試論油氣集輸管道腐蝕防治及應(yīng)用

冉海波(中石油西南油氣田公司低效油氣開(kāi)發(fā)事業(yè)部,四川 成都 610017)

油氣集輸管道的腐蝕可以分為內(nèi)壁腐蝕和外壁腐蝕兩種形式。外腐蝕比較容易控制，其危害比內(nèi)壁腐蝕要小，內(nèi)壁的腐蝕不容易控制，危害比外壁腐蝕大。不同類(lèi)腐蝕對(duì)油氣生產(chǎn)都將產(chǎn)生較大的影響，為了確保油氣集輸管道安全平穩(wěn)生產(chǎn)，有必要加強(qiáng)油氣集輸管道防腐的研究。

1 油氣集輸管道腐蝕的危害

目前，國(guó)內(nèi)油氣管道防腐水平與發(fā)達(dá)國(guó)家還存在較大差距。根據(jù)科學(xué)數(shù)據(jù)表明，國(guó)內(nèi)油氣管道腐蝕而造成的管道泄漏等事故能夠達(dá)到每年5次，而發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、日本這一數(shù)據(jù)只有0.5-0.7次每年。油氣集輸管道腐蝕危害有以下三方面：一是造成人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失；二是造成環(huán)境污染及破壞。三是影響地區(qū)油氣供應(yīng)及企業(yè)生產(chǎn)。

2 油氣集輸管道腐蝕機(jī)理淺析

2.1 油氣管道外壁腐蝕

油氣管道外壁腐蝕的環(huán)境主要包括土壤環(huán)境和海洋聚集環(huán)境。金屬管道在土壤的濕度、氧氣、有機(jī)物的復(fù)雜環(huán)境下，容易和金屬管道發(fā)生物理溶解和化學(xué)反應(yīng)。在海水環(huán)境下，管道外壁長(zhǎng)時(shí)間在海水中浸泡，會(huì)和大量化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行接觸，造成金屬管道腐蝕。

2.2 油氣集輸管道內(nèi)壁腐蝕

2.2.1 硫化氫腐蝕

油氣管道內(nèi)硫化氫與水長(zhǎng)期混合后，極易電離產(chǎn)生（HS，S2-），電離產(chǎn)物吸附金屬表面，形成吸附復(fù)合物離子Fe(HS)，吸附的HS，S2使金屬的電位移向負(fù)值，促使陰極放氫的加速，而氫原子為強(qiáng)去極化劑，易在陰極得到電子，同時(shí)使鐵原子的金屬鏈的強(qiáng)度大大削弱，進(jìn)一步促使陽(yáng)極溶解而使管道腐蝕。

2.2.2 二氧化碳腐蝕

油氣集輸管道內(nèi)輸送介質(zhì)含有二氧化碳及水時(shí)，當(dāng)流速、溫度、壓力達(dá)到一定的條件時(shí)，二氧化碳溶解于水能夠形成碳酸，然后鐵原子與碳酸鹽進(jìn)行反應(yīng)，重碳酸鹽和鐵原子進(jìn)一步發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而生成結(jié)合能力較差的鐵碳酸鹽，同時(shí)在碳、水相互作用下生成蓬松多孔、結(jié)合能力差的碳酸鐵，從而進(jìn)一步促進(jìn)金屬表面脫落，加速金屬管道的電化學(xué)腐蝕。

2.2.3 多相流腐蝕

多相流狀態(tài)可以分為平層流、湍流、環(huán)狀流等，多相流腐蝕是流體介質(zhì)受到速度、粘度、沖擊角度等因素的影響，通過(guò)流體切向力的相互作用和化學(xué)反應(yīng)共同引起對(duì)管道的侵蝕，使得金屬表面結(jié)合能力較強(qiáng)的氧化膜脫離，形成多相流腐蝕。

3 油氣集輸管道腐蝕的防治

3.1 外壁腐蝕防治措施

油氣集輸管道外壁防腐方法主要有環(huán)氧涂層、陰極保護(hù)、三層PE技術(shù)等，目前四川油氣田應(yīng)用最廣的是三層PE技術(shù)與陰極保護(hù)技術(shù)結(jié)合。

3.1.1 環(huán)氧涂層在外壁防腐中的應(yīng)用

管道防腐環(huán)氧涂層技術(shù)相對(duì)比較成熟，防腐涂料就是用噴管?chē)娫诠艿赖耐獗砻嫔?，使得管道腐蝕介質(zhì)和外壁進(jìn)行隔離，避免油氣集輸管道受到外部腐蝕。環(huán)氧涂料的主要成分具有較強(qiáng)的耐酸性、耐堿性的環(huán)氧樹(shù)脂，這是一種高效的固化劑，能夠和管道外壁緊密結(jié)合而形成光滑的外壁，密度非常高，而且其防腐效果非常好，因此，得到了廣泛的應(yīng)用。

3.1.2 陰極保護(hù)技術(shù)在外壁防腐中的應(yīng)用

陰極保護(hù)主要有犧牲陽(yáng)極及強(qiáng)制電流兩種方式，犧牲陽(yáng)極是將電位更負(fù)的金屬與被保護(hù)金屬連接，并處于同一電解質(zhì)中，使該金屬上的電子轉(zhuǎn)移到被保護(hù)金屬上去，使整個(gè)被保護(hù)金屬處于一個(gè)較負(fù)的相同電位下。此方法廣泛應(yīng)用于保護(hù)小型或處于低土壤電阻率環(huán)境下的金屬結(jié)構(gòu)。強(qiáng)制電流是通過(guò)外加直流電源以及輔助陽(yáng)極，迫使電流從陽(yáng)極體經(jīng)過(guò)土壤流向被保護(hù)金屬，使被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)電位低于周?chē)h(huán)境。該方式主要用于保護(hù)大型或處于高土壤電阻率土壤中的金屬結(jié)構(gòu)。

3.1.3 三層PE技術(shù)對(duì)管道外防腐防治的應(yīng)用

三層聚乙烯（PE）對(duì)管道外的防腐是世界上性能最優(yōu)的外防腐層。其具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐酸堿性好、粘結(jié)強(qiáng)度高、耐腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于石油、天然氣開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。第一層是溶解環(huán)氧粉末防腐層，第二層是聚物膠黏劑層，第三層是聚乙烯防腐層。

3.2 內(nèi)壁腐蝕防治措施

油氣集輸管道內(nèi)壁防腐方法主要有內(nèi)涂層及襯里防腐、管道內(nèi)壁噴涂緩蝕劑等，目前應(yīng)用最廣的是內(nèi)涂層及襯里防腐，在某些特殊環(huán)境下，為了保證防腐劑的使用效果更加良好，需要和緩蝕劑配合進(jìn)行使用。

3.2.1 內(nèi)涂層與襯里防腐

管道內(nèi)涂層和襯里的防腐是油氣集輸管道中使用比較廣泛的防腐蝕技術(shù)，主要是通過(guò)高壓空氣將管道的內(nèi)表面處理干凈，然后用智能機(jī)器人噴涂防腐劑。

3.2.2 在管道內(nèi)壁噴涂緩蝕劑

金屬緩蝕劑可分為無(wú)機(jī)緩蝕劑和抑制劑兩類(lèi)，目前，我國(guó)油氣集輸管道的腐蝕緩蝕劑中廣泛使用的是有機(jī)緩蝕劑，這種腐蝕劑具有操作簡(jiǎn)單、成本低、防腐效果好及對(duì)周?chē)h(huán)境影響小的特點(diǎn)，科學(xué)合理選取有機(jī)緩蝕劑，一定會(huì)能夠取得較好的防腐效果。

4 結(jié)語(yǔ)

做好油氣集輸管道的防腐工作，能夠保障油氣的安全運(yùn)輸，還能夠提高油氣的運(yùn)輸效率。油氣管道的防腐工作需要從三個(gè)方面入手，一是設(shè)計(jì)階段選擇合理的防腐方案，二是施工階段嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求及標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行管道外壁和內(nèi)壁防腐，三是做好油氣管道運(yùn)行期間的腐蝕狀態(tài)監(jiān)測(cè)，提前進(jìn)行防腐補(bǔ)救，消除腐蝕隱患。油氣集輸管道防腐技術(shù)仍需要在不斷的應(yīng)用中得到總結(jié)、更新，不斷滿(mǎn)足越來(lái)越復(fù)雜的油氣輸送環(huán)境而努力。

[1]姬鄂豫,陳海玲.油氣集輸管道腐蝕的防治方向及安全檢測(cè)[J].油氣田地面工程,2013(01).

[2]趙春艷.針對(duì)油氣集輸管道內(nèi)腐蝕及內(nèi)防腐的探究[J].科技與企業(yè),2014(13).

[3]葉帆,楊偉.塔河油田集輸管道腐蝕與防腐技術(shù)[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2010(05).