油氣儲(chǔ)運(yùn)管道防腐技術(shù)的應(yīng)用方法

姚建軍(中石化廣州工程有限公司，廣東 廣州 510620)

0 引言

隨著我國(guó)和國(guó)際社會(huì)的不斷進(jìn)步，對(duì)石油、天然氣等能源的需求量也在日益增加，為了滿足各國(guó)對(duì)油氣等能源的不同需求，應(yīng)重視對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，保障油氣能夠安全儲(chǔ)運(yùn)，防止出現(xiàn)能源浪費(fèi)或者造成環(huán)境污染[1]。為了切實(shí)提升油氣儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)的安全性，應(yīng)對(duì)儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的影響因素以及可能出現(xiàn)的安全隱患進(jìn)行全面的分析，并提出相應(yīng)的解決措施，盡可能地提升其安全性。而管道腐蝕問(wèn)題屬于油氣儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中所面臨的重要問(wèn)題之一，因此需要采取合理的防腐技術(shù)，提升儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施的防腐性能。

1 油氣儲(chǔ)運(yùn)管道防腐技術(shù)介紹

就目前來(lái)說(shuō)，油氣儲(chǔ)運(yùn)管道防腐技術(shù)應(yīng)用較為廣泛的有：表面防護(hù)技術(shù)、內(nèi)防護(hù)技術(shù)、電流陰極保護(hù)法以及犧牲陽(yáng)極保護(hù)法。

1.1 表面防護(hù)技術(shù)

針對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)管道的表面防腐，通常是采用涂刷惰性防腐材料的方式，將油氣儲(chǔ)運(yùn)管道有效密封，從而達(dá)到與外部潮濕環(huán)境相隔離并防腐的效果。所涂刷的防腐材料應(yīng)具備較好的致密性能，并且抗氧化效果明顯，在防腐層不受破壞的前提下輸運(yùn)管道就不會(huì)受到外界空氣的侵蝕[2]。早期的表面防腐材料多為瀝青，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步越來(lái)越多的防腐材料被研發(fā)出來(lái)并使用，目前使用最廣泛的防腐材料為聚乙烯樹脂、環(huán)氧樹脂等新型高分子材料，不僅具有更優(yōu)異的防腐效果，而且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，符合綠色發(fā)展的理念。

1.2 內(nèi)防護(hù)技術(shù)

1.2.1 化學(xué)藥劑

通過(guò)化學(xué)藥劑對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行防腐也成為當(dāng)前較為重要的防腐手段，其中常用到的有緩蝕劑、除氧劑等。緩蝕劑可以在油氣儲(chǔ)運(yùn)管道的內(nèi)表層形成一層沉淀膜，從而降低金屬管道的活化性能，減緩油氣對(duì)管道的腐蝕作用；除氧劑的作用主要是使用后可以吸收管道內(nèi)部的氧氣，降低管道發(fā)生氧化反應(yīng)的程度從而延緩腐蝕。

1.2.2 內(nèi)涂鍍層技術(shù)

即在管道內(nèi)壁噴涂惰性金屬漆，其原理與外部防護(hù)一致。使用該技術(shù)時(shí)應(yīng)該注意以下兩個(gè)技術(shù)要點(diǎn)：一是要保持管道內(nèi)壁的清潔，徹底清除殘留在內(nèi)壁上的浮塵、油污或者銹漬等，并確保內(nèi)壁處于干燥狀態(tài)，有利于防腐鍍層可以與內(nèi)壁有效貼合，提高鍍層的噴涂質(zhì)量；二是盡可能地保證鍍層光滑，減少油氣運(yùn)輸時(shí)與內(nèi)壁產(chǎn)生的摩擦，也增強(qiáng)了油氣儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程的安全性。

1.2.3 襯里技術(shù)

即將一些非金屬材料與管道內(nèi)壁相粘結(jié)，從而在管道內(nèi)部形成具有高強(qiáng)度的內(nèi)襯，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)部防腐的目的。與內(nèi)涂鍍層技術(shù)相比，該技術(shù)所使用的非金屬材料選擇性更強(qiáng)，目前使用較為廣泛的有聚氯乙烯塑料材料、玻璃鋼材料以及高彈性橡膠材料等。

1.3 電流陰極保護(hù)法

該方法可以有效保護(hù)地下管道、儲(chǔ)罐等不受腐蝕，其中輔助陽(yáng)極是外加電流系統(tǒng)的關(guān)鍵，其可以將保護(hù)電流通過(guò)一定的介質(zhì)傳遞到所要保護(hù)的設(shè)施表面，如圖1所示。通常情況下，陰極保護(hù)的陽(yáng)極部分并不直接埋入地下，而是利用外接電源為地下管道提供穩(wěn)定、不間斷的低壓直流電，電流隨之傳遞至土壤中，防止了管道表面的電子流失并達(dá)到防腐的效果。該方法適用于地下環(huán)境較復(fù)雜但是利用供電的情形，利于陽(yáng)極部分的維護(hù)，一般通過(guò)定期檢測(cè)電位的方式判斷陰極保護(hù)的狀態(tài)。

圖1 外加電流陰極保護(hù)

1.4 犧牲陽(yáng)極保護(hù)法

該方法是選取強(qiáng)還原性的金屬作為保護(hù)極并與被保護(hù)的管道相連構(gòu)成原電池，具有強(qiáng)還原性的金屬越容易發(fā)生氧化反應(yīng)，而作為正極的儲(chǔ)運(yùn)管道就降低了腐蝕而得以保護(hù)，因此該方法被稱為犧牲陽(yáng)極保護(hù)法，如圖2所示。由于該方法下對(duì)陽(yáng)極的消耗相對(duì)較大，因此在確定陽(yáng)極位置時(shí)應(yīng)利于更換，并在其周圍填充一定的回填料從而對(duì)陽(yáng)極形成保護(hù)。典型的低電位金屬材料有鋁合金、鎂合金、鋅合金等。

2 油氣儲(chǔ)運(yùn)管道腐蝕影響因素分析

2.1 管道自身問(wèn)題

在油氣儲(chǔ)運(yùn)管道不斷使用的過(guò)程中所發(fā)生的腐蝕問(wèn)題，基本都與管道的自身質(zhì)量有較大的關(guān)系。由于在管道安裝時(shí)缺乏科學(xué)嚴(yán)格的檢測(cè)審核標(biāo)準(zhǔn)，管道的材質(zhì)不適合或者內(nèi)部雜質(zhì)過(guò)多等質(zhì)量問(wèn)題都會(huì)造成后期使用過(guò)程中腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，也埋下了較大的安全隱患。

圖2 犧牲陽(yáng)極保護(hù)法

2.2 管道安裝問(wèn)題

腐蝕現(xiàn)象的產(chǎn)生還與管道的安裝方式、安裝質(zhì)量等因素有密切關(guān)系，這是由于在安裝儲(chǔ)運(yùn)管道的過(guò)程中會(huì)不可避免地出現(xiàn)誤差，當(dāng)誤差較大時(shí)則會(huì)提高發(fā)生故障的概率。另外在安裝時(shí)若發(fā)生一些磕碰以致改變管道的結(jié)構(gòu)或者連接不牢固等問(wèn)題時(shí)，也會(huì)為腐蝕的產(chǎn)生埋下相關(guān)隱患。

2.3 外界因素的影響

腐蝕的形成必然離不開外界因素的影響，這也是導(dǎo)致腐蝕現(xiàn)象發(fā)生最復(fù)雜、最關(guān)鍵的原因，對(duì)油氣的安全儲(chǔ)運(yùn)影響更大。比如，部分油氣本身具有一定的腐蝕性，比如硫酸氫等，在其長(zhǎng)期的儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中嚴(yán)重威脅管道內(nèi)部表面的完整、光滑性，增加了腐蝕發(fā)生的概率。

3 油氣儲(chǔ)運(yùn)中管道防腐技術(shù)措施

3.1 恰當(dāng)選擇管道材料

在進(jìn)行油氣儲(chǔ)運(yùn)管道的防腐工作時(shí)，為了確保防腐措施的可行、有效，首先應(yīng)當(dāng)在管道材料方面入手，確保其自身質(zhì)量符合油氣儲(chǔ)運(yùn)的要求，自身具有一定的耐腐蝕性能，盡可能地減少造成管道腐蝕的影響因素。在選擇管道材時(shí)，應(yīng)對(duì)管道的強(qiáng)度、焊接質(zhì)量、材料純度等進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)，最大限度地消除可能引發(fā)管道腐蝕的隱患。在管道采購(gòu)方面，應(yīng)盡量選擇市場(chǎng)反饋較好、企業(yè)信譽(yù)較好的供貨商，嚴(yán)禁為追求低成本而忽視管道質(zhì)量的把關(guān)工作，將劣質(zhì)管道敷設(shè)在油氣輸送項(xiàng)目中。另外還應(yīng)當(dāng)對(duì)輸運(yùn)管道的內(nèi)徑、壁厚等指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)，確保其滿足項(xiàng)目設(shè)計(jì)的相關(guān)要求。同時(shí)還需要對(duì)油氣輸運(yùn)項(xiàng)目的內(nèi)外影響因素展開全面的分析，了解防腐工作的重點(diǎn)，從而確定更加適用于本項(xiàng)目的管道材料，最大限度地發(fā)揮管道材料的價(jià)值，延長(zhǎng)管道的使用壽命。

3.2 恰當(dāng)選擇防腐材料

為加強(qiáng)油氣儲(chǔ)運(yùn)管道的防腐效果，還應(yīng)選擇更加適宜的防腐材料并正確使用，確保其可以發(fā)揮出最大的價(jià)值，起到較好的防腐作用。通常情況下，所選擇的防腐材料在透氣性、電絕緣性等方面應(yīng)表現(xiàn)突出，當(dāng)應(yīng)用在管道上時(shí)能夠與管道充分的粘合，并具備耐酸堿的功能，從而確保管道不被腐蝕。

3.3 油氣儲(chǔ)運(yùn)管道內(nèi)部防腐措施

為盡可能延長(zhǎng)儲(chǔ)運(yùn)管道的應(yīng)用年限，還應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注對(duì)管道內(nèi)部的防腐處理，因?yàn)楣艿纼?nèi)部環(huán)境潮濕更容易發(fā)生氧化反應(yīng)而受到腐蝕，因此需要加強(qiáng)內(nèi)部防腐工作以提升管道的整體質(zhì)量。比如常見的儲(chǔ)運(yùn)介質(zhì)為酸性物質(zhì)，因此則需要選擇相適應(yīng)的防腐材料對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行保護(hù)，防止酸性儲(chǔ)運(yùn)物質(zhì)直接與管道內(nèi)壁接觸而造成破壞，影響管道的整體質(zhì)量。

3.4 管道防腐層處理措施

眾多防腐措施中，涂刷防腐層是其中應(yīng)用較廣且效果較好的一種措施。涂刷防腐層的優(yōu)點(diǎn)主要是可以直接作用在管道表面構(gòu)成較穩(wěn)定的保護(hù)層，具有較好的防腐效果。選用該方式進(jìn)行管道防腐時(shí)，其重點(diǎn)就是對(duì)防腐層材料的選擇，要求防腐層材料應(yīng)當(dāng)能夠形成較明顯的致密性，將管道壁與外界環(huán)境進(jìn)行有效的隔離，防止潮濕環(huán)境下管道材料發(fā)生氧化反應(yīng)，最終達(dá)到保護(hù)管道的目的。當(dāng)前防腐層材料應(yīng)當(dāng)根據(jù)所噴涂的位置不同有針對(duì)性地選擇，應(yīng)用較廣泛的材料有煤焦油磁漆以及三層聚乙烯等。值得注意的是，在噴涂防腐材料的時(shí)候應(yīng)確保對(duì)油氣管道的噴涂全面無(wú)死角，避免因噴涂不到位而引發(fā)腐蝕從而擴(kuò)大到整個(gè)管道的安全性構(gòu)成威脅。

3.5 陰極保護(hù)技術(shù)

在實(shí)際應(yīng)用中，該技術(shù)的防腐效果得到了業(yè)界的一致認(rèn)可，特別是針對(duì)一些埋深較大或位于海水中的油氣輸運(yùn)項(xiàng)目，正確應(yīng)用該方法可以大大降低管道腐蝕發(fā)生的概率。這種保護(hù)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要有兩種方式，一種是犧牲陽(yáng)極對(duì)陰極進(jìn)行保護(hù)，一種是附加電流的方式進(jìn)行保護(hù)，充分利用不同金屬的氧化還原特性進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)，從而減少作為陰極的管道發(fā)生氧化反應(yīng)的速率，有效緩解了管道被腐蝕的程度，同時(shí)提升了油氣輸運(yùn)管道的安全性、可靠性。

3.6 加強(qiáng)油氣儲(chǔ)運(yùn)管道監(jiān)測(cè)控制

為了全面做好油氣輸運(yùn)管道的防腐工作，除了對(duì)管道采取相關(guān)的防腐措施外，還應(yīng)當(dāng)注重利用科學(xué)方法對(duì)油氣管道進(jìn)行合理的監(jiān)測(cè)，掌握管道在輸運(yùn)油氣時(shí)的狀態(tài)，提取相關(guān)的性能參數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理分析以判斷管道的防護(hù)效果，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并采取有效措施，全面增強(qiáng)管道的防腐能力。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在油氣儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中管道的腐蝕現(xiàn)象是一項(xiàng)重要問(wèn)題，為確保管道安全應(yīng)采取有效措施進(jìn)行防腐保護(hù)，常用的措施有表面防護(hù)、內(nèi)襯防護(hù)、陰極保護(hù)等，各項(xiàng)防腐技術(shù)的合理應(yīng)用可以有效提升油氣輸運(yùn)管道的防腐能力，另外應(yīng)加強(qiáng)對(duì)管道的監(jiān)測(cè)監(jiān)控，以此掌握管道的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)解決發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，不斷提升管道的安全性能，各項(xiàng)防腐技術(shù)的進(jìn)步也在一定程度上推動(dòng)了油氣輸送項(xiàng)目的發(fā)展。