是一个涉及工序较多的过程，并且涂料涂装过程中的每一个环节都十分重要，一旦某个细节出现问题，保护层就无法完全发挥作用。

(三)电化学保护法和保护层法的优劣比较

电化学保护法和保护层法的优势：电化学保护法在国外的发展历史悠久，运用经验丰富，发展已经非常成熟，能够给我国的防腐专业提供更多经验借鉴。并且电化学保护法的操作程序较为简便，施工工艺也较为成熟，已经有完备的施工范本以及完整的施工标准，并且施工所需成本也比较低，在电化学保护体系构建完成后，能够使用金属材质管道长达几十年不腐蚀，这些都是电化学保护法的优势。保护层法用涂料进行叠涂，不同的涂料能够发挥不同的作用，如防锈、防腐蚀和增强涂层厚度等，能够延长金属材质管道的使用寿命，保护油气的运输安全，除此之外，保护层法的美观性较优也是一大优势。

电化学保护法和保护层法的劣势：电化学保护法在发挥作用的过程中，阳极消耗大，难以调节在最佳保护电位，造成所提供的电流较小，除此之外，还可能会出现需要直流电流的情况，对于保护系统要经常进行检查和管理，耗费了大量的人力物力，并且电保护系统对周围金属材质管道会产生散杂电流腐蚀的情况。实施保护层法，在金属材质管道表面涂装涂料的过程中，对于施工环境的要求很高，施工步骤也较为复杂，很容易出现安全事故。

二、选用两种防腐方式的必要性和成本对比

(一)选用两种保护方式做好防腐的必要性

目前世界上用于开采油气和输送油气所铺设的管道长度里数十分巨大，有数据显示总长度已经超过200万千米，而这些管道大多属钢铁材质，本身具有易腐蚀性，并且地下土壤的土质较为复杂，而且所输送的油气中也含有腐蚀性较强的物质，种种因素叠加在一起，导致输送油气管道的内外侧都极有可能被腐蚀。而一旦输送管道被腐蚀，就会导致输送油气的泄露，不仅经济损失巨大，还会对环境造成极大的危害，如果处理不及时，遇到明火等还可能会引发火灾，对人的生命健康安全造成极大的安全隐患。并且管道受到种种因素的影响，被腐蚀的速度极快，每年几乎都有10%的管道被腐蚀，这一庞大的数字代表了无数的安全隐患和资源浪费。因此，做好油气输送管道的防腐蚀工作是十分有必要的，而电化学保护法和保护层法作为两种常用的、防腐效果好的防腐蚀措施，应当被充分运用于油气输送管道防腐蚀当中。

(二)两种防腐方式的成本对比

1.电化学保护法

在电化学保护法的具体分类中，阴极保护法是常用的方法，阴极保护法通常在口径较大的油气运输管道使用，需要安装电绝缘设备、安装恒电位仪、设置阴极地床等设备，这些设备所占用成本较多。除此之外，由于阴极保护技术系统的施工难度较大，对于施工准确性的要求较高，且后期一旦出现问题需要立刻进行维护，因此，聘请专业的施工和维修团队，也是较大的成本支出。

2.保护层法

在运用保护层法防止油气输送管道被腐蚀的过程中，主要涉及到两方面的工作，一方面是管道内侧的防腐，另一方面是管道外侧的防腐。在涂层防腐的过程中，涂层材料的采购是一项较大的成本支出。而研制防腐涂层材料的经费投入也是较大的成本支出，并且需要大量的工人参与到防腐涂层的施工当中来，也需要投入大量的成本。

三、管道防腐工程施工需要采购的物资

(一)石油输送管道阴极保护系统施工需要采购的物资

在使用阴极保护法防止石油输送管道被腐蚀的过程中，需要注意以下三点：首先，受到保护的管道必须是金属材质，且管道所在的位置周边要存在导电介质，具体的导电介质包括特殊种类的土壤、海水等，这些导电介质充分参与阴极保护系统的工作环节，才能够促使阴极保护系统发挥作用。其次，金属材质的石油输送管道必须完全浸没在导电介质中，才能够使得电流作用于全部的金属材质管道，提高阴极保护系统发挥保护作用的效果。这就对导电介质的分布提出了更高的要求，也就是要想使得阴极保护系统充分发挥作用，导电介质仅仅分布在管道的一侧是远远不够的，要求导电介质必须将石油输送管道包围起来。最后，使用阴极保护法防腐蚀的石油输送管道形状要整齐、流畅。

例如，针对上文所提出的在阴极保护法实施过程中需要注意的问题，梳理了在石油输送管道阴极保护系统施工中，具体的需要采购的物资。第一项物资，恒电位仪架设原材料。恒电位仪的安装是阴极保护系统构建的基础，要购买型号合适，质量符合行业标准的恒电位仪，且购买的数量要满足管道施工的需求。并且需要注意的是所购买的恒电位仪，其控制台的位置应当能够放置在阴极保护区间内，而恒电位仪本体能够放置在控制台的两侧。第二项物资，汇流点设置的原材料，具体包括每一条石油管道的汇流点设置都需要一个防爆接线箱和一个埋地型长效参比电极。管道内的阴极电缆等发挥作用的电缆都需要通过防爆接线箱才能够和主设备连接起来，发挥防腐作用。并且随着汇流点和参比电极相关物资的采购，也需要采购做好汇流点处防腐绝缘工作的物资，避免在运行过程中出现意外情况。第三项物资，铺设阳极地床的原材料。组成阳极地床的物资包括十五只标准规格的高硅铸铁阳极、三十条两米长的规格标准的电缆。在阳极地床装设的过程中需要采购辅助填包料，具体为焦炭粉。只有这些物资采购完全，才能开展阳极地床的铺设工作。第四项物资，锌接地电池原材料，锌接地电池主要由两根锌棒组成，且这两根锌棒要由绝缘物体连接起来。第五项物资，测试桩、防爆接线箱。阴极保护系统的施工应当根据管道施工里程计算出需要采购的测试桩和防爆接线箱的数量，通常的计算标准为五米安装一个电流测试桩、一期阴极保护系统的工程施工安装四个防爆测试箱。根据这一标准，计算出总施工工程需要购买的测试桩和防爆接线箱的数量，再进行采购。

(二)石油输送管道保护层系统施工需要采购的物资

保护层系统指的是在管道的表面涂装防腐涂料，进而使得涂层发挥防腐作用。在涂料涂装的过程中，主要分为八个步骤来进行：第一步，进行钢管预热。在管道防腐涂料的种类选择中，粉末质涂料被广泛应用，在粉末涂料涂装之前，需要按照规定将钢管预热，才能够使粉末状涂料涂装的更牢固。第二步，涂底漆。底漆共需要涂两道，在涂底漆的过程中，要准确把握两道底漆涂装之间的间隔时间。第三步刮腻子。要选择合适的腻子种类，要和底漆相适应，并且在刮腻子的过程中，要注意刮腻子的手法。第四步，涂中间涂层。中间涂层主要起到增厚涂层，保护涂层的作用，在选择中间涂层涂料时，也要和底漆相适应。第五步，涂层打磨。这一环节主要是为了消除涂层表面的杂质，使涂层变得平整，但在打磨的过程中也要注意打磨力度的把握，打磨完毕后，不能出现露底情况。第六步，涂面漆。这一环节是完成涂料涂装的重要步骤，面漆涂料品种的选择十分重要，直接决定了涂装的程序和手法。第七步，固化涂层。涂层的固化方法主要包括两种，一种是自然干燥固化，另一种是加温固化，要根据涂层的厚度来决定固化的方法。并且，需要特别注意的是加热固化的过程中要遵守固化程序。第八步，涂装操作技术控制，在涂装过程中，采用精良的涂装技术，能够提高涂装的质量，节省施工的时间。

例如，针对上文所提出的在保护层法实施过程中需要操作的步骤，梳理了在石油输送管道保护层系统施工中，具体的需要采购的物资。第一项物资，钢管预热设备，钢管预热是涂料涂装的基础，为此选择合适的钢管预热设备，高效完成钢管预热工作是十分有必要的。第二项物资，底漆。底漆是涂料涂装的第一道程序，也是涂料涂装中最基础的工作，为此底漆的采购是十分重要的，要选择符合行业标准的底漆品种，选择的底漆的干燥时间、涂敷间隔时间要符合施工要求。第三项物资，腻子。在涂层外涂刮腻子，能够使涂层变得更加平整和美观。因此，在腻子的采购过程中要采购和底漆和面漆相配套的品种。第四项物资，中间涂层涂料采购。中间涂层也起到了保护和装饰涂层的作用，同时也能够弥补底漆涂装过程中出现的缺陷，为此中间涂料的采购也要和底漆和面漆相配套。第五项物资，面漆，面漆关系到涂装表面是否整齐，因此，面漆种类的选择要根据管道的实际状况来决定。第六项物资，涂层操作技术。这项物资采购，采购的是技术和人才，涂装时所选择的操作技术对涂装质量来说，影响十分之大，为此选择专业的涂装团队、对涂装团队内的涂装工人进行培训，也是采购过程中需要注意的。

(三)有效降低物资采购成本

为了有效地提升防腐专业电化学保护的质量，加强对于保护层法的技术应用，对此，不仅应该针对采购物资进行严格的质量把控，同时，还需要加强对于成本的进一步管理，选择经济适宜的采购方案，进一步提升石油输送管道防腐工程的经济性，促进石油输送效益的增强，降低石油输送成本。鉴于此，应该依据实际情况，建立健全物资采购的规范机制，明确不必要的花费支出以及关键性的成本控制要点，做到预算报备与控制管理有效结合，从制度方面降低物资采购成本。

例如，在管道防腐涂料的采购过程中，应该全面掌握管道防腐涂料的实际价值及供应商的状况，熟悉涂料的特性，了解相关的市场行情，对于涂料供应商的综合能力(供货能力、品质控制能力、研发能力、财务状况)进行全面的了解，与现有的供应商进行有效的议价，确认管道防腐涂料的市场价格，通过降低采购单价、延长货款结算时间等方式，降低物资采购成本。在另一方面，还可以开发新的供应商，进一步优化供应商资源，做到货比三家，制定最优的采购方案，对于同类物资的总采购量、各供应商供应量占比情况、综合平均价格进行分析，并拟定采购成本项目结项报告，对于项目综合成本进行计算，上报相关管理部门，以备后期优化调整。

四、如何有效降低采购成本

(一)集中统一管理

采购环节中进行集中统一的管理工作，是有效降低物资采购成本的重要手段。对于防腐材料的采购权分散在各企业或者各部门，存在着一定弊端。首先，对于防腐材料物资采购的优势无法发挥出来。大量的防腐材料物资采购，才有可能和供货方商谈降低市场价，供货商才有可能由于薄利多销的原因，愿意以较低的价格出售防腐材料。其次，防腐材料库存过高。因此，企业对于采购环节和采购权应该集中统一管理，成立专门的统一采购部门。由专门的采购部门来和防腐材料的供货商进行材料价格的商谈，所要采购的防腐材料和其他所要的材料总共需求量比较大的话，很容易和供货商对于防腐材料的价格达成一个互惠互利的价格，双方都会满意。采购部门把握这个企业的采购权，可以更加合理的对采购资金进行分配，节省不必要的采购成本，整体的采购成本得到降低，防腐材料的成本也会得到合理的节约。

(二)监督采购程序

首先，要建立严密、科学、合理的采购程序制度。对于防腐材料相关的计划审批、合同签订、材料验收、收款结算、供应商评估、采购业务人员的业绩考核等，都需要制定科学合理的制度体系来进行规范。其次，制定合理的防腐材料的采购低价，更多地关注和收集防腐材料的市场价格信息，并构建起相应的信息档案，建立相关的价格评估小组，对于防腐材料的采购价格进行合理的制定。最后，完善对于采购程序的监督管理体系。仅有科学合理、严密规范的程序制度，但是缺少完善的监督管理体系和强有力的执行力度，必然会出现相应的采购漏洞。完善有力的监督管理往往比制定科学的采购程序更加重要。因此，要对采购程序进行全方位、全过程的监督管理，主要对从计划的制定审批，到采购合同的签订，再到防腐材料质量的验收，最后到采购付款的结算的四个环节进行严格的把控和监督，形成科学合理的采购环节监督体系。并实行“责任到人”的责任追究制度，做好防腐材料采购的各环节的记录，一旦出现问题，可以立即处理并追责到人。这样不仅可以减少采购程序中各部门人员的腐败问题，还可以大幅度降低物资采购的成本，以及提升所采购的防腐材料的物资质量。

(三)创新采购方法

创新防腐材料的采购方法，是有效降低采购成本的重要条件。随着社会经济的不断发展和进步，市场的竞争也愈加激烈，防腐材料的市场价格的波动波动变化也日益增大。仅通过传统的双方商谈价格采购方法，已经无法适应市场竞争激烈对物资采购所提出的新要求。因此，要创新和发展防腐材料的采购方法，有效降低物资采购的成本，为企业获取最大的利润空间，提高企业的经济效益。

第一，对防腐材料的采购使用招标采购方法。像防腐材料这种需要采购大量物资、需要采购资金也大的采购对象，非常适合招标采购。聘请诸多的合格的供应商来对于防腐材料的价格来进行竞标，对防腐材料质量严格要求的前提下，价格较低的供货商可以获得预备供货的资格，借此可以很好地节约防腐材料物资的采购成本。第二，可以使用比值比价采购方法对防腐材料进行采购。对于尚达不到招标采购标准的防腐材料物资量，企业的采购业务人员对三家及以上的供货商进行比较，选择商品质量好且价格低廉的供货商，并且对于防腐材料供货商的比价结果需要经由多重部门的认证同意签字，才可以进行最后的采购环节。通过创新采购方法，以此来降低物资采购的价格，也就是有效地降低物资采购的成本。

五、结语

优良的石油输送管道防腐工程对于石油输送来说，是十分有必要的，它能够保证石油管道不被腐蚀或减缓管道被腐蚀的速度，进而保证石油输送的安全。本文详细地分析了电化学保护法和保护层法在构建过程中需要采购的物资，但依然有很多环节的物资没有涉及到，仍需要采购人员在采购过程中注意。