油氣集輸管道的腐蝕機理與防腐技術(shù)

朱國豐

摘要：油氣是一種十分不穩(wěn)定的物質(zhì)，在復合條件的情況下會產(chǎn)生爆炸，并且作為一種能源，如果發(fā)生泄露還會對周邊環(huán)境產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的污染，這會導致能源的大量浪費。對油氣集輸?shù)墓艿肋M行防腐就成為保障油氣使用效率和保障油氣穩(wěn)定安全的重要措施。集輸管道使用一種特殊的復合材料，內(nèi)部和外部還會使用一體化防腐措施，其一般氛圍工廠統(tǒng)一生產(chǎn)和后期填涂的方式，但是無論采用哪一種方式進行防腐，都要從安全的角度和防護的角度進行考慮。

關(guān)鍵詞：油氣集輸;管道;腐蝕;機理;防腐技術(shù)

1.油氣集輸管道腐蝕的原因

油氣分別是石油和天然氣兩種能源物質(zhì)，它們作為大自然的產(chǎn)物，并且?guī)в幸欢ǖ幕瘜W物質(zhì)，本身就會對油氣管道網(wǎng)進行腐蝕，在流經(jīng)管道網(wǎng)的過程中與管道壁的鋼鐵發(fā)生化學反應，所以管道內(nèi)壁開始產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。

油氣集輸管道由于體積和重量都十分巨大，被常年埋在土壤內(nèi)，地下的土壤潮濕并且也有部分化學物質(zhì)可以和油氣集輸管外壁產(chǎn)生反應，導致油氣集輸管外壁也會產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。經(jīng)過長時間的內(nèi)外腐蝕，管道的厚度將會越來越薄，極容易在進行油氣運輸?shù)倪^程中發(fā)生泄漏，嚴重時還會產(chǎn)生爆炸的危險。不同地方的泥土酸堿度不相同，對管道的腐蝕程度和腐蝕的速度也不相同，酸度過高的泥土比酸度中和的泥土更容易對管道造成嚴重腐蝕。

2.油氣集輸管道防腐技術(shù)發(fā)展趨勢

防腐蝕主要是根據(jù)腐蝕現(xiàn)象的規(guī)律和固有的機理進行分析，通過使用相應的辦法和制定防腐蝕計劃，我國在早期時就對油氣集輸管道的防腐進行過探索。油氣集輸管道的防腐措施要依靠科技力量，防腐蝕措施要和油氣集輸管道設(shè)計相適應，通過開發(fā)出新的防腐蝕材料，不斷對鋼材防腐密度的升級來達到對油氣集輸管道防腐的效果。隨著數(shù)字化的不斷發(fā)展，在未來數(shù)字化技術(shù)也可以使用到油氣集輸?shù)墓艿乐腥ィ瑢崿F(xiàn)對管道腐蝕情況隨時進行精準檢測，保證油氣集輸管道的安全性，也保證油氣運輸過程的順利。

3.油氣集輸管道外部防腐蝕的技術(shù)

3.1電鍍防腐

通常使用的電鍍防腐蝕技術(shù)有兩種形式。一種是陰極性鍍層，其含義是讓被保護的金屬電極小于陽極性的電極。另一種是陽極性鍍層，其原理和陰極性鍍層剛好相反。使用電極作為鍍層的主要原因是為了降低油氣在集輸管道傳輸過程中產(chǎn)生的電解質(zhì)，通過在管道外壁使用電鍍防腐蝕技術(shù)，讓油氣在管道內(nèi)呈現(xiàn)出陰極或者陽極的狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，它們會和外部的電鍍層發(fā)生反應，使油氣在管道內(nèi)形成穩(wěn)定的狀態(tài)。外部使用電鍍層進行防腐蝕，還是隔絕管道外部和土壤進行過量接觸，防止土壤內(nèi)的電解質(zhì)與管道內(nèi)的油氣發(fā)生反應，也放在土壤內(nèi)的化學物質(zhì)和管道壁材質(zhì)發(fā)生化學反應，導致管道外壁產(chǎn)生腐蝕厚度變薄。電鍍防腐蝕技術(shù)還能使用在海底管道上，滿足海底運輸油氣的需要，并且讓油氣運輸?shù)男Ч谩?/p>

3.2防腐蝕涂層

防腐涂層顧名思義，就是在管道外部通過使用防腐試劑進行涂抹，達到防腐蝕的效果。防腐涂層可以對土壤中的水和空氣進行隔絕，對管道外壁具有很好的防腐效果。防腐涂層分為有機涂層、無機涂層和復合防腐涂層三個部分，有機涂層就是使用一些有機物涂抹到油氣集輸管的表面，通常使用的是瀝青和焦煤或橡膠，它們獲得途徑多，而且價格相比較其他方式較為便宜。無機涂層即為使用無機物對管道表面進行涂抹，通常使用的材料是熱玻璃層和陶瓷層，不過此類涂層造價過高，使用的機會較少，我國對無機涂層的研究還不完整，涂層進行的過程也十分復雜。復合涂層把無機涂層和有機涂層進行完美結(jié)合，其產(chǎn)生的防腐蝕效果較好，基本可以滿足油氣集輸管道的正常需求，但是復合涂層的造價和無機涂層的造價幾乎相等。

4.油氣集輸管道內(nèi)部防腐蝕技術(shù)

4.1復合材料防管道腐蝕技術(shù)

傳統(tǒng)的鋼材作為油氣集輸管道的主要材料，因為極易腐蝕導致使用壽命短。復合材料是在傳統(tǒng)油氣集輸管網(wǎng)使用材料的基礎(chǔ)上發(fā)明出來，復合材料使用的不是單一鋼材，防腐蝕的效果十分明顯，復合材料管的構(gòu)成主要分為三個部分，外部由陶瓷結(jié)構(gòu)組成，內(nèi)部由鋼材組成，陶瓷和鋼材中間加有復合過度材料，這類結(jié)構(gòu)可以防止水汽的侵蝕，還有防止高溫和保持溫度均衡的效果。由于復合材料由高韌度性，在建設(shè)過程中較為方便，復合材料已經(jīng)在我國油田中開始使用，根據(jù)油田的反饋效果來看，復合材料的防腐效果十分明顯。

4.2緩蝕劑防腐

油氣集輸管道一經(jīng)產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，隨著時間的推移腐蝕的面積會在原本的基礎(chǔ)上逐步擴大。通過使用緩蝕劑進行防腐，可以深入到腐蝕物的內(nèi)部，隔絕腐蝕層向更深擴展，減緩腐蝕層化學反應，對油氣集輸管道延長壽命有很好的作用。緩蝕劑因為其價格低廉，不會對油氣集輸管道建設(shè)產(chǎn)生多余的費用。因為緩蝕劑成分簡單，操作起來十分簡便，并且不同于其他防腐蝕措施的局限性，緩蝕劑不限地區(qū)和不同材質(zhì)的管道，適用性廣泛。目前我國的很多工業(yè)生產(chǎn)中也對緩蝕劑有廣泛的使用，是一種十分普遍的防腐蝕手段。緩蝕劑常見的有五種，可以將這五種緩蝕劑與水、氣和油進行結(jié)合，并且還可以在現(xiàn)場和除硫劑、破乳劑等成分進行混合，不會對緩蝕劑的效果產(chǎn)生影響。

4.3油氣集輸管道內(nèi)涂層防腐技術(shù)

目前我國使用的油氣集輸管道材料是烘烤型的耐腐蝕材料，使用常溫固化的方式形成耐酸的方式。樹脂類防腐材料在經(jīng)過高溫后，會附著在管道內(nèi)壁對防腐有較好效果，樹脂類防腐材料可以耐高溫和耐酸性，不同種類的樹脂在經(jīng)過高溫烤制后可形成不同效果，利用其不同特性可作為固化的特殊涂層，因其烤制后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且緊密，腐蝕物質(zhì)不易進入鋼制的管道內(nèi)壁，發(fā)揮出真正的耐腐作用。管線內(nèi)部使用防腐涂層性價比相對較高，并且防腐的效果明顯。

4.4補口機補口技術(shù)

技術(shù)內(nèi)涂層補口機對現(xiàn)場的油氣集輸管道進行連接，使用儀器對內(nèi)部的涂層情況進行檢測和反饋。補口機目前應用在管道防腐蝕方面已經(jīng)十分普遍，通過補口機在管道內(nèi)行走進行檢測和除銹和修補涂層的工作，通過管道內(nèi)的機械車和管道外的監(jiān)控設(shè)備組成，機械車由可拆卸的活扣連接，可以在管道內(nèi)長時間作業(yè)和任意轉(zhuǎn)換形態(tài)，保持隨時定位和隨時噴涂的工作方式。由于現(xiàn)在的機械水平和自動化設(shè)備發(fā)展的很快，已經(jīng)滿足油氣集輸管道應用的要求，補口機可以適用大多數(shù)的油氣集輸管道，而且不要求油氣集輸管道的外部環(huán)境，通過分段式和遞進式對管道內(nèi)部進行防腐工作，滿足油氣集輸管道除銹的需要。

5.結(jié)語

綜上所述，油氣集輸管道防腐的工作對保障油氣集輸管道意義重大。首先要弄清楚腐蝕原因，為了達到防腐的效果和達到應該達到的要求改變一些存在的問題。通過內(nèi)外兩種方式進行一體化防腐，將防腐的質(zhì)量進行管控，現(xiàn)場要進行補口施工，通過使用防腐技術(shù)對現(xiàn)場進行有效防控，減緩油氣集輸管道發(fā)生特別是小口徑的管道，在小口徑管道內(nèi)容易腐蝕的地方使用防腐措施。在某些工程實際運行的過程中要突破實際應用中的局限性。