塔河油田非金屬管材應(yīng)用與認(rèn)識(shí)

韓陽(yáng)　張江江　羊東明

摘要：金屬腐蝕問(wèn)題嚴(yán)重影響塔河油田的正常生產(chǎn)，并可能造成極大經(jīng)濟(jì)損失。文章對(duì)比分析了金屬與非金屬管材的優(yōu)缺點(diǎn)，介紹了塔河油田在用的幾種非金屬管材應(yīng)用情況及主要失效原因，同時(shí)指出了非金屬管材使用時(shí)存在的一些問(wèn)題，并展望了非金屬管材在油田防腐方面的巨大應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：油田防腐；金屬腐蝕；非金屬管材

中圖分類號(hào)：TU991 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）14-0043-02

1 油田概況

西北油田分公司是中石化的第二大油田，所屬油氣田內(nèi)腐蝕環(huán)境十分惡劣，采出液具有“高CO2、高H2S、高CI-，低pH值”的“三高一低”特點(diǎn)，腐蝕帶來(lái)的直接損失和間接損失呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，各行各業(yè)由于腐蝕造成的損失約占國(guó)民生產(chǎn)總值的3%，而石油與石化行業(yè)尤為嚴(yán)重，約占到其產(chǎn)值的6%左右。

2 非金屬管應(yīng)用與失效情況

目前已應(yīng)用各類非金屬管材980.77km，約占油田集輸管線的15%，且應(yīng)用量逐年增加。目前非金屬管線敷設(shè)主要以經(jīng)驗(yàn)和規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)選材，沒(méi)有按照油田實(shí)際工況條件進(jìn)行適應(yīng)性試驗(yàn)和評(píng)價(jià)選擇，導(dǎo)致管材失效問(wèn)題較為突出，制約了非金屬管材推廣應(yīng)用。

2.1 非金屬管應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著腐蝕問(wèn)題的加劇，對(duì)非金屬管材的需求也逐步擴(kuò)大，截止到2012年12月底，塔河油田已建非金屬管線總長(zhǎng)度約980.77km，其中玻璃鋼管線長(zhǎng)度524.533，占總管線比例53.48%。

根據(jù)介質(zhì)特性、腐蝕環(huán)境、材料性能等特點(diǎn)，主要對(duì)應(yīng)用較廣的玻璃鋼、塑料復(fù)合管等非金屬管材等優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析。

2.1.1 玻璃鋼優(yōu)點(diǎn)為質(zhì)輕，抗腐蝕強(qiáng)，零件少，便于安裝，永久變形小，使用壽命長(zhǎng)，缺點(diǎn)為抗外力破壞性差，維修困難，存老化問(wèn)題，耐溫低，不適合DN400以上大口徑管道；連接方式手工糊制、螺紋承插膠接及O型圈承插連接。

2.1.2 塑料合金復(fù)合管優(yōu)點(diǎn)為適合注水及生活用水介質(zhì)，衛(wèi)生，無(wú)毒，安裝方便，造價(jià)低，缺點(diǎn)為耐溫性能差，抗沖擊能力差，連接方式為金屬轉(zhuǎn)換接頭承插膠接。

2.1.3 連續(xù)增強(qiáng)復(fù)合管的優(yōu)點(diǎn)是耐腐蝕性強(qiáng)，流體特性小，對(duì)接快，耐溫80℃，一次性施工長(zhǎng)度長(zhǎng)，缺點(diǎn)為脆性大，抗破壞性能力差，不易修復(fù)，連接方式為金屬轉(zhuǎn)換接頭法蘭連接。

2.2 非金屬管失效情況

由于種類多、廠家多，非金屬管材的性能和質(zhì)量參差不齊，導(dǎo)致在塔河油田使用時(shí)暴露出了一些失效問(wèn)題。2006年以來(lái)非金屬失效逐年增多，以接頭失效為主。至2013年非金屬管材在原油系統(tǒng)腐蝕頻次0.079次/公里，金屬腐蝕穿孔頻次0.265次/公里，是非金屬管材腐蝕刺漏的6倍；污水系統(tǒng)中非金屬管材發(fā)生腐蝕、刺漏頻次0.04次/公里，金屬發(fā)生腐蝕穿孔頻次2.33次/公里，是前者的約58倍。

3 塔河在用非金屬管材存在的主要問(wèn)題

3.1 選材問(wèn)題

目前，非金屬管線種類多，標(biāo)準(zhǔn)多，產(chǎn)品連接方式、施工工藝各異，問(wèn)題是哪種產(chǎn)品適用于哪種工況條件及如何選用性價(jià)最優(yōu)產(chǎn)品及施工工藝的問(wèn)題極大限制了非金屬管材在塔河油田的應(yīng)用，如非金屬管材在稠油區(qū)塊慎用。

3.2 適用性問(wèn)題

由于非金屬材質(zhì)本身承壓低，抗沖擊性及耐壓等差，因而使用環(huán)境受限。如塑料合金復(fù)合管適應(yīng)的輸送介質(zhì)溫度為-35℃～70℃，適用壓力≤3.5MPa，有些管線在應(yīng)用中溫度遠(yuǎn)高于它的適用溫度，所以超出適用溫度也是發(fā)生刺漏的原因，投產(chǎn)至今8區(qū)地面工程刺漏嚴(yán)重。

3.3 施工問(wèn)題

施工環(huán)節(jié)控制困難。非金屬管線在施工過(guò)程施工質(zhì)量受施工隊(duì)伍、環(huán)境、管溝、回填、道路、河流穿越等影響較大，施工難度大，時(shí)間長(zhǎng)。如螺紋部分清理不徹底，玻璃鋼與其他材質(zhì)連接時(shí)由于采用的是鋼制轉(zhuǎn)換接頭處，容易滲漏。

3.4 搶修或修復(fù)問(wèn)題

搶修或修復(fù)難度大。非金屬管材一旦發(fā)生刺漏，問(wèn)題嚴(yán)重。修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)、難度大，甚至有時(shí)需停產(chǎn)更換，部分稠油管線再生產(chǎn)時(shí)還需鹽水掃線。

4 非金屬管材失效特征及原因分析

4.1 金屬轉(zhuǎn)換接頭腐蝕刺漏失效

接頭是非金屬及其復(fù)合管的薄弱點(diǎn)。接頭處因?yàn)槭莾煞N不同的材質(zhì)，在此處主要存在的是靜電與集中腐蝕，造成腐蝕嚴(yán)重。

4.2 膠連接頭刺漏

由于接口依托粘結(jié)劑強(qiáng)度，施工時(shí)接口粘結(jié)劑進(jìn)雜質(zhì)或不均勻固化對(duì)管道接口強(qiáng)度影響大，溫度和風(fēng)沙天氣對(duì)管道施工均有較大的影響，施工控制不得當(dāng)易造成接頭刺漏。

4.3 長(zhǎng)期服役后承壓能力下降

在某些介質(zhì)條件下，有的非金屬管材甚至?xí)l(fā)生吸漲、溶蝕等降級(jí)現(xiàn)象，并導(dǎo)致失效。T820（K）單井管線介質(zhì)為重質(zhì)稠油，天然氣中高含H2S，該管線運(yùn)行6年后發(fā)生溶脹、降解，導(dǎo)致管線性能減弱，出現(xiàn)破裂。

4.4 外力破壞失效

玻璃鋼材質(zhì)脆，柔性差，抗沖擊能力差，極易受機(jī)械損傷導(dǎo)致爆管。2012年4月11日4區(qū)油閥組至一號(hào)聯(lián)集輸干線玻璃鋼管線被挖斷，造成原油泄漏，影響正常生產(chǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）非金屬材料由于非金屬材料的無(wú)極性，與大多數(shù)酸、堿鹽均不發(fā)生反應(yīng)，且在電化學(xué)腐蝕環(huán)境中很難發(fā)生失去外層電子的氧化反應(yīng)，在耐蝕性上比金屬材料具有先天優(yōu)勢(shì)。

（2）非金屬應(yīng)用還存在強(qiáng)度低、抗沖擊能力差、易破損、材質(zhì)脆性大、耐熱性差等方面的不足，非金屬管材的應(yīng)用需開展壓力等級(jí)、使用壽命、溫度、連接性能、環(huán)境相容性等方面適用性評(píng)價(jià)。

參考文獻(xiàn)

[1] 石仁委，龍媛媛.油氣管線防腐蝕工程[M].北京：中國(guó)石化出版社，2008：172-173.

[2] 李鶴林.石油管工程[M].北京：石油工業(yè)出版社，1999：66.

作者簡(jiǎn)介：韓陽(yáng)（1983—），男，供職于中石化西北油田分公司工程技術(shù)研究院，研究方向：油田腐蝕與防護(hù)工程技術(shù)；張江江（1983—），男，中石化西北油田分公司工程技術(shù)研究院助理工程師，碩士，研究方向：油氣田腐蝕防護(hù)。

（責(zé)任編輯：周 瓊）