長(zhǎng)輸管道防腐蝕新工藝的研究進(jìn)展

安 鵬

（陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司管道運(yùn)輸公司，陜西 延安 716000）

隨著時(shí)代的發(fā)展，我們國(guó)家對(duì)油氣的需求量不斷在增加，建設(shè)的運(yùn)輸管道的數(shù)量也不斷增加，但是隨之而來(lái)的問(wèn)題也嚴(yán)重影響到我們對(duì)長(zhǎng)管道運(yùn)輸?shù)睦?，解決長(zhǎng)管道腐蝕的問(wèn)題也變得越急迫，直接關(guān)系到我們國(guó)家經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。具體我們面臨的問(wèn)題有：損壞設(shè)備和管道、燃燒爆炸事故、生產(chǎn)停滯、環(huán)境污染、產(chǎn)品損失等。所以，了解腐蝕的原理是解決以上問(wèn)題的基礎(chǔ)，與之相關(guān)的對(duì)策研究也需同步進(jìn)行。長(zhǎng)管道腐蝕分為內(nèi)腐蝕和外腐蝕，通俗來(lái)說(shuō)就是管道內(nèi)壁和管道外壁的腐蝕問(wèn)題。

長(zhǎng)管道外腐蝕環(huán)境是復(fù)雜的，直接接觸的土壤是屬于多孔性復(fù)雜膠質(zhì)體系，空隙里充滿(mǎn)了空氣和水，水中含有的鹽物質(zhì)是具有離子導(dǎo)電的特點(diǎn)，土壤中各種物理化學(xué)性質(zhì)的不均衡性為腐蝕創(chuàng)造了條件，加之管道本身涂層成分的不均勻，使得腐蝕到達(dá)管道的金屬基體。不同的環(huán)境下，腐蝕的原理也各不相同。

一、外腐蝕原理及其應(yīng)對(duì)辦法

1 化學(xué)腐蝕

是指非電介質(zhì)與金屬表面直接發(fā)生了對(duì)管道產(chǎn)生破壞的化學(xué)作用，化學(xué)作用后會(huì)產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物，這是氧化劑與金屬表面的原子反應(yīng)產(chǎn)生的。通常，金屬物體在常溫和空氣干燥的狀態(tài)下是不會(huì)發(fā)生腐蝕作用的，但是在特定環(huán)境下就會(huì)有所不同，高溫的條件下會(huì)很容易被氧化，產(chǎn)生一層氧化膜，使得金屬物質(zhì)脫碳。

2 電化學(xué)腐蝕，是指離子導(dǎo)電的介質(zhì)與金屬表面發(fā)生同樣對(duì)管道破壞的電化學(xué)作用，這種腐蝕原因是長(zhǎng)管道腐蝕中比較常見(jiàn)的，這個(gè)腐蝕過(guò)程實(shí)際上兩個(gè)獨(dú)立且同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程。

3 細(xì)菌腐蝕

硫酸還原菌的活動(dòng)條件是當(dāng)土壤中的硫酸鹽處于缺氧的條件，這時(shí)，它就會(huì)利用有機(jī)物和細(xì)菌生物膜內(nèi)的氫，從而還原成硫化物，在這個(gè)反應(yīng)的過(guò)程獲得生存的力量，它的產(chǎn)物會(huì)使得腐蝕不斷進(jìn)行。

4 涂層保護(hù)是必須采取也是最基本的措施，我們可以利用的防腐涂層材料有瀝青、聚乙烯夾克聚乙烯膠帶、煤焦油瓷漆等。不過(guò)，對(duì)于長(zhǎng)輸管道的涂層用的較多的還是瀝青加玻璃布的構(gòu)造，一直以來(lái)，效果很不錯(cuò)，但是不同的時(shí)期，不同的環(huán)境，采用的也不盡相同。最近幾年，我國(guó)主要選擇的是熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層和三層聚乙烯?，F(xiàn)代研究表明：鋼制管道橡膠硫外化防腐技術(shù)成為現(xiàn)在最新的技術(shù)?？梢詮浹a(bǔ)其他材料的不足。

5 電化學(xué)保護(hù)主要采用的是陰極保護(hù)法，前面提到的防護(hù)層，還是有缺陷，它不能解決的是防護(hù)層上的小孔會(huì)導(dǎo)致快速腐蝕，因此我們選擇陰極保護(hù)法。因?yàn)楦g產(chǎn)物的陽(yáng)極會(huì)發(fā)生腐蝕，而陰極不會(huì)。我們只要把需要保護(hù)的金屬物質(zhì)都變成陰極，就可以防腐蝕。這種辦法是保護(hù)長(zhǎng)管道發(fā)生電化學(xué)腐蝕的有效辦法。

6 合理科學(xué)的選材，當(dāng)然金屬本身物質(zhì)構(gòu)成也與腐蝕的程度有關(guān)，除去外界環(huán)境，我們要考慮金屬本身材料的選擇，最近的研究表明，高強(qiáng)度鋼在輸氣管道上有明顯的優(yōu)勢(shì)，可以減少壁厚和材料費(fèi)用。但是高強(qiáng)度鋼的適用標(biāo)準(zhǔn)是受應(yīng)變硬化的影響，在高壓力的出現(xiàn)下，只允許出現(xiàn)減少的應(yīng)變硬化，來(lái)減弱腐蝕。

二、內(nèi)腐蝕的腐蝕原理及應(yīng)對(duì)措施

天然氣和石油中含有大量的二氧化碳、凝析油、硫化氫和氣田鹵水，使得管道裝置存在嚴(yán)重的腐蝕，閘門(mén)失靈，管線(xiàn)爆破等事故?？偟膩?lái)說(shuō)，內(nèi)管道腐蝕有三個(gè)顯著特點(diǎn)，氣、水 烴固多相流介質(zhì)，高溫和高壓的環(huán)境，主要腐蝕物質(zhì)為二氧化碳、硫化氫、氧氣。

1 硫化氫腐蝕鋼的現(xiàn)象，一直以來(lái)都有，它是一種很強(qiáng)的滲氫介質(zhì)。但是具體的原理仍然沒(méi)有定論，但是在氫導(dǎo)致鋼開(kāi)裂的過(guò)程中，普遍說(shuō)法是，在裂紋出會(huì)聚集大量的氫，可促進(jìn)鋼材的脆化，局部發(fā)生塑性變形，最后導(dǎo)致開(kāi)裂。

多相流腐蝕環(huán)境下分為沖蝕環(huán)境、腐蝕環(huán)境，沖蝕和腐蝕運(yùn)行。研究表明，由于各種多相流形態(tài)，產(chǎn)生的段塞流是對(duì)管道腐蝕最嚴(yán)重的。在重力的作用下，水層出現(xiàn)在管道的下面，管道里的油的流速與水的流速不同時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生段塞流。其實(shí)對(duì)于油田、氣、水多相流，流態(tài)可分為分層流、波狀流、段塞流、環(huán)狀流和環(huán)霧流，在分層流和環(huán)霧流型中，管道頂部會(huì)有結(jié)露腐蝕。

2 油氣管道適用內(nèi)防腐技術(shù)

將緩蝕劑少量的加入到腐蝕的介質(zhì)中去，從而抑制其腐蝕的過(guò)程和腐蝕的物質(zhì)，在很多油氣開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)都大量的使用有機(jī)緩蝕劑，基本上都獲得良好的防腐蝕效果，在投資費(fèi)用方面也不會(huì)有所增加，效果明顯，簡(jiǎn)單易操作，對(duì)于不斷變化的外部環(huán)境，我們也要隨之改變緩蝕劑的種類(lèi)密度和濃度。即使是同一種緩蝕劑也可以應(yīng)對(duì)多種情況下的腐蝕情況。

管道內(nèi)部涂防護(hù)層以及襯里技術(shù)也是防腐蝕的措施，原理是建立一個(gè)隔離層，起到防腐蝕的作用，采用這種技術(shù)不僅有效的防止了腐蝕過(guò)程，節(jié)約了建設(shè)管道用材的成本，減少了消耗，也防止了管道擁堵的次數(shù)。并且在建立起內(nèi)涂層后，對(duì)于管道檢測(cè)容易進(jìn)行，借助管道內(nèi)壁的光澤度來(lái)判斷內(nèi)壁是否存在缺陷，盡可能的減少事故。

結(jié)語(yǔ)

油氣管道往往呈現(xiàn)出酸性的物質(zhì)，許多腐蝕介質(zhì)使得長(zhǎng)運(yùn)輸管道發(fā)生腐蝕，管道內(nèi)的氣液兩體的運(yùn)動(dòng)速度不同而容易產(chǎn)生段塞流。段塞流對(duì)管道內(nèi)壁產(chǎn)生沖刷和腐蝕使得內(nèi)涂層的保護(hù)膜很快就除去了，加重了腐蝕程度。綜合以上，采用內(nèi)襯管再加以合適的緩蝕劑，可以很有效的防止管道腐蝕，具有很好的實(shí)用意義。

防腐蝕的工藝要根據(jù)油氣管道的介質(zhì)性質(zhì)和具體的管道的外部環(huán)境來(lái)選擇最合適的。我國(guó)現(xiàn)在的防腐工藝主要是以?xún)?nèi)涂層為主，然后以陰極保護(hù)為輔，這兩種防腐工藝現(xiàn)在都作為重點(diǎn)使用的技術(shù)，這樣才能更好的提高管道的壽命，今后，研究方向主要側(cè)重于防腐新材料的選擇和新工藝的研究開(kāi)發(fā)出綜合性能好、成本低廉運(yùn)作方便的防腐工藝新技術(shù)。

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