天然氣集輸腐蝕與防護(hù)技術(shù)

楊壘（中國石油化工股份有限公司西南油氣分公司川西采氣廠，四川 德陽 618000）

天然氣集輸腐蝕與防護(hù)技術(shù)

楊壘（中國石油化工股份有限公司西南油氣分公司川西采氣廠，四川 德陽 618000）

天然氣氣源中含有CO2、H2S、O2等腐蝕介質(zhì)，可能導(dǎo)致管材發(fā)生電偶腐蝕、縫隙腐蝕、點蝕等局部腐蝕。天然氣集輸系統(tǒng)的內(nèi)腐蝕日趨嚴(yán)重，目前國內(nèi)外主要采用緩蝕劑、涂層、陰極保護(hù)等技術(shù)進(jìn)行腐蝕防護(hù)，不過由于每種方法都有其自身的局限性和不足，所以目前集輸系統(tǒng)的腐蝕還是比較嚴(yán)重。從根本上研究腐蝕的機(jī)理，控制腐蝕介質(zhì)和應(yīng)力狀況，并且改善管材和緩蝕劑的加注工藝可以有效降低腐蝕。

集輸系統(tǒng)；腐蝕；緩蝕劑

隨著酸性氣田的開采，天然氣集輸系統(tǒng)的內(nèi)腐蝕日趨嚴(yán)重。天然氣集輸系統(tǒng)中氣源含有氣、液、烴、固等多相流物質(zhì)，主要腐蝕介質(zhì)為H2S、CO2、O2、Cl-和水，其中Cl-為催化劑，H2S、CO2、O2為腐蝕劑，水為載體和溶劑。很容易發(fā)生內(nèi)腐蝕進(jìn)而造成集輸管線爆破、套管穿孔、閘門絲桿斷裂等安全事故，引起嚴(yán)重?fù)p失[1]。

1 防護(hù)技術(shù)及不足

1.1 管材

通常在天然氣開發(fā)過程中，腐蝕越嚴(yán)重的集輸系統(tǒng)選用強度越高的管材，經(jīng)濟(jì)性也越差。由此，低成本、耐腐蝕、強度高的特種合金鋼具有廣大的前景。另外近年來非金屬耐蝕材料發(fā)展迅速，如人工合成玻璃鋼管材。玻璃鋼管材具有耐腐蝕性能強、壽命長、超低摩阻、不導(dǎo)電等優(yōu)點，但玻璃鋼管線導(dǎo)熱系數(shù)高，易導(dǎo)致結(jié)蠟，而且其抗折性能差，投資大，因此目前玻璃鋼等非金屬耐蝕材料使用很少。

1.2 涂層

涂層技術(shù)因其具有施工方便，成本低廉，適應(yīng)性廣等優(yōu)點，成為防腐工作中最普遍最重要的手段之一。采用內(nèi)涂層和襯里技術(shù)不但能有效地防止了內(nèi)腐蝕，延長壽命，降低經(jīng)濟(jì)成本，還可以顯著提高輸送效率，減小了動力消耗，并防止天然氣水合物堵塞管道，減少了清管次數(shù)。但由于沖刷、沖擊和高溫的作用，涂層易露出易損壞、易剝離、屏蔽陰極保護(hù)電流等缺陷，從而影響到涂層的防腐效果，并且再一次進(jìn)行涂層的涂覆非常困難。并且內(nèi)涂層不可避免地存在針孔，尤其是有機(jī)涂層易在針孔出氣泡剝落，而在生產(chǎn)維護(hù)過程中也可能使防腐層損傷。

1.3 陰極保護(hù)

陰極保護(hù)技術(shù)主要包括外加電流法和犧牲陽極法。通常設(shè)計保護(hù)電位為-0.85～-1.15V（vs.CSE）。近年來，在我國，陰極保護(hù)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于集輸系統(tǒng)管線外腐蝕的防護(hù)，但實踐證明陰極保護(hù)技術(shù)效果不明顯。

1.4 緩蝕劑

緩蝕劑是以適當(dāng)?shù)臐舛群托问教砑佑诟g介質(zhì)中，來減緩腐蝕的一種化學(xué)物質(zhì)或復(fù)合物質(zhì)，在防腐工作中得到廣泛應(yīng)用。緩蝕劑具有以下優(yōu)點：用量??；基本上不改變腐蝕環(huán)境；可基本不增加設(shè)備投資，操作簡便，見效快；對于腐蝕環(huán)境變化，可通過相應(yīng)改變緩蝕劑的種類或濃度來保證防腐蝕效果；同一配方的緩蝕劑組分有時可以同時防止多種金屬在不同腐蝕環(huán)境中的腐蝕破壞。但是減阻劑、降凝劑、殺菌劑等會影響緩蝕劑的性能，所以需要進(jìn)行多次的配伍性試驗。并且，目前作為商品緩蝕劑的種類十分繁多，但是由于每個氣源的氣質(zhì)不同，沒有一種緩蝕劑能夠適應(yīng)大多數(shù)的現(xiàn)場工況，所以緩蝕劑的篩選的流程是較為漫長和復(fù)雜的。由于氣體會對管道上緩蝕劑的膜層沖刷，緩蝕劑膜層破損，所以需要定期加注緩蝕劑，但是二次成膜的緩蝕效率會降低30%左右。

2 改進(jìn)措施

2.1 改變集輸管道環(huán)境的腐蝕防護(hù)技術(shù)

集輸管道內(nèi)部腐蝕與工作環(huán)境溫度、介質(zhì)的礦化度、CO2的分壓、H2S含量等有密切關(guān)系，所以改變管道環(huán)境可以達(dá)到防腐效果。一是降低腐蝕介質(zhì)的濃度，降低介質(zhì)中H2S濃度、Cl—含量和介質(zhì)礦化度；二是控制流體的流速和流態(tài)，在整個集輸管網(wǎng)壓力允許的前提下，選擇經(jīng)濟(jì)、合理的管徑，控制管內(nèi)氣體流速在3～6m∕s范圍內(nèi)[2]，保證攜液能力，減少積液；三是合理設(shè)計氣流的走向和集輸管道的結(jié)構(gòu)，盡量減少積液的存在；四是通過保溫措施等降低管道內(nèi)部溫度，降低內(nèi)腐蝕速率。

2.2 控制緩蝕劑加注

緩蝕劑的加注量直接影響效果，所以需要進(jìn)行監(jiān)測和檢測，通過經(jīng)驗，計算和模型控制緩蝕劑的加注量。連續(xù)加注的緩蝕劑加注裝置可采用簡單的重力式加注裝置，也可采用化學(xué)劑加注計量泵及文丘里或噴嘴加注。設(shè)計的噴嘴或文丘里管，能使注入管道中的緩蝕劑霧化成霧狀。采用緩蝕劑技術(shù)，還要注意加注方式和周期、完善加注制度、加強生產(chǎn)管理，以防由加注緩蝕劑不當(dāng)而引發(fā)管線堵塞，影響正常的生產(chǎn)和油氣的儲運[3]。

3 結(jié)語

天然氣集輸系統(tǒng)的腐蝕問題是當(dāng)下熱議的話題，但是由于環(huán)境復(fù)雜，腐蝕機(jī)理還不明朗。目前國內(nèi)外通常采用緩蝕劑和涂層進(jìn)行控制腐蝕，但是每個區(qū)域的環(huán)境不同，緩蝕劑和涂層都需要進(jìn)行改變，所以腐蝕情況還是比較嚴(yán)重。通過研究腐蝕機(jī)理才能從根本上了解腐蝕的源頭，避免形成腐蝕。另外，改善涂層，研究新型緩蝕劑和改善緩蝕劑加注工可以減少腐蝕。

[1]盧蘭天,何強.油氣集輸管道內(nèi)腐蝕及內(nèi)腐蝕研究[J].中國石油與化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2013,7:263-266

[2]歐莉,等.川東北高含硫化氫氣田集輸管道腐蝕監(jiān)測與控制設(shè)計技術(shù)要求[S].

[3]胡德芬,陳華勇,龔方君,等.緩蝕劑引起氣井油管堵塞原因分析及對策[J].天然氣工業(yè),2008,28(5):86～88.

楊壘，工程師，從事地面工程管理工作。