埋地原油集輸管道防腐技術適用性分析

肖 娜 邵 騫 劉 軒

（1. 中國特種設備檢測研究院，北京 100029；2. 中國腐蝕控制技術協會，北京 100101；3.中蝕國際腐蝕控制工程技術研究院（北京）有限公司，北京 100101）

0 引言

從現實情況來看，一些地區的原油集輸管道腐蝕情況尤其嚴重，甚至新建管線投運就會出現腐蝕穿孔現象。這不僅會造成原油泄漏，還會給環境帶來嚴重污染，給人們的生命財產帶來安全隱患。為此，需要采用合適的防腐蝕技術進行管控。

1 原油集輸管道的腐蝕環境

1.1 輸送介質的腐蝕

水是石油的天然伴生物，這意味著在油田的開采過程中，90%以上的水會與石油一同被開采出來。雖然水在石油開采中扮演了重要的角色，但是它也帶來了一些問題，其中最大的問題就是腐蝕。水成為主要的腐蝕介質，這是因為水中存在許多雜質，這些雜質會加速金屬的腐蝕速度。水中的雜質可以來自于許多方面，包括地下水源、降雨等，其中最常見的就是水中溶解的各種鹽類。主要的腐蝕因素包括溶解鹽類、水中溶解的氣體、微生物和垢下腐蝕。溶解鹽類是最常見的腐蝕因素之一，它們能夠加速金屬的腐蝕速度，導致管道和設備的損壞。水中溶解的氣體也能夠加速金屬的腐蝕速度，其中最常見的氣體包括氧氣、二氧化碳和硫化氫。微生物也是造成腐蝕的一個重要因素。許多微生物能夠利用管道和設備中存在的有機物質進行生長，同時它們還會產生一些化學物質，這些物質能夠加速金屬的腐蝕速度。垢下腐蝕則是指管道和設備中的沉積物會吸附水中的雜質，從而加速金屬的腐蝕速度。為了減少水帶來的腐蝕問題，石油行業采取了許多措施。其中最常見的措施就是使用防腐劑來保護管道和設備。此外，石油行業還會對水進行處理，以去除水中的雜質和微生物，從而降低腐蝕的風險。這些措施的實施旨在保護石油行業設備的安全和穩定運行，同時減少對環境的負面影響。

1.2 埋地土壤的腐蝕

土壤是人類生產和生活的基礎，但是土壤的腐蝕問題卻經常被忽視。土壤腐蝕主要由電解質溶液、雜散電流和微生物引起。首先，土壤中的電解質溶液和雜散電流均會引起電化學腐蝕。土壤中的電解質溶液可以形成電解質溶液腐蝕，降低金屬的電極電位，促進金屬離子的溶解，從而導致金屬腐蝕。同時，土壤中的雜散電流也會導致金屬腐蝕，特別是在金屬結構周圍的土壤中，由于電位的不均勻分布，產生的雜散電流會加速金屬的腐蝕。其次，微生物腐蝕也是土壤腐蝕的重要原因之一。微生物腐蝕主要由硫酸鹽還原菌引起，這種菌在土壤中廣泛存在。硫酸鹽還原菌會利用金屬表面的電子，還原硫酸鹽，生成硫化亞鐵，從而導致金屬的腐蝕。為了減少土壤腐蝕對人類生產和生活的影響，需要采取有效的措施。一方面，可以采用防腐涂層等措施來保護金屬結構，防止土壤中的電解質溶液和雜散電流對金屬的腐蝕；另一方面，可以采用生物學防治等措施來控制微生物腐蝕，減少硫酸鹽還原菌的生長和繁殖，從而減少土壤腐蝕對人類生產和生活的影響。

2 埋地原油集輸管道防腐技術適用性分析

2.1 緩蝕劑防腐

在石油工業生產中，管道和設備的腐蝕問題一直是一個重要的問題。為了解決這個問題，緩蝕劑被廣泛應用。根據輸送介質的腐蝕性，緩蝕劑可以分為無機類和有機類。無機類緩蝕劑主要是金屬離子，如鈍化劑、鉻酸鹽等。這種緩蝕劑的缺點是腐蝕抑制作用較差，且對環境污染嚴重。有機類緩蝕劑被廣泛應用于油氣田，如咪唑啉類、有機磷酸、硫脲等。這種緩蝕劑具有操作簡單、見效快、適合長期使用的特點。緩蝕劑的作用是減少腐蝕介質對金屬管體的腐蝕。緩蝕劑通過吸附在金屬表面形成一層保護膜，阻止腐蝕介質與金屬直接接觸，從而達到緩蝕的目的。緩蝕劑的選用需要進行大量匹配性實驗，因為不同的介質對緩蝕劑具有不同的要求。此外，緩蝕劑的后續工作量也較大，需要不斷地進行監測和調整。確定最佳的加藥量和周期比較困難。由于生產和含水量的增加，加藥量和周期需要不斷地調整。因此，緩蝕劑的使用需要進行嚴格的監測和管理，以確保緩蝕劑的有效性和安全性。

2.2 襯管技術

襯管技術在管道防腐領域中被廣泛應用，其中包括穿插和翻襯兩種技術。穿插技術是指在金屬管道內穿插一條高密度聚乙烯（HDPE）內襯管，而翻襯技術則采用浸透熱固性樹脂的纖維增強軟管作為管道的襯里材料。穿插技術的原理是通過內襯管材質的記憶效應使內襯管外壁與金屬管道內壁緊緊地結合在一起，形成防腐層，起到防腐效果。這種技術的優點在于不需要對管道進行拆除和切割，可以在不停止管道運行的情況下進行修復，大大節省了時間和成本。翻襯技術則是采用氣壓或液壓法將軟管翻轉進管道內，并使浸透熱固性樹脂的一面貼附在鋼管內壁表面并壓緊，然后采用熱水或蒸汽使軟管上的熱固性樹脂固化，形成防腐層，起到防腐效果。這種技術的優點在于可以對管道進行全面的襯里修復，防腐效果更好，但需要停止管道運行一段時間，成本較高。近年來，襯管技術在油氣、化工、水利等領域中得到廣泛應用。某原油外輸管線在內穿插修復后，應用效果良好，不僅大大延長了管道使用壽命，還減少了管道維護成本，為襯管技術的推廣和應用提供了有力的支持。

2.3 內涂層預制技術

預制廠在生產鋼管時，會對其進行內部涂層處理。目前常用的涂層材料包括環氧粉末和液體環氧涂料。這種處理方法可以有效地增強鋼管的耐腐蝕性能，提高其使用壽命。然而，在鋼管的生產過程中，會出現一些問題。其中，最主要的問題是施工現場內補口的問題。一般來說，內補口需要使用補口車進行處理。但是，這種方法存在管徑和管線長度的限制，同時補口質量也不易控制。因此，在使用補口車進行內補口時，需要特別注意質量的控制。此外，有一些部位無法進行補口處理，這些地方會形成補口“盲點”，對鋼管的使用壽命產生一定的影響。為了解決這個問題，需要采用一些新的技術方法。目前，內襯短管補口技術和機械壓接內補口技術等新技術已經被引入鋼管生產領域。然而，這些新技術存在操作不便、質量不易保證等問題，需要進一步的改進和完善。

2.4 環氧粉末涂層

環氧粉末涂料是一種噴涂并熔融成膜的防腐涂料，它具有許多優點，如不含溶劑、無溶劑污染、快速固化、附著力強、耐溫等級高等。因此，它被廣泛應用于各種工業領域，如化工、電力、石油、天然氣、水利等。然而，環氧粉末涂料在涂覆小口徑管道預制方面存在困難，管徑越小，上粉率越低。這是由于小口徑管道內部空間狹小，使得涂料無法均勻覆蓋，導致涂層質量不佳。因此，需要采取一些特殊的涂覆技術，如旋涂或噴涂，來提高涂覆效率和涂層質量。此外，環氧粉末涂層的耐沖擊性能相對較差，但通常與保溫層和防水層一起使用，以彌補這一缺點。這種組合涂層能夠提供更好的保護和維護管道的整體性能，從而延長其使用壽命。值得一提的是，一些集輸管道采用環氧粉末涂層作為保溫管線的防腐層，應用效果較好。這是由于環氧粉末涂層具有優異的防腐性能和耐高溫性能，能夠有效地防止管道內部的腐蝕和氧化。

2.5 陰極保護

管道防腐技術是現代化工和石油行業的一個重要領域。其中，陰極保護技術是一種常用的管道防腐技術，通過引入電流，使管道表面形成一個保護電位，從而達到防腐的目的。陰極保護技術通常與防腐涂層配合使用，以提高防腐效果。對于防腐管線而言，陰極保護技術與防腐涂層的配合效果非常顯著，特別是在使用環氧粉末和液體環氧類涂層的情況下。這種配合能夠更有效地保護管道，延長其使用壽命，減少安全隱患。然而，與保溫管線配合的防腐技術效果卻有待進一步研究。這是因為當防腐層出現缺陷時，保溫層和防水層會屏蔽保護電流，從而降低了防護效果。因此，需要進一步研究如何在保溫管線中應用陰極保護技術，以增強其防腐效果。當管道表面的防腐層出現缺陷時，防腐效果也會大大降低。此時，只有當管體同時露出保溫層和防水層時，陰極保護技術才能夠發揮作用，從而保護管道不受腐蝕。因此，及時檢查和修補管道的防腐層也是非常重要的。

2.6 擠涂技術

擠涂技術在管道防腐領域中是一種常用的涂裝工藝。它是將兩個擠涂器放入管道內，形成整體涂層。相比于其他涂裝工藝，擠涂技術具有一次性擠涂距離長，內補口數量少的優點。然而，擠涂技術也有其局限性。擠涂長度受限，一般不超過2km，擠涂段之間難以進行連接處的內補口。此外，擠涂技術的質量控制也相對困難。在擠涂環氧涂料時，管道內壁除銹、涂膜質量無法全面掌握。而在擠涂水泥砂漿或水泥聚合物砂漿-粘接層-防腐層復合涂層時，容易出現與管體的分層情況。盡管擠涂技術存在一些缺陷，但是在某些情況下仍然是一種有效的涂裝工藝。在管道內部較為平坦的情況下，擠涂技術的涂層質量可以得到保證。同時，擠涂技術也可以應用于大直徑管道的防腐施工，這種情況下，擠涂技術的優點更加明顯。因此，在選擇管道防腐工藝時，應根據具體情況進行選擇。擠涂技術是一種有效的工藝，但是在使用時需要注意其局限性，以免影響后續的使用效果。

3 結語

總之，原油集輸管道是油田開發生產的重要組成部分，但腐蝕問題一直是阻礙其安全穩定運行的關鍵因素。只有通過引進新的防腐蝕技術和方法，才能提高其防腐技術水平，延長使用壽命，保障管道的安全穩定運行。