中原油田某注水管線改造工程管材防腐形式比選

王華艷

摘 要 注水管線使用壽命與管材的內、外防腐形式息息相關，通過對幾種內防腐形式的耐腐蝕性能、連接形式、應用情況、經濟指標及存在風險等因素進行對比，最終選取性價比較高的厚漿型環氧玻璃鱗片內防鋼管，外防采用外防腐選用三層PE為本管道工程站外管線的主要外防腐層，同時局部應用防腐性能更好，造價相對較高的內鍍鎢合金管做試驗段，為今后類似項目管材選取提供參考依據。

關鍵詞 內防腐形式 注水管線 污水水質 管材性能比較

中圖分類號：TQ637 文獻標識碼：A

0 前言

本工程注水干線自1988年投入使用至今已經有28年，原管線采用無縫鋼管，無內防腐，外防采用加強級瀝青防腐。生產管網運行時間長，管線存在不同程度腐蝕、老化問題，導致頻繁穿孔，造成大面積的污染，管段滲漏后無法及時修復或修復時間長給油田生產造成較大損失，對周邊居民造成較大安全隱患，因此為消除安全隱患，達到安全生產的目的，對注水管線進行更新是十分有必要的。

1 管材內防形式比選

為防止管線腐蝕，延長使用壽命，對以下五種內防形式進行比選。在勝利油田腐蝕最嚴重的區塊之一即動心采油廠廣利聯合站，建立了中國石油行業第一個技術管道防腐技術中試基地，對非金屬管道玻璃釉內襯管等5種非金屬管道進行了為期一年的中試應用，并對應用后的管道進行了解剖試驗，廣利聯合站集輸介質成分及生產工況見表1。

管道中試應用后的現場評價為玻璃釉內襯管表面出現麻點，失去原有光澤，局部表面有明顯腐蝕破壞痕跡，結垢嚴重；解剖管道微觀分析評價結果為玻璃釉內襯管表面出現較多的微裂痕，玻璃體發生粉花并開始脫落，腐蝕較嚴重。內襯不銹鋼管（雙金屬復合管）（DN15～DN600）主要用于高溫、高壓、高硫、高含氯和高含二氧化碳介質。雙金屬復合管由外基管和內襯層構成。外基管主要為碳鋼，內襯層主要為奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、雙相不銹鋼、銅基合金、鎳基合金、鈦及其合金等，內襯不銹鋼管基管強度高，剛性打，承壓能力穩定，抗沖擊大，高礦化度工況內襯層腐蝕性能較好，但是造價高，為普通耐蝕存材的40%-50%，多用于酸性環境的工藝管線，且本工程水質腐蝕組分主要是氯離子57927mg/L，經驗表明對于氯離子高的水質，不銹鋼管不耐腐蝕；且雙金屬復合管連接時，往往需要焊接，而內襯材質（雙相不銹鋼、鎳基合金等）極難焊接，并且存在多層焊，焊接接頭結構復雜，焊縫是管道的薄弱部位，對于本工程埋地注水管線，法蘭連接無形又增加泄漏點，綜上本工程不采用內襯不繡鋼管。

厚漿型環氧玻璃鱗片內防鋼管玻璃鱗片防腐涂料是以耐蝕性能樹脂為主要成膜物，薄片狀的玻璃鱗片為骨科，配以各種添加劑組成的厚漿型涂料。內鍍鎢合金鋼管是在鋼管內壁鍍滲鎢基非晶態合金層，形成防腐涂層，鎢合金鍍層由A、B、C三層結構組成。通過工藝控制，A層為柱狀結晶，B層為層狀結晶，C層為非晶態結構，且各層電極電位C>A>B，由于結晶不同，柱狀空隙與片狀空隙不易重合在一點上，孔隙率減小，腐蝕的幾率下降。如果鍍層被破壞，在腐蝕的環境中，因B層電位最低，作為陽極，造成B層的橫向腐蝕，先B層發生保護性腐蝕，后A層發生腐蝕，有效保護機體，所以鎢合金ABC結構具有明顯的抗腐蝕性能。另外，鎢合金鍍層均勻，表面光潔度0.2-0.4 m，可有效降低管內介質及已腐蝕表面造成的區域紊流，從而避免因局部流體飽和度增大產生的結垢現象發生。

內鍍鎢合金管在高溫高壓環境下耐CO2、H2S腐蝕；防結垢性能優異；附著力性能優異；鎢合金防腐管道采用絲扣連接或者環套連接，施工便捷，安裝更加方便、低耗、高效。中原油田平均礦化度高，內鍍鎢合金管在中原油田P1-46井于2011年9月應用鎢合金管，至2012年11月提井檢驗，連續使用14個月的的物合劑防腐管無較強腐蝕、結構現象，而之前普通鋼管使用周期為4個月，大大提高了使用壽命。但是注水管線中采用內鍍鎢合金管的應用實例年限較短，尚需論證。

2 鋼管外防

本工程原用注水干線采用普通石油瀝青防腐涂層外防，該防腐形式具有施工簡單、價格低廉、修復簡便等優點，在過去油田管線施工中被普遍應用。但隨著長時間生產運行發現，該防腐形式在鹽堿地區尤其是高含水區域，有剝離和吸水現象，加劇管線腐蝕老化速度。

結合國內目前施工現狀以及防腐層的綜合性能、涂敷作業的簡便性、經濟性等因素，經綜合比較，初步確定本工程注水管線外防腐層采用三層PE防腐涂層。補口采用無溶劑液體涂料+熱收縮帶。熱煨彎管外涂層采用無溶劑液體環氧涂料+熱收縮纏繞帶。

選用三層PE為本管道工程站外管線的主要外防腐層，主要是因為它具有環氧粉末和聚乙烯防腐層的雙重優點，各項綜合性能比較優異，而且其抗沖擊性能尤為突出，防腐層絕緣電阻很高，防腐層質量較好。目前國內已有多家三層PE防腐層的生產加工廠家，生產能力和材料來源比較穩定，防腐層價格適中，并且該防腐層的補口方式操作比較簡單，技術成熟，易于實施。

3 總結

防腐性能涉及到使用壽命，管材造價涉及到工程投資，綜合考慮各項指標選取性價比最高的管材，本工程注水管線采用厚漿型環氧玻璃鱗片內防鋼管，外防腐選用三層PE為本管道工程站外管線的主要外防腐層，同時考慮采用局部采用內鍍鎢合金管試驗段，應用一段時間后，厚漿型環氧玻璃鱗片內防鋼管與內鍍鎢合金管做對比，為以后的類似項目管材選取提供參考。