輸油管線腐蝕檢測與防護

杜東雷 劉北霜

(1.吉林省正光安全科技有限公司，吉林 長春 130000；2.長春貞達市政工程有限公司，吉林 長春 130000)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的增長、社會的進步，人們對于石油產(chǎn)品需求量上有所上升。石油的運輸主要是通過管道實現(xiàn)，管道運輸不僅兼具環(huán)保、經(jīng)濟性，還能起到節(jié)能的效果。我國的輸油管道建設(shè)事業(yè)迅猛地發(fā)展，當下我國的輸油管道都是鋼制管道，但是鋼制管道腐蝕問題較為嚴重，管道發(fā)生腐蝕不僅會影響到管道的使用壽命，也會造成環(huán)境的污染，降低了油品的質(zhì)量，腐蝕不僅會影響到油氣加工設(shè)備的正產(chǎn)運行，同時也會造成設(shè)備泄漏，引發(fā)火災(zāi)等安全事故。為此，對于輸油管道的腐蝕和防護問題就要加大研究力度，延長管道的使用壽命，提升經(jīng)濟效益。

1 輸油管線腐蝕類型及原因

1.1 內(nèi)腐蝕及原因

如果管道的內(nèi)壁有腐蝕發(fā)生，就會造成加大的危害。內(nèi)腐蝕不僅會直接影響到天然氣和石油的質(zhì)量，也會發(fā)生安全事故。由于腐蝕嚴重，管道的內(nèi)部就會變薄，管道就會出現(xiàn)穿孔，此時天然氣和石油都會通過穿孔造成泄漏。其中造成管道內(nèi)部腐蝕的有：

第一，由于天然氣、石油自身存在的成分會造成管道腐蝕。通常情況下，造成腐蝕性的化學(xué)物質(zhì)主要有硫化氫和二氧化碳，同時水也是造成腐蝕的物質(zhì)之一。天然氣和石油中都含有上述的物質(zhì)。油氣中還有大量的水分，管道腐蝕的面積就會擴大，嚴重程度也加深。另外，油氣中水和硫化氫、二氧化碳物質(zhì)都會出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，就會有大量的腐蝕性物質(zhì)存在。腐蝕問題無法避免，智能通過有效的措施嚴控腐蝕程度。

第二，管道材料的質(zhì)量不佳。現(xiàn)階段，我國的油氣管道都是鋼制管道，會受到因素的影響造成腐蝕，其中有土壤和地下水等方面。若使用質(zhì)量存在問題的鋼材，就會造成腐蝕性加重。

1.2 外腐蝕及原因

目前，隨著經(jīng)濟的增長，我國在石油和天然氣的需求量上不斷地擴大，我國的油氣資源由于分布不平均，過于分散，此時就需要大面積地鋪設(shè)油氣管道，擴大輸送管道的范圍，因為我國的幅員遼闊，地質(zhì)和環(huán)境的不同都會給管道造成極大的影響。與此同時，管道長時間都是出于地下狀態(tài)，此時管線外部就會受到水資源和土壤的侵蝕，各種微生物也會給外管線造成影響，就會出現(xiàn)腐蝕性。管線暴露在土壤中，就會給管線造成外部的腐蝕。土壤中含有大量的微生物，同時分布也不均勻，還具有導(dǎo)電性和膠體性，若土壤中出現(xiàn)電化學(xué)反應(yīng)，此時就會造成嚴重的腐蝕，另外，由于不同地區(qū)的土壤中含有的物質(zhì)不一致，造的腐蝕程度也會增加。還有十分重要的一項就是電流也會造成管線的腐蝕，有漏電和意外的電流都會給管道的外壁造成腐蝕，和土壤腐蝕程度進行對比，電流的腐蝕性更強，范圍更廣。

1.3 電化學(xué)腐蝕

電化學(xué)腐蝕，主要是金屬以及外部介質(zhì)出現(xiàn)電化學(xué)作用和反應(yīng)，給管線帶來的嚴重破壞，并且腐蝕過程中會產(chǎn)生電流。電化學(xué)腐蝕是目前腐蝕性中最嚴重的一種，因為腐蝕和油氣井綜合含水率有直接的關(guān)系。目前，隨著生產(chǎn)井綜合含水率不斷地升高，油管和油桿的接觸面積也有所下降，就會讓磨損加快。其中油桿的金屬表層出現(xiàn)了磨損后，就會和腐蝕的介質(zhì)發(fā)生接觸，此時就導(dǎo)致了腐蝕加劇。如果管桿涂層的耐腐蝕性和強度沒有符合規(guī)定和要求，就會造成油管發(fā)生腐蝕，如果油桿的表面防護層出現(xiàn)了脫落，此時暴露在外的金屬就會和電解質(zhì)發(fā)生相容，電流就會有腐蝕產(chǎn)生。另外，壓力和溫度的作用下，此時管桿的表面中鐵分子也會有陰極的電化學(xué)腐蝕。被磨損的油桿表面保護層處于物理狀態(tài)下，也會造成腐蝕問題，此時腐蝕和磨損發(fā)生了交互作用，就導(dǎo)致了油桿接觸面積減少，此時油管的內(nèi)壁厚度就會下降，就造成了油管穿孔等問題。在管線外壁腐蝕中，該腐蝕的嚴重性很強，需要日后加大研究的力度。

2 管線防腐蝕技術(shù)

2.1 合理地應(yīng)用緩蝕劑

使用緩蝕劑防腐，是通過緩蝕劑的防腐效果，讓油管線的腐蝕性降低。其中防腐的效果是和緩蝕劑類型、注入的周期等有直接的聯(lián)系。應(yīng)用該技術(shù)不僅前期的投資量少，同時成本很低，但是操作上較為復(fù)雜，會給生產(chǎn)造成極大的影響。與此同時，由于井況對于緩蝕劑的類型應(yīng)用有很大的不同效果。一般情況下，使用無機緩蝕劑是中性介質(zhì)，有機物質(zhì)都是使用酸性介質(zhì)。另外，由于金屬的外層電子排布以及化學(xué)性質(zhì)有很大的區(qū)別，在不同的介質(zhì)中，成膜和吸附性也會有很大的不同。在緩蝕劑注入方式上主要有兩種形式。第一種間接式注入。首先在油管內(nèi)緩緩地注入，然后關(guān)進之后2～3個月之后才能開井，此時就會給管內(nèi)物質(zhì)造成影響。第二，連續(xù)式注入。在管內(nèi)聯(lián)系地注入緩蝕劑，油氣井不需要關(guān)閉，造成的生產(chǎn)也會很小。

2.2 使用涂鍍層油管

在油管上涂鍍層，目的是隔絕油管和腐蝕介質(zhì)，起到防腐性的作用，但是防腐的實際效果，和鍍層材料以及工藝有著直接的聯(lián)系。應(yīng)用該方法不僅工藝簡單，同時給油氣井造成的生產(chǎn)很小，也具有經(jīng)濟性。但是油管接頭進行加工中，會給涂層造成漏點，為此，油管要使用普通的碳鋼管，如果油管存在問題要及時地更換管住等。如果更換油管過于頻繁，因為防護系統(tǒng)都是金屬材料制作的，就要使用緩蝕劑，提升防腐的作用。

2.3 采用玻璃鋼或塑料管材

使用塑料管材，不僅因為塑料管材在制造過程中比較簡單，同時耐腐蝕性高，還兼具綠色、環(huán)保性，是目前新型的一種油田用管。在市面上應(yīng)用的最多的材料就是聚乙烯管材，這種材料承載能力很低，也會受到各種限制，聚乙烯管又分為兩種類型。第一種，加內(nèi)襯的鋼管；第二種，強力聚乙烯管，主要是利用玻璃鋼外殼和金屬內(nèi)部制作而成?，F(xiàn)階段，在油氣輸送過程中，塑料管材的應(yīng)用效果非常顯著，也有很大的發(fā)展空間，為此，要不斷的研究和應(yīng)用新型的塑料管材。

2.4 陰極保護

現(xiàn)階段，陰極保護的使用范圍比較廣泛，其中地下管道、熱交換器、冷卻器等會和電解質(zhì)發(fā)生直接的接觸，要應(yīng)用腐蝕設(shè)備開展陰極保護，提升抗腐蝕的能力。陰極保護有兩種方法：

第一，犧牲陰極法。要將保護金屬和保護電流的金屬進行連接，要降低腐蝕速率。

第二，強制電流保護法。連接保護金屬和電源負極，要利用外部電源來保護電流。利用這種方式不僅操作上簡單，但是會受到各種環(huán)境的影響，無法達到最佳的防腐蝕效果，并且作業(yè)的成本很高。

2.5 使用非金屬材料

和傳統(tǒng)的金屬材料進行對比，非金屬材料在抗腐蝕性高，并且有很強的抗水性能?，F(xiàn)階段，最常見的非金屬管道有塑料復(fù)合管，玻璃管材等。實際應(yīng)用非金屬管材過程中，由于管材存在缺點，在承載能力上不高，在應(yīng)用中油氣管道就會受到來自各種方面的影響，要按照實際的情況合理地選擇非金屬管材。

2.6 涂刷保護層

在管道的外壁上涂抹一層保護層，目的是避免管道外壁出現(xiàn)腐蝕。給管道涂抹防腐材料后，管道就會形成了一層保護膜，也是防腐膜，這層保護膜可以隔絕管道外壁和腐蝕物質(zhì)，防止管道和腐蝕物之間出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，從而起到防腐的效果。與此同時，涂抹保護層不僅施工工序較為簡單，涂抹成本很低，這種防腐技術(shù)主要是應(yīng)用在石油企業(yè)中。涂抹不同的防腐涂層，最終的防腐效果也會有很大的不同。以下是最常見的防腐涂層。

第一，液體的涂料主要是應(yīng)用在管道防腐和管道修復(fù)中。通常液體的有聚氨酯、液體環(huán)氧等，還能預(yù)防土壤的腐蝕。如果管道有腐蝕，要進行及時地維修和護理，主要是固化性高，可以及時地修復(fù)磨損的位置。但是也有缺點，不適合在潮濕的環(huán)境下應(yīng)用。涂料的厚度要增加，修復(fù)的位置要做到及時。

第二，如管道表面出現(xiàn)腐蝕，給表面處理工作增加了難度。為此，就要進行特殊的處理，可以應(yīng)用膠黏劑。膠黏劑是多種的材料進行粘合，不僅在厚度上很大，各種材料都能很好的進行粘接。對于腐蝕過于嚴重的管道，也可以選擇這種防腐蝕材料。

3 加強油氣管道的腐蝕監(jiān)控和管理

油氣管道的腐蝕監(jiān)控屬于一項綜合技術(shù)，在油氣管道的腐蝕問題上，要加強維護管理工作，要綜合地分析腐蝕環(huán)境、防腐設(shè)計等問題。對于管道的腐蝕控制要進行改進，要優(yōu)化設(shè)備和防腐技術(shù)，同時要應(yīng)用腐蝕損傷監(jiān)控技術(shù)。另外，要應(yīng)用智能內(nèi)檢測器給管道腐蝕進行檢測，可以監(jiān)測出損傷的程度等，與此同時，通過計算機加強防腐蝕監(jiān)控，可以完成數(shù)據(jù)處理、風(fēng)險評價、在線監(jiān)測等。其中腐蝕控制是由安全系統(tǒng)工程、運營管理和油氣管道設(shè)計組合而成，進行工程設(shè)計，運營中都要按照相關(guān)行業(yè)的規(guī)定，才能確保油氣輸送的安全和穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

綜上所述，在石油企業(yè)發(fā)展過程中，困擾最大的一個問題就是油氣管道腐蝕問題，也是管線運輸中難度問題，也是無法避免的一個重大問題。為此，作為石油企業(yè)要加以重視和關(guān)注，企業(yè)要選擇科學(xué)、合理地防護技術(shù)，分析造成腐蝕的原因，提升管線的使用壽命，確保其管道的功能。