油氣集輸管道腐蝕的原因與對(duì)策

許偉　王遠(yuǎn)飛

【摘 要】在油氣生產(chǎn)的過程中，由于油氣中具有一些腐蝕性的物質(zhì)，這樣很容易出現(xiàn)腐蝕的情況，進(jìn)而引起管道穿孔或是泄露，這給油氣集輸帶來嚴(yán)重的安全隱患。所以，就要對(duì)油氣集輸管道的防腐問題進(jìn)行研究，同時(shí)采用相應(yīng)的防腐處理措施，進(jìn)而提高管道的耐腐蝕性，提高管道的輸送效率，延長(zhǎng)管道的使用時(shí)間。本文就對(duì)油氣集輸管道腐蝕的原因進(jìn)行分析，同時(shí)提出有效的解決對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】油氣集輸；管道；腐蝕；防腐

在油氣的集輸過程中，管道的腐蝕問題一直對(duì)傳輸工藝有著很大的影響，也影響了運(yùn)行成本。在集輸體系內(nèi)，腐蝕會(huì)導(dǎo)致漏油、冒油，損害到管路和地面裝置，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)展爆炸和燃燒，對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成了很大的威脅。這就需要提升對(duì)管道腐蝕的認(rèn)識(shí)，從其腐蝕原因出發(fā)探討對(duì)應(yīng)的防腐方式。

1、油氣集輸管道腐蝕的重要性

新時(shí)期發(fā)展以來，我國經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)出快速發(fā)展的趨勢(shì)，在這種環(huán)境下，對(duì)于油氣的需求量不斷上漲。油氣集輸管道主要的作用是用來輸送石油與天然氣，由于物質(zhì)自身的特點(diǎn)，管道極易產(chǎn)生腐蝕變化。造成油氣集輸管線發(fā)生腐蝕問題的主要原因是由于油氣中所含有的二氧化碳、氧、硫化氫、氯離子等化學(xué)成分，這些物質(zhì)與金屬管道的內(nèi)部直接接觸，就會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在長(zhǎng)期作用下管道內(nèi)部逐漸出現(xiàn)沙眼、穿孔等問題，如果嚴(yán)重的話就會(huì)產(chǎn)生泄露，這給油氣集輸工作帶來很大的安全隱患，不僅容易引發(fā)安全事故造成人員傷亡，還會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失。通過多年的研究與分析發(fā)現(xiàn)，造成管道腐蝕問題容易產(chǎn)生以下幾方面的危害：第一，對(duì)設(shè)備、管道造成極大的損壞；第二，威脅油氣輸送工作的順利進(jìn)行，甚至引發(fā)污染問題；第三，威脅工作區(qū)域的環(huán)境安全，打擾員工的生命健康；第四，造成嚴(yán)重的流失浪費(fèi)，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)損失。總而言之，油氣集輸管道腐蝕問題的發(fā)生危害是非常嚴(yán)重的，必須認(rèn)清產(chǎn)生腐蝕的主要因素，從根本出發(fā)解決管道腐蝕問題，這對(duì)于油氣集輸管道的運(yùn)輸安全具有重要意義。

2、油氣集輸管道腐蝕原因

2.1外部腐蝕

管道在運(yùn)行的過程中，其外側(cè)在長(zhǎng)期接觸各類具有腐蝕性質(zhì)的情況下而發(fā)生腐蝕，外側(cè)面受到侵蝕主要包括溶解、原電池侵蝕以及侵蝕反應(yīng)。對(duì)于埋地管道來說，土壤是其形成外腐蝕的主要因素，土壤的組成體系涵蓋了氣、固、液三相，在水和空氣的作用下而形成導(dǎo)體作用。土壤內(nèi)不均勻分布的氧造成了濃度差而導(dǎo)致原電池效應(yīng)，金屬管理在此反應(yīng)下會(huì)加速侵蝕速度。從侵蝕的方式看，其他造成腐蝕的形式還包括宏觀電池反應(yīng)、微電池反應(yīng)和微生物反應(yīng)，以及金屬的不同而發(fā)生的宏觀電池效應(yīng)。在管道接觸海水的情況下，其表面會(huì)形成電解質(zhì)溶液，由于管材材料的不同，在不同的區(qū)域內(nèi)會(huì)形成電位差，在海水的導(dǎo)電作用下而形成電路，這類原電池腐蝕會(huì)對(duì)管道外側(cè)造成面積不等的腐蝕。

2.2管道內(nèi)部腐蝕

通常情況下，管道內(nèi)部腐蝕與自然環(huán)境的聯(lián)系不大，油氣自身作用是導(dǎo)致管道內(nèi)部腐蝕的重要原因，二氧化碳和硫化氫是油氣的重要組成部分，硫化氫具有溶于水且與金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)，一旦油氣集輸管道內(nèi)部的金屬離子化，就會(huì)導(dǎo)致管道內(nèi)壁腐蝕，再加上氧氣的作用，將會(huì)產(chǎn)生次級(jí)化學(xué)反應(yīng)，出現(xiàn)硫酸等強(qiáng)酸性物質(zhì)，勢(shì)必會(huì)加快管道內(nèi)壁的腐蝕。與此同時(shí)，由于硫化氫反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣不斷增多，這就會(huì)導(dǎo)致氫脆現(xiàn)象，隨著油氣集輸管道內(nèi)氫氣的含量不斷增多，管內(nèi)的氣壓也會(huì)隨之增大，極有可能造成管道破裂。此外，物理沖擊同樣是導(dǎo)致管道內(nèi)部腐蝕的因素之一，管道內(nèi)存在著一定的砂礫、氣體和流體，這樣就會(huì)形成多項(xiàng)流體，其中的細(xì)碎顆粒和氣體會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生一定的沖擊力，沖掉腐蝕物，會(huì)加快管道內(nèi)部的腐蝕速度，影響油氣的正常傳輸。

3、油氣集輸管道的防腐處理措施

3.1油氣集輸管道的內(nèi)防腐措施

針對(duì)油氣集輸管道的運(yùn)行特點(diǎn)，對(duì)管道的內(nèi)壁實(shí)施防腐技術(shù)措施，提高管道的耐腐蝕性能，延長(zhǎng)金屬管道的使用壽命，使其更好地完成油氣集輸?shù)娜蝿?wù)。優(yōu)選特殊材質(zhì)的管道材料，如應(yīng)用合金鋼或者不銹鋼材質(zhì)，減少管道的腐蝕。防腐涂層處理，在金屬管道的內(nèi)部形成一層保護(hù)膜，防止腐蝕介質(zhì)的接觸，能夠延長(zhǎng)管道的服役時(shí)間。通過在輸送介質(zhì)中加入緩蝕劑，延緩對(duì)管道的腐蝕，而達(dá)到防腐的效果。針對(duì)油氣集輸管線輸送的油氣的性能差異，優(yōu)選不同的油氣集輸管道材質(zhì)，使其達(dá)到最佳的防腐絕緣效果。

應(yīng)用化學(xué)藥劑進(jìn)行防腐設(shè)計(jì)，將緩蝕劑加入到輸送的介質(zhì)中，使其改變金屬的機(jī)械強(qiáng)度，減緩金屬的腐蝕，對(duì)金屬管道起到保護(hù)作用。選擇輸送介質(zhì)中加入少量的防腐緩蝕劑，就能達(dá)到更好的防腐效果，屬于經(jīng)濟(jì)適用的防腐技術(shù)措施。需要優(yōu)選緩蝕劑的種類，使其適應(yīng)油氣輸送環(huán)境的需要。目前我國使用的緩蝕劑的主要成分是有機(jī)物，有機(jī)胺及季銨鹽類的緩蝕劑均能夠達(dá)到較好的防腐效果。優(yōu)選的緩蝕劑必須與地層水具有良好的配伍性，不允許發(fā)生沉淀反應(yīng)，而堵塞管道或者油層的孔隙，而影響到油氣的開采效果。通過電鍍層進(jìn)行內(nèi)壁的防腐處理，對(duì)金屬內(nèi)壁進(jìn)行各種不同的電鍍處理，改善金屬管道的防腐特性。如果在鋼管的表面鍍錫，形成了陰極保護(hù)的防腐技術(shù)。而對(duì)金屬管道進(jìn)行鍍鋅，就形成的陽極保護(hù)的防腐技術(shù)。當(dāng)金屬鍍?cè)诮饘俟艿赖谋砻婧螅托纬刹煌瑯O性的保護(hù)形式，達(dá)到防腐的效果。涂料防腐技術(shù)措施的應(yīng)用，應(yīng)用防腐絕緣的涂料，對(duì)管道的內(nèi)壁進(jìn)行涂層技術(shù)措施，也能夠達(dá)到預(yù)期的防腐效果。防腐涂料具有一定的親水增油的性能，使金屬管道的內(nèi)壁和腐蝕介質(zhì)之間具有一個(gè)隔離層，減少了金屬管道腐蝕的機(jī)會(huì)，避免腐蝕介質(zhì)的影響，而提高油氣集輸管道的運(yùn)行效率。可以采用水泥砂漿的內(nèi)涂層技術(shù)，也可以應(yīng)用玻璃鋼管內(nèi)襯技術(shù)措施，環(huán)氧樹脂粉末的內(nèi)涂層技術(shù)措施等，實(shí)現(xiàn)了金屬管道的內(nèi)壁涂層防腐設(shè)計(jì)，達(dá)到預(yù)期的防腐效果。

應(yīng)用雙金屬復(fù)合管技術(shù)措施，達(dá)到防腐絕緣的效果。玻璃鋼內(nèi)襯和陶瓷內(nèi)襯的復(fù)合管技術(shù)，達(dá)到最佳的防腐效果。復(fù)合管的防腐效果比較突出，同時(shí)能夠防止結(jié)垢的現(xiàn)象出現(xiàn)，缺陷就是復(fù)合管的生產(chǎn)加工費(fèi)用偏高，導(dǎo)致油氣集輸?shù)某杀驹黾樱枰髦剡x擇。復(fù)合管防腐效果好，對(duì)鋪設(shè)工藝具有特殊的要求，否則很容易破壞玻璃鋼或者陶瓷的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而影響到防腐效果。未來金屬管道內(nèi)壁防腐處理的發(fā)展方向，需要進(jìn)一步研究管道的內(nèi)壁腐蝕的機(jī)理，進(jìn)行新型緩蝕劑的研究，開發(fā)新型的內(nèi)壁防腐涂料，提高防腐涂料的性能指標(biāo)，使其更好地達(dá)到防腐絕緣的效果，而且體現(xiàn)價(jià)格低廉的特點(diǎn)。研發(fā)復(fù)合管的防腐特征，不斷應(yīng)用高新技術(shù)措施，如應(yīng)用納米技術(shù)，生產(chǎn)出高品質(zhì)的復(fù)合金屬管，使其達(dá)到最佳的油氣集輸效果，而對(duì)腐蝕的影響不大，提高了油氣管道集輸?shù)男省?/p>

3.2油氣集輸管道的外部防腐措施

油氣集輸管線擔(dān)負(fù)油氣集輸?shù)娜蝿?wù)，一般埋藏于地下或者架空處理，要求金屬管線具有足夠的強(qiáng)度和耐腐蝕特性，對(duì)金屬管線的外壁進(jìn)行涂層處理，如利用石油瀝青進(jìn)行涂層，使其形成一層高強(qiáng)度的保護(hù)膜，能夠提高外壁的防腐效果。也可以給金屬管線的外壁包裹保溫材料，防止油氣集輸管線溫度散失，影響到油氣的正常集輸。油氣集輸管線的外壁涂料，必須滿足外壁的防腐絕緣要求，設(shè)計(jì)涂層的技術(shù)措施，優(yōu)化涂層處理的工藝，使涂層達(dá)到更高的防腐效果。為了防止金屬埋地管線與土壤形成原電池，而損壞金屬管線，采取陰極保護(hù)技術(shù)措施，提高埋地管線的耐腐蝕性。在油氣集輸現(xiàn)場(chǎng)，一般采取犧牲陽極的陰極保護(hù)措施，或者外加電流的陰極保護(hù)措施，使油氣輸送管線成為原電池的陰極，避免消耗管線，而導(dǎo)致管線破壞泄漏，影響到油氣的順利集輸。陰極保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，可以選擇石墨電極作為陽極，達(dá)到陰極保護(hù)的效果。

4、結(jié)束語

通過對(duì)油氣集輸管道腐蝕的原因及對(duì)策的研究，分析各種腐蝕的原因，有針對(duì)性地采取相依難度防腐措施，既要防止管道內(nèi)壁的腐蝕，同時(shí)也要防止管道外表面的腐蝕，才能保證油氣集輸管道的使用壽命，提高管道輸送的效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊國勝.油氣集輸管道的腐蝕機(jī)理分析及防腐探討[J].石化技術(shù)，2016，（8）：236.

[2]付程楚悅.油氣集輸管道腐蝕與防腐措施研究[J].化工管理，2016，（27）：203.

（作者單位：新疆油田公司石西油田作業(yè)區(qū)莫北轉(zhuǎn)油站）