淺析石油管道焊接接頭的腐蝕與防護

楊大龍

摘 要：目前，中國很多油田的開發已進入中、高含水開發期，石油管道運輸系統的腐蝕問題越來越嚴重，其中石油管道焊接接頭的腐蝕尤為嚴重，由此引起的石油開發泄露以及管道系統的安全問題頻發，造成了嚴重的經濟損失和環境污染，因此不斷改進和提高石油管道接頭的焊接技術和方法是做好石油管道接頭的防腐工作的關鍵因素，也才可能使得石油運輸管道的使用壽命延長和更好的運輸原油。

關鍵詞：石油管道焊接;接頭;腐蝕;防護

中圖分類號： TG457 ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A ? ? ? ? ? ?文章編號： 1673-1069（2016）33-175-2

1 ?石油管道接頭的焊接

石油管道的鋪設需要標準長度的管道來完成，而焊接石油管道因為具有成本低、工藝性好以及易于制作等優點而被廣泛運用于石油管道的鋪設工程中，可以說石油運輸管道接頭的焊接技術對石油運輸管道的鋪設工程起著關鍵性作用。但是目前石油管道的焊接技術存在燒穿和流體從管壁帶著熱量兩個問題，這在一定程度上制約了石油管道的鋪設以及石油開發工作的進行。所以我們要不斷的研究石油管道的焊接原理以及改進焊接方法，從而不斷促進石油開發工作的穩定進行。

石油管道接頭的焊接方法主要有焊條電焊弧、閃光焊接、氣體保護焊接和接頭感應焊接。焊條電弧焊在石油管道接頭焊縫處采用纖維素型焊條進行根焊和熱焊，然后再進行填充焊和蓋面焊，且前者與后者所采用的焊條型號是不相同的。閃光對焊的原理是運用兩個相同規格和相同材料的接頭通過低電壓（12V）和高電流（700-1000A）來融化，然后在加上一定的壓力擠壓焊接在一起。氣體保護焊是利用氣體作為電弧介質保護電弧和焊接處、通過直流電流（100-500A）來焊接。接頭感應焊接是先將兩個相對的接頭加工成相互適應配合的內外坡口，然后使用高頻感應將接頭加熱使之接合。

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圖1 ?新型焊接技術工藝圖

2 ?石油管道焊接接頭的腐蝕

石油管道的焊接工藝的熱循環容易導致石油管道的焊接接頭組織發生變化，加上力學性能以及電化學性能的不穩定性，石油管道的焊接接頭容易被腐蝕，從而大大降低了石油管道的石油壽命。目前我國大多采用電焊弧生產石油管道，但是這種石油管道的焊接及其容易導致焊縫的氫致開裂和硫化物應力腐蝕。油氣運輸管道的焊接還存在不足之處，主要是燒穿，和流體從管壁帶走熱量。

2.1 石油管道焊接接頭腐蝕的原因

腐蝕是由管道接頭材料以及周圍介質發生化學和電化學作用而引起的管道接頭的變質和破壞。石油管道接頭的腐蝕包括硫酸鹽腐蝕（SRB）、溶解氧腐蝕、二氧化碳腐蝕、硫化氫腐蝕、垢下腐蝕、應力腐蝕。

2.1.1 ?四周物質的腐蝕性對管道的腐蝕

能腐蝕石油運輸管道接頭的物質一般包括二氧化碳、有機硫化物和各種礦物質等，周圍土壤的性質及其它的微生物與介質的腐蝕性強弱息息相關，但是，由于長途運輸管道涉及的土壤性質比較復雜多變，要想準確評定其腐蝕性存在一定的難度。

2.1.2 ?周圍介質的物理性狀的影響

因為石油管道大多采用埋地鋪設，所以管道周圍的地下水的變化以及各種植物根系都會對石油管道造成腐蝕。

2.1.3 ?施工因素和焊接材料的影響

石油管道焊接材料的選取對其是否容易遭受腐蝕有著至關重要的影響，而且在進行管道鋪設時是否綜合考慮周圍環境對后期管道的壽命也會造成嚴重的影響。

2.2 石油管道接頭腐蝕的影響

石油管道焊接接頭腐蝕不僅是造成石油失效事故的關鍵原因，石油管道焊接接頭腐蝕會穿孔造成石油泄漏，進一步引起石油爆炸事故;而且管道接頭的腐蝕還會造成嚴重的環境污染和經濟損失，石油泄漏、爆炸，會造成石油污染和產生一系列有害化學物質，嚴重影響著我們生存的環境;此外，石油是不可再生資源，是寶貴的礦產資源，腐蝕穿孔導致的大量原油泄漏就是一筆不可估算的經濟損失，而且還制約著油田的開發，不利于經濟發展，也會帶來間接的經濟損失。據統計，我國石油管道腐蝕事故很多，由此造成很大程度上的經濟損失和污染，其中僅是四川輸油管道發生的管道腐蝕事故至少78次，其中川東公司所管轄的輸油管道在20世紀七八十年代就發生過12次腐蝕事故，造成的經濟損失高達700萬元;不僅國內經常發生石油管道接頭腐蝕事故，國內外此類事故也是頻發不窮，2003年4月7日，美國俄克拉荷馬州Glenpool油庫一座12719m3的儲油罐在裝入柴油過程中，由于輸油管道的腐蝕引起爆炸起火，大火燃燒21 h，造成另外兩座儲罐受損，經濟損失達235.7×104美元，類似的事件不勝枚舉，所以說石油管道接頭腐蝕事故是非常普遍的，其危害程度也難以估量。

3 ?石油管道焊接接頭防護措施

石油管道接頭的腐蝕問題是一直以來都存在的，要想做好石油管道的腐蝕防護工作，不僅要了解其腐蝕的原因，更是要從技術上解決腐蝕問題。

由石油管道焊接接頭的腐蝕原因可知，石油管道的防護主要從以下幾處著手：

①因環境選材;

②涂層防腐;

③改進石油運輸管道接頭的焊接方法以及增強石油運輸管道鋪設工程的質量監測;

④陰極保護。

管道鋪設所經過的地區地形與環境都是不同的，所以要根據實際環境情況選擇合適的管道焊接接頭材料，從根本上對石油管道進行防護。有些石油管道焊接接頭的材料容易受到二氧化碳等介質的腐蝕，這時候可以采用涂層防腐方法。用涂料均勻的涂在石油管道焊接接頭處，使之與腐蝕介質隔離而達到防護作用;其中含有防蝕涂層、復合涂層、三層聚乙烯/聚丙烯涂層、環氧粉末涂層和液體聚氯酯涂層。石油管道接頭的焊接技術在一定程度上決定了其耐腐蝕程度，所以不斷改進焊接技術增強石油管道接頭的耐腐蝕程度也是石油管道防護的有效方法之一;當然，管道鋪設工程的質量也是影響管道壽命的重要原因，所以在施工的過程中要加強工程質量的監測，全面綜合評估周圍環境和土壤情況，在施工時就做好防護措施。陰極保護也是目前常用的方法之一，管道接頭的腐蝕包括電化學腐蝕，陰極保護法可以有效防止電化學腐蝕，進而提高管道接頭的抗腐蝕能力;其中包含犧牲陽極法和強制電流保護法。

4 ?結束語

石油運輸管道焊接接頭的腐蝕具有普遍性和廣泛性，是石油運輸管道的最常見問題之一，但是石油管道的腐蝕會帶來嚴重的社會危害和經濟損失，所以盡管石油管道焊接接頭的防護及其復雜和困難，但是我們還要不斷研究

石油管道的防護和改進防護措施。本文從石油管道焊接接頭的腐蝕出發，介紹了石油管道腐蝕的原因以及危害，有助于我們進一步認識到石油管道防護的重要性;本文還提出了石油管道防護的幾個主要及常用的方法，我們要注重石油管道的防護，不斷完善防護措施，促進石油的穩定開發。

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