油氣儲(chǔ)運(yùn)中管道防腐措施分析

戶永海

（管道四公司（穿越公司），河北 廊坊 065000）

油氣是一種十分不穩(wěn)定的物質(zhì)，在復(fù)合條件的情況下會(huì)產(chǎn)生爆炸，并且作為一種能源，如果發(fā)生泄露還會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的污染，這會(huì)導(dǎo)致能源的大量浪費(fèi)。對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)中的管道進(jìn)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。儲(chǔ)運(yùn)中管道使用一種特殊的復(fù)合材料，內(nèi)部和外部還會(huì)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(wú)論采用哪一種方式進(jìn)行防腐，都要從安全的角度和防護(hù)的角度進(jìn)行考慮。

1 油氣儲(chǔ)運(yùn)中管道腐蝕的原因

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(xué)物質(zhì)，本身就會(huì)對(duì)油氣管道網(wǎng)進(jìn)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(xué)反應(yīng)，所以管道內(nèi)壁開始產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。

油氣儲(chǔ)運(yùn)中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(xué)物質(zhì)可以和油氣儲(chǔ)運(yùn)中管外壁產(chǎn)生反應(yīng)，導(dǎo)致油氣儲(chǔ)運(yùn)中管外壁也會(huì)產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的內(nèi)外腐蝕，管道的厚度將會(huì)越來(lái)越薄，極容易在進(jìn)行油氣運(yùn)輸?shù)倪^程中發(fā)生泄漏，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)。不同地方的泥土酸堿度不相同，對(duì)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(duì)管道造成嚴(yán)重腐蝕。

2 油氣儲(chǔ)運(yùn)中管道遭受腐蝕的類別

2.1 內(nèi)壁腐蝕

油氣儲(chǔ)運(yùn)中，其中含有的水分逐漸的蒸發(fā)，在管道的內(nèi)壁上形成一層薄膜，水汽逐漸與管道發(fā)生原電池反應(yīng)，使得內(nèi)部受到損害，部分油氣物質(zhì)在運(yùn)輸過程中，會(huì)碰撞管道破壞管道結(jié)構(gòu)，甚至與管道材料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使得內(nèi)部密實(shí)度降低，內(nèi)壁在腐蝕下穿孔，難以滿足儲(chǔ)運(yùn)的需求。

2.2 土壤腐蝕

部分長(zhǎng)途儲(chǔ)運(yùn)管道隱藏在地下區(qū)域，管道的鋼材與土壤發(fā)生了相互影響，土壤能夠滲入水分，溫濕度變化大，不同區(qū)域中的土壤氧氣滲透率不同，這樣就會(huì)導(dǎo)致管道在不同的區(qū)域呈現(xiàn)出分段結(jié)構(gòu)差異，部分管道分段由于土壤性質(zhì)的影響，穿孔泄漏，不僅會(huì)造成資源的流失，還可能發(fā)生潛在的 爆炸危險(xiǎn)。

2.3 雜散電流的腐蝕

電流腐蝕產(chǎn)生的主要表現(xiàn)就是漏電，由于管道周圍鋪設(shè) 了交通軌道，交通樞紐所應(yīng)用的電流逐漸滲透入管道周圍，甚至鉆入管道的部位中，形成從軌道到管道的電流線路，在 電流游走的過程中，使得管路隨著電流路徑發(fā)生了泄漏，繼而遭到腐蝕破壞。

3 油氣管道外防腐措施研究

3.1 防腐涂層

防腐涂層的作用很好解釋，就是一種隔斷效應(yīng)，也就是通過各種措施將金屬管道進(jìn)行隔離，使其無(wú)法與土壤腐蝕環(huán)境接觸，通過這種隔離作用，全方位的或者在一定程度上避免油氣管道與土壤腐蝕環(huán)境接觸從而發(fā)生直接的反應(yīng)造成了腐蝕，也就對(duì)管道起到了保護(hù)的作用，是天然管道防腐蝕的首要措施，承擔(dān)著物理層面的隔斷、避免接觸、全方位防護(hù)以及全方位隔斷的效果，同時(shí)涂層的另一個(gè)重要的作用就是輔助，通俗的講其存在是為陰極保護(hù)的措施提供了一種可以使電子絕緣的效果，采用了這樣的措施也就可以絕緣。因防腐涂層遭受復(fù)雜多樣的地形和土壤環(huán)境侵?jǐn)_，是腐蝕控制的薄弱環(huán)節(jié)，因此對(duì)防腐涂層提出了嚴(yán)苛的要求，需要如下具備性能：

1）首先附著力一定要好，尤其是對(duì)于鐵類的物質(zhì)，附著力就必須好，特別要求濕膜附著力良好；

2）抵抗介質(zhì)滲透性需要特別的優(yōu)秀，成膜后，涂層對(duì)于的水和氧及其它腐蝕因子的滲透性能夠起到良好的屏蔽作用，對(duì)于它們的侵蝕能夠很好地抵抗；

3）耐腐蝕性也要非常優(yōu)秀，對(duì)于大氣、水、酸、堿、鹽、其它溶劑等介質(zhì)的腐蝕，能夠起到很好的耐受作用，不懼怕以上物質(zhì)的侵蝕；

3.2 外加電流陰極保護(hù)

外加電流陰極保護(hù)是通過在管道的外部采用直流電源放電，放出的電子流向被保護(hù)金屬的陰極，使其陰極實(shí)現(xiàn)極化，使被保護(hù)金屬變成免腐蝕體，這種方法就叫外加電流陰極保護(hù)法。主要組成部分有輔助陽(yáng)極，還有參比電極，輸出為直流電源，還有用于連接的電路。

犧牲陽(yáng)極法和外加電流陰極保護(hù)法由于性質(zhì)不同，具有不同的特點(diǎn)，因此應(yīng)用的環(huán)境也不一樣，主要有介質(zhì)電阻率因素，供電的環(huán)境能力，不同金屬需要的保護(hù)電流的強(qiáng)度，來(lái)確定應(yīng)用類型。還可以經(jīng)由進(jìn)程運(yùn)行進(jìn)程當(dāng)中工藝前提轉(zhuǎn)變環(huán)境、壽命需求、布局外形等決議利用進(jìn)程一般的情況下，有電源供應(yīng)、介質(zhì)電阻率非常大、所需保護(hù)電流非常大時(shí)，同時(shí)環(huán)境條件變化大、使用壽命需求長(zhǎng)的管網(wǎng)系統(tǒng)，尤其是長(zhǎng)輸管道，應(yīng)首選外加電流陰極保護(hù)法，如果以上條件不那么嚴(yán)格，選用犧牲陽(yáng)極保護(hù)法。因此長(zhǎng)輸油氣管道比較適合電流陰極保護(hù)。

3.3 聯(lián)合防護(hù)

犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)和強(qiáng)制電流陰極保護(hù)必須進(jìn)行聯(lián)合防護(hù)，才能取得良好的效果理由如下：

1）管道與外界的絕緣成都，是開展陰極保護(hù)系統(tǒng)建設(shè)的重要決定條件，采用防腐涂層可以使陰極保護(hù)所需的電流下降，同時(shí)使電流分散能力得到了加強(qiáng)；

2）管道防腐層破損點(diǎn)不可避免，如不實(shí)施陰極保護(hù)，那么腐蝕穿孔是必然的，陰極保護(hù)防止了涂層孔隙和損傷處外露金屬發(fā)生腐蝕；

3）防腐涂層提供了埋地金屬管道外側(cè)的全方位防護(hù)，起作用主要是應(yīng)對(duì)均勻腐蝕，陰極保護(hù)的特點(diǎn)主要是對(duì)點(diǎn)的保護(hù)，保護(hù)了防腐涂層產(chǎn)生破損的地點(diǎn)；

4）金屬管道涂層損壞地點(diǎn)難以預(yù)測(cè)，造成防腐涂層難以及時(shí)的進(jìn)行恢復(fù)，需要將整條管道都采用陰極保護(hù)，采用防腐涂層和陰極保護(hù)的雙重保護(hù)措施，延長(zhǎng)保護(hù)時(shí)間、有效地實(shí)施管道保護(hù)。

3.4 臨時(shí)性陰極保護(hù)

由于油氣管道距離長(zhǎng)、施工周期較長(zhǎng)，為避免管道下溝回填后，在外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)投運(yùn)前發(fā)生電化學(xué)腐蝕，應(yīng)采取臨時(shí)性陰極保護(hù)措施。臨時(shí)陰極保護(hù)采用帶狀犧牲陽(yáng)極，埋設(shè)點(diǎn)位于相應(yīng)的測(cè)試樁處，犧牲陽(yáng)極通過測(cè)試樁向管道提供陰極保護(hù)電流。待強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)投運(yùn)后，必須斷開犧牲陽(yáng)極與管道的連接。

4 油氣管道內(nèi)防腐措施研究

4.1 凈化氣源

凈化天然氣通常在氣源地執(zhí)行，通過一系列的工藝措施，包括脫除硫化物、對(duì)氣體進(jìn)行干燥等措施，在完成以上工藝措施后，對(duì)氣體相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到外輸?shù)闹笜?biāo)要求，再通過油氣管道進(jìn)行輸送。

4.2 涂層防護(hù)

對(duì)金屬管道的內(nèi)壁進(jìn)行涂層處理防護(hù)，可以起到降低腐蝕影響，提高內(nèi)壁光滑度的目的，還可以減少清理管道的次數(shù)。目前中國(guó)己經(jīng)研制出了金屬管道內(nèi)表面環(huán)氧樹脂靜電粉末噴涂技術(shù)及成套設(shè)備。從使用原理來(lái)看，涂層是通過將金屬表面的電化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)隔離或消除從而提高了金屬的防腐能力。

4.3 復(fù)合材料防管道腐蝕技術(shù)

傳統(tǒng)的鋼材作為油氣儲(chǔ)運(yùn)中管道的主要材料，因?yàn)闃O易腐蝕導(dǎo)致使用壽命短。復(fù)合材料是在傳統(tǒng)油氣儲(chǔ)運(yùn)中管網(wǎng)使用材料的基礎(chǔ)上發(fā)明出來(lái)，復(fù)合材料使用的不是單一鋼材，防腐蝕的效果十分明顯，復(fù)合材料管的構(gòu)成主要分為三個(gè)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(fù)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(fù)合材料由高韌度性，在建設(shè)過程中較為方便，復(fù)合材料己經(jīng)在我國(guó)油田中開始使用，根據(jù)油田的反饋效果來(lái)看，復(fù)合材料的防腐效果十分明顯。

4.4 緩蝕劑防腐

油氣儲(chǔ)運(yùn)中管道一經(jīng)產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，隨著時(shí)間的推移腐蝕的面積會(huì)在原本的基礎(chǔ)上逐步擴(kuò)大。通過使用緩蝕劑進(jìn)行防腐，可以深入到腐蝕物的內(nèi)部，隔絕腐蝕層向更深擴(kuò)展，減緩腐蝕層化學(xué)反應(yīng)，對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)中管道延長(zhǎng)壽命有很好的作用。緩蝕劑因?yàn)槠鋬r(jià)格低廉，不會(huì)對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)中管道建設(shè)產(chǎn)生多余的費(fèi)用。因?yàn)榫徫g劑成分簡(jiǎn)單，操作起來(lái)十分簡(jiǎn)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。

4.5 油氣儲(chǔ)運(yùn)中管道內(nèi)涂層防腐技術(shù)

目前我國(guó)使用的油氣儲(chǔ)運(yùn)中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(huì)附著在管道內(nèi)壁對(duì)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(jìn)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(jià)比相對(duì)較高，并且防腐的效果明顯。

4.6 補(bǔ)口機(jī)補(bǔ)口技術(shù)

技術(shù)內(nèi)涂層補(bǔ)口機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的油氣儲(chǔ)運(yùn)中管道進(jìn)行連接，使用儀器對(duì)內(nèi)部的涂層情況進(jìn)行檢測(cè)和反饋。補(bǔ)口機(jī)目前應(yīng)用在管道防腐蝕方面己經(jīng)十分普遍，通過補(bǔ)口機(jī)在管道內(nèi)行走進(jìn)行檢測(cè)和除銹和修補(bǔ)涂層的工作，通過管道內(nèi)的機(jī)械車和管道外的監(jiān)控設(shè)備組成，機(jī)械車由可拆卸的活扣連接，可以在管道內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)和任意轉(zhuǎn)換形態(tài)，保持隨時(shí)定位和隨時(shí)噴涂的工作方式。由于現(xiàn)在的機(jī)械水平和自動(dòng)化設(shè)備發(fā)展的很快，已經(jīng)滿足油氣儲(chǔ)運(yùn)中管道應(yīng)用的要求，補(bǔ)口機(jī)可以適用大多數(shù)的油氣儲(chǔ)運(yùn)中管道，而且不要求油氣儲(chǔ)運(yùn)中管道的外部環(huán)境，通過分段式和遞進(jìn)式對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行防腐工作。

5 結(jié)語(yǔ)

油氣管道腐蝕主要根據(jù)腐蝕部位來(lái)進(jìn)行判斷及分辨從而確定，主要有內(nèi)腐蝕和外腐蝕，埋地管道周邊的環(huán)境影響是造成油氣管道外腐蝕的主要原因。而埋地管道周邊環(huán)境對(duì)管道外部的腐蝕作用主要是受到土壤中成分的影響而產(chǎn)生的。