埋地石油集輸管道防腐蝕技術(shù)研究

白曉亮

（大慶油田工程建設(shè)有限公司油田工程事業(yè)部，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

埋地石油集輸管道作為石油輸送體系不可缺少的重要組成部分，由于長(zhǎng)期處于地下埋置環(huán)境，加上所輸送的石油介質(zhì)中存在一定的腐蝕因子，使得集輸管道飽受腐蝕問(wèn)題的困擾，在這樣的情況下，做好集輸管道的防腐蝕工作就顯得尤為重要。但就目前來(lái)看，國(guó)內(nèi)埋地石油集輸管道雖然采取了一定的防腐措施，但實(shí)際應(yīng)用效果有限，難以充分發(fā)揮防腐蝕作用，故而就埋地石油集輸管道的防腐蝕技術(shù)開(kāi)展進(jìn)一步分析，是非常有必要的，這對(duì)解決集輸管道的腐蝕問(wèn)題、提高集輸管道的使用壽命而言，有著非常積極的現(xiàn)實(shí)意義。

1 埋地石油集輸管道腐蝕原因分析

埋地石油集輸管道一般多為金屬材質(zhì)的管道，在其長(zhǎng)期的石油輸送工作中，難免會(huì)出現(xiàn)一定的腐蝕問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成管道穿孔、破裂等，給石油輸送工作的正常進(jìn)行形成極大的干擾。而造成埋地石油集輸管道的原因比較復(fù)雜，從其來(lái)源上區(qū)分，可以將其分為兩個(gè)方面的原因：

1.1 埋地環(huán)境腐蝕

埋地環(huán)境腐蝕主要是由于管道所埋置土壤環(huán)境的不穩(wěn)定性，在其中一些腐蝕因子的作用下，而使得管道出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題。比如說(shuō)土壤中微弱的電解質(zhì)溶液，與管道金屬構(gòu)成了原電池而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成電化學(xué)腐蝕；土壤中所存在的硫酸鹽還原菌在其活動(dòng)影響下，產(chǎn)生硫化氫等酸性物質(zhì)，與管道發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起腐蝕。此外，土壤中還有微弱雜散電流活動(dòng)，通過(guò)管道時(shí)會(huì)產(chǎn)生電解作用，也會(huì)引發(fā)管道腐蝕問(wèn)題[1]。

1.2 輸送介質(zhì)腐蝕

輸送介質(zhì)腐蝕主要是所輸送的石油中含有其它物質(zhì)，在這些物質(zhì)的作用下而引起的管道腐蝕問(wèn)題。眾所周知，石油伴生物中，以水的比重最高，這就使得所開(kāi)采的石油中含有大量的水溶液，而其中所存在的氯化物、硫化氫、二氧化碳、微生物等能與埋地石油集輸管道發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而產(chǎn)生腐蝕問(wèn)題。輸送介質(zhì)所引發(fā)的腐蝕，從管道內(nèi)壁開(kāi)始，使得管道內(nèi)壁變薄，而逐漸無(wú)法滿足石油集輸要求。

2 埋地石油集輸管道防腐技術(shù)分析

腐蝕問(wèn)題的存在，嚴(yán)重制約了石油集輸管道應(yīng)有作用的實(shí)現(xiàn)，為避免因集輸管道腐蝕而引起的石油泄漏問(wèn)題發(fā)生，做好集輸管道的防腐工作就顯得尤為重要。

2.1 緩蝕劑防腐技術(shù)

緩蝕劑又被稱之為腐蝕抑制劑，其主要是通過(guò)制止反應(yīng)物達(dá)到金屬物質(zhì)表面的形式，來(lái)阻斷這部分化學(xué)反應(yīng)，從而起到一定的防腐效果。緩蝕劑根據(jù)適用環(huán)境的不同，其使用類型也有所差別，從緩蝕劑自身的性質(zhì)上進(jìn)行區(qū)分，可以將其分為無(wú)機(jī)緩蝕劑和有機(jī)緩蝕劑兩大類，而后者在我國(guó)埋地石油集輸管道防腐中的應(yīng)用極為普遍。在埋地石油集輸管道中加入緩蝕劑，能夠抑制各類腐蝕因子的活動(dòng)，減緩其對(duì)管道所形成的腐蝕作用，最終起到一定的防腐效果[2]。從適用性的角度上來(lái)看，緩蝕劑作用機(jī)理簡(jiǎn)單，操作便捷，不受環(huán)境因素的限制作用，使得其防腐效果較為明顯，但同時(shí)緩蝕劑的適用也存在一定的弊端，其需要充分對(duì)集輸管道的腐蝕機(jī)理進(jìn)行分析，明確腐蝕因子，進(jìn)而才能對(duì)緩蝕劑的具體成分進(jìn)行確定，才能起到一定的防腐效果。而隨著石油開(kāi)采作業(yè)的持續(xù)進(jìn)行，其伴生物成分也在逐漸變化，這極大的增加了緩蝕劑的應(yīng)用難度，需要大量的檢測(cè)和試驗(yàn)才能保證良好的效果。

2.2 襯管防腐技術(shù)

襯管防腐技術(shù)指的是在集輸管道內(nèi)部增加襯管，以隔絕腐蝕因子與集輸管道的直接接觸，從而起到一定的防腐效果。襯管防腐從其技術(shù)工藝上來(lái)看，可以將其分為穿插和翻襯兩種類型，其中前者指的是將高密度聚乙烯內(nèi)襯管，在牽引機(jī)的牽引作用下，將其穿插于集輸管道中，并通過(guò)內(nèi)襯管的記憶效應(yīng)，促使其舒展開(kāi)來(lái)，并與集輸管道內(nèi)壁緊密的結(jié)合，形成一層防腐層，實(shí)現(xiàn)對(duì)集輸管道的保護(hù)作用。而后者則是以浸透熱固性樹(shù)脂的纖維增強(qiáng)軟管作為內(nèi)襯材料，以液壓或者氣壓的方式，將其翻轉(zhuǎn)壓入集輸管道內(nèi)部，促使有浸透熱固性樹(shù)脂的一面，與管道內(nèi)壁緊密貼合，并通過(guò)加熱的方式促使熱固性樹(shù)脂固化，形成一層保護(hù)層，起到一定的防腐作用[3]。

襯管防腐技術(shù)不僅可以用以集輸管道防腐蝕，同時(shí)也可用以進(jìn)行管道的破損修復(fù)，能有效對(duì)管道腐蝕問(wèn)題進(jìn)行解決與處理。但這一防腐技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，也存在一定的問(wèn)題，其無(wú)法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的內(nèi)襯施工，這就導(dǎo)致了內(nèi)襯管道無(wú)法形成連續(xù)的保護(hù)層，而同時(shí)集輸管道采用法蘭進(jìn)行連接，內(nèi)襯層的存在容易在接口的部位形成壓邊、翻邊等問(wèn)題，增加了操作難度。另外，由于襯管與集輸管道之間缺少硬性物理連接，使得其內(nèi)襯層一旦出現(xiàn)破損的問(wèn)題，石油將滲透進(jìn)入夾層，使得內(nèi)襯管與集輸管道脫離，不僅會(huì)失去防腐效果，還容易造成一定的管道堵塞問(wèn)題。

2.3 電化學(xué)防腐技術(shù)

電化學(xué)防腐技術(shù)又被稱之為陰極保護(hù)法，根據(jù)電化學(xué)有關(guān)原理可以得知，在原電池中，陰極是被保護(hù)的一極，陽(yáng)極由于還原性更強(qiáng)而容易被氧化產(chǎn)生腐蝕，根據(jù)這一原理只需要將被保護(hù)的金屬作為陰極，就能很好的避免腐蝕問(wèn)題的出現(xiàn)，這就是電化學(xué)防腐技術(shù)。實(shí)際操作中，主要是將石油集輸管道作為陰極，實(shí)現(xiàn)保護(hù)作用，起到一定的防腐效果，包括以下兩種辦法。

2.3.1 犧牲陽(yáng)極保護(hù)法

犧牲陽(yáng)極保護(hù)法指的是選用一種還原性比較強(qiáng)的金屬或者合金，將其與集輸管道連接，構(gòu)成原電池，促使還原性比較強(qiáng)的金屬或合金作為陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)而被消耗掉，而集輸管道作為陰極則被陽(yáng)極釋放的電流所保護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)管道防腐蝕的目的。實(shí)際開(kāi)展集輸管道防腐工作的時(shí)候，一般選用鋅及鋅合金、鎂及鎂合金等金屬或者合金材質(zhì)，作為陽(yáng)極材料被犧牲而產(chǎn)生保護(hù)作用[4]。其中鎂這種金屬的極化效率較低，電位為負(fù)，但其發(fā)電量比較大，適合在土壤電阻率較高的地段進(jìn)行應(yīng)用。而鋅金屬的自我腐蝕能力較差，使用壽命較長(zhǎng)，加上其電流效率高的優(yōu)勢(shì)，使得其在酸堿性土壤中應(yīng)用較為普遍。鋁的電位序處于鎂和鋅之間，表面容易形成致密氧化膜而得到保護(hù)，因此其多以鋁鋅合金等形式而進(jìn)行使用。

2.3.2 強(qiáng)制電流保護(hù)法

強(qiáng)制電流保護(hù)法指的是通過(guò)外部施加電流的方式，促使集輸管道作為陰極被極化，從而達(dá)到陰極保護(hù)的作用。強(qiáng)制電流保護(hù)法需要外部電源的參與，同時(shí)還需要輔助陽(yáng)極的輔助作用，才能構(gòu)成完整的保護(hù)系統(tǒng)，避免集輸管道被腐蝕。強(qiáng)制電流保護(hù)法由于外部電源的存在，使得其電流與電壓可以控制，能夠根據(jù)保護(hù)需要而輸出較大的電流，以起到更長(zhǎng)距離的保護(hù)效果。強(qiáng)制電流保護(hù)法主要適用于長(zhǎng)距離的集輸管道保護(hù)，或者是土壤中存在較多的雜散電流，采用犧牲陽(yáng)極保護(hù)法無(wú)法起到保護(hù)效果的情況下，可通過(guò)強(qiáng)制電流來(lái)對(duì)集輸管道進(jìn)行保護(hù)，防止腐蝕問(wèn)題的發(fā)生。輔助陽(yáng)極有鋁、鋼材質(zhì)的可溶性陽(yáng)極，也有鑄鐵、石墨材質(zhì)的微溶性陽(yáng)極，同時(shí)還有鉑、鍍鉑類的不溶性陽(yáng)極，實(shí)際應(yīng)用時(shí)要根據(jù)集輸管道保護(hù)的需要，和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件來(lái)進(jìn)行充分的考慮，選擇合適的輔助陽(yáng)極[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，埋地石油集輸管道在輸送石油方面發(fā)揮著非常重要的作用，而同時(shí)其也受到土壤環(huán)境腐蝕及輸送介質(zhì)腐蝕問(wèn)題的困擾，為避免管道腐蝕問(wèn)題的發(fā)生，而給石油輸送作業(yè)帶來(lái)不良影響，則勢(shì)必要做好集輸管道的防腐蝕工作。實(shí)際防腐工作中，可采取緩蝕劑防腐技術(shù)、襯管防腐技術(shù)、電化學(xué)防腐技術(shù)等技術(shù)，來(lái)切實(shí)做好防腐工作，避免管道腐蝕問(wèn)題的發(fā)生，促使石油埋地集輸管道應(yīng)有的作用得以實(shí)現(xiàn)。