油氣集輸管道的腐蝕機(jī)理與防腐技術(shù)

朱國(guó)豐

摘要：油氣是一種十分不穩(wěn)定的物質(zhì)，在復(fù)合條件的情況下會(huì)產(chǎn)生爆炸，并且作為一種能源，如果發(fā)生泄露還會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的污染，這會(huì)導(dǎo)致能源的大量浪費(fèi)。對(duì)油氣集輸?shù)墓艿肋M(jìn)行防腐就成為保障油氣使用效率和保障油氣穩(wěn)定安全的重要措施。集輸管道使用一種特殊的復(fù)合材料，內(nèi)部和外部還會(huì)使用一體化防腐措施，其一般氛圍工廠統(tǒng)一生產(chǎn)和后期填涂的方式，但是無(wú)論采用哪一種方式進(jìn)行防腐，都要從安全的角度和防護(hù)的角度進(jìn)行考慮。

關(guān)鍵詞：油氣集輸;管道;腐蝕;機(jī)理;防腐技術(shù)

1.油氣集輸管道腐蝕的原因

油氣分別是石油和天然氣兩種能源物質(zhì)，它們作為大自然的產(chǎn)物，并且?guī)в幸欢ǖ幕瘜W(xué)物質(zhì)，本身就會(huì)對(duì)油氣管道網(wǎng)進(jìn)行腐蝕，在流經(jīng)管道網(wǎng)的過(guò)程中與管道壁的鋼鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以管道內(nèi)壁開(kāi)始產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。

油氣集輸管道由于體積和重量都十分巨大，被常年埋在土壤內(nèi)，地下的土壤潮濕并且也有部分化學(xué)物質(zhì)可以和油氣集輸管外壁產(chǎn)生反應(yīng)，導(dǎo)致油氣集輸管外壁也會(huì)產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的內(nèi)外腐蝕，管道的厚度將會(huì)越來(lái)越薄，極容易在進(jìn)行油氣運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中發(fā)生泄漏，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)產(chǎn)生爆炸的危險(xiǎn)。不同地方的泥土酸堿度不相同，對(duì)管道的腐蝕程度和腐蝕的速度也不相同，酸度過(guò)高的泥土比酸度中和的泥土更容易對(duì)管道造成嚴(yán)重腐蝕。

2.油氣集輸管道防腐技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

防腐蝕主要是根據(jù)腐蝕現(xiàn)象的規(guī)律和固有的機(jī)理進(jìn)行分析，通過(guò)使用相應(yīng)的辦法和制定防腐蝕計(jì)劃，我國(guó)在早期時(shí)就對(duì)油氣集輸管道的防腐進(jìn)行過(guò)探索。油氣集輸管道的防腐措施要依靠科技力量，防腐蝕措施要和油氣集輸管道設(shè)計(jì)相適應(yīng)，通過(guò)開(kāi)發(fā)出新的防腐蝕材料，不斷對(duì)鋼材防腐密度的升級(jí)來(lái)達(dá)到對(duì)油氣集輸管道防腐的效果。隨著數(shù)字化的不斷發(fā)展，在未來(lái)數(shù)字化技術(shù)也可以使用到油氣集輸?shù)墓艿乐腥?，?shí)現(xiàn)對(duì)管道腐蝕情況隨時(shí)進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)，保證油氣集輸管道的安全性，也保證油氣運(yùn)輸過(guò)程的順利。

3.油氣集輸管道外部防腐蝕的技術(shù)

3.1電鍍防腐

通常使用的電鍍防腐蝕技術(shù)有兩種形式。一種是陰極性鍍層，其含義是讓被保護(hù)的金屬電極小于陽(yáng)極性的電極。另一種是陽(yáng)極性鍍層，其原理和陰極性鍍層剛好相反。使用電極作為鍍層的主要原因是為了降低油氣在集輸管道傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的電解質(zhì)，通過(guò)在管道外壁使用電鍍防腐蝕技術(shù)，讓油氣在管道內(nèi)呈現(xiàn)出陰極或者陽(yáng)極的狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，它們會(huì)和外部的電鍍層發(fā)生反應(yīng)，使油氣在管道內(nèi)形成穩(wěn)定的狀態(tài)。外部使用電鍍層進(jìn)行防腐蝕，還是隔絕管道外部和土壤進(jìn)行過(guò)量接觸，防止土壤內(nèi)的電解質(zhì)與管道內(nèi)的油氣發(fā)生反應(yīng)，也放在土壤內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)和管道壁材質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致管道外壁產(chǎn)生腐蝕厚度變薄。電鍍防腐蝕技術(shù)還能使用在海底管道上，滿足海底運(yùn)輸油氣的需要，并且讓油氣運(yùn)輸?shù)男Ч谩?/p>

3.2防腐蝕涂層

防腐涂層顧名思義，就是在管道外部通過(guò)使用防腐試劑進(jìn)行涂抹，達(dá)到防腐蝕的效果。防腐涂層可以對(duì)土壤中的水和空氣進(jìn)行隔絕，對(duì)管道外壁具有很好的防腐效果。防腐涂層分為有機(jī)涂層、無(wú)機(jī)涂層和復(fù)合防腐涂層三個(gè)部分，有機(jī)涂層就是使用一些有機(jī)物涂抹到油氣集輸管的表面，通常使用的是瀝青和焦煤或橡膠，它們獲得途徑多，而且價(jià)格相比較其他方式較為便宜。無(wú)機(jī)涂層即為使用無(wú)機(jī)物對(duì)管道表面進(jìn)行涂抹，通常使用的材料是熱玻璃層和陶瓷層，不過(guò)此類涂層造價(jià)過(guò)高，使用的機(jī)會(huì)較少，我國(guó)對(duì)無(wú)機(jī)涂層的研究還不完整，涂層進(jìn)行的過(guò)程也十分復(fù)雜。復(fù)合涂層把無(wú)機(jī)涂層和有機(jī)涂層進(jìn)行完美結(jié)合，其產(chǎn)生的防腐蝕效果較好，基本可以滿足油氣集輸管道的正常需求，但是復(fù)合涂層的造價(jià)和無(wú)機(jī)涂層的造價(jià)幾乎相等。

4.油氣集輸管道內(nèi)部防腐蝕技術(shù)

4.1復(fù)合材料防管道腐蝕技術(shù)

傳統(tǒng)的鋼材作為油氣集輸管道的主要材料，因?yàn)闃O易腐蝕導(dǎo)致使用壽命短。復(fù)合材料是在傳統(tǒng)油氣集輸管網(wǎng)使用材料的基礎(chǔ)上發(fā)明出來(lái)，復(fù)合材料使用的不是單一鋼材，防腐蝕的效果十分明顯，復(fù)合材料管的構(gòu)成主要分為三個(gè)部分，外部由陶瓷結(jié)構(gòu)組成，內(nèi)部由鋼材組成，陶瓷和鋼材中間加有復(fù)合過(guò)度材料，這類結(jié)構(gòu)可以防止水汽的侵蝕，還有防止高溫和保持溫度均衡的效果。由于復(fù)合材料由高韌度性，在建設(shè)過(guò)程中較為方便，復(fù)合材料已經(jīng)在我國(guó)油田中開(kāi)始使用，根據(jù)油田的反饋效果來(lái)看，復(fù)合材料的防腐效果十分明顯。

4.2緩蝕劑防腐

油氣集輸管道一經(jīng)產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，隨著時(shí)間的推移腐蝕的面積會(huì)在原本的基礎(chǔ)上逐步擴(kuò)大。通過(guò)使用緩蝕劑進(jìn)行防腐，可以深入到腐蝕物的內(nèi)部，隔絕腐蝕層向更深擴(kuò)展，減緩腐蝕層化學(xué)反應(yīng)，對(duì)油氣集輸管道延長(zhǎng)壽命有很好的作用。緩蝕劑因?yàn)槠鋬r(jià)格低廉，不會(huì)對(duì)油氣集輸管道建設(shè)產(chǎn)生多余的費(fèi)用。因?yàn)榫徫g劑成分簡(jiǎn)單，操作起來(lái)十分簡(jiǎn)便，并且不同于其他防腐蝕措施的局限性，緩蝕劑不限地區(qū)和不同材質(zhì)的管道，適用性廣泛。目前我國(guó)的很多工業(yè)生產(chǎn)中也對(duì)緩蝕劑有廣泛的使用，是一種十分普遍的防腐蝕手段。緩蝕劑常見(jiàn)的有五種，可以將這五種緩蝕劑與水、氣和油進(jìn)行結(jié)合，并且還可以在現(xiàn)場(chǎng)和除硫劑、破乳劑等成分進(jìn)行混合，不會(huì)對(duì)緩蝕劑的效果產(chǎn)生影響。

4.3油氣集輸管道內(nèi)涂層防腐技術(shù)

目前我國(guó)使用的油氣集輸管道材料是烘烤型的耐腐蝕材料，使用常溫固化的方式形成耐酸的方式。樹(shù)脂類防腐材料在經(jīng)過(guò)高溫后，會(huì)附著在管道內(nèi)壁對(duì)防腐有較好效果，樹(shù)脂類防腐材料可以耐高溫和耐酸性，不同種類的樹(shù)脂在經(jīng)過(guò)高溫烤制后可形成不同效果，利用其不同特性可作為固化的特殊涂層，因其烤制后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且緊密，腐蝕物質(zhì)不易進(jìn)入鋼制的管道內(nèi)壁，發(fā)揮出真正的耐腐作用。管線內(nèi)部使用防腐涂層性價(jià)比相對(duì)較高，并且防腐的效果明顯。

4.4補(bǔ)口機(jī)補(bǔ)口技術(shù)

技術(shù)內(nèi)涂層補(bǔ)口機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的油氣集輸管道進(jìn)行連接，使用儀器對(duì)內(nèi)部的涂層情況進(jìn)行檢測(cè)和反饋。補(bǔ)口機(jī)目前應(yīng)用在管道防腐蝕方面已經(jīng)十分普遍，通過(guò)補(bǔ)口機(jī)在管道內(nèi)行走進(jìn)行檢測(cè)和除銹和修補(bǔ)涂層的工作，通過(guò)管道內(nèi)的機(jī)械車和管道外的監(jiān)控設(shè)備組成，機(jī)械車由可拆卸的活扣連接，可以在管道內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)和任意轉(zhuǎn)換形態(tài)，保持隨時(shí)定位和隨時(shí)噴涂的工作方式。由于現(xiàn)在的機(jī)械水平和自動(dòng)化設(shè)備發(fā)展的很快，已經(jīng)滿足油氣集輸管道應(yīng)用的要求，補(bǔ)口機(jī)可以適用大多數(shù)的油氣集輸管道，而且不要求油氣集輸管道的外部環(huán)境，通過(guò)分段式和遞進(jìn)式對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行防腐工作，滿足油氣集輸管道除銹的需要。

5.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，油氣集輸管道防腐的工作對(duì)保障油氣集輸管道意義重大。首先要弄清楚腐蝕原因，為了達(dá)到防腐的效果和達(dá)到應(yīng)該達(dá)到的要求改變一些存在的問(wèn)題。通過(guò)內(nèi)外兩種方式進(jìn)行一體化防腐，將防腐的質(zhì)量進(jìn)行管控，現(xiàn)場(chǎng)要進(jìn)行補(bǔ)口施工，通過(guò)使用防腐技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行有效防控，減緩油氣集輸管道發(fā)生特別是小口徑的管道，在小口徑管道內(nèi)容易腐蝕的地方使用防腐措施。在某些工程實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中要突破實(shí)際應(yīng)用中的局限性。