關(guān)于輸油管道陰極保護(hù)防腐技術(shù)的探析

摘 要：現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，離不開(kāi)石油，石油在社會(huì)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用越來(lái)越大，而輸油管道是否運(yùn)行良好，直接影響到石油的傳輸效果與質(zhì)量。管道防腐技術(shù)越來(lái)越受到重視，在近些年來(lái)，管道技術(shù)與能力有了全面的提升，通過(guò)創(chuàng)新與發(fā)展，新的陽(yáng)極保護(hù)材料、強(qiáng)制電流儀器和防腐涂料等等新技術(shù)得到廣泛使用。文章主要通過(guò)對(duì)輸油管道陰極保護(hù)防腐技術(shù)的分析，全面論述了國(guó)內(nèi)外輸油管道防腐現(xiàn)狀和問(wèn)題，進(jìn)一步提出了陽(yáng)極材料、強(qiáng)制電流法和附加涂層等措施。

關(guān)鍵詞：管道；防腐；陰極保護(hù)；材料

前言

經(jīng)濟(jì)建設(shè)不斷深入，石油開(kāi)采和使用也不斷增加，我國(guó)輸油管道也得到了快速發(fā)展，管道數(shù)量不斷增加，跨國(guó)干線直接影響著國(guó)際國(guó)內(nèi)的用油質(zhì)量，為了保證管道運(yùn)行良好，防腐問(wèn)題引起相關(guān)部門(mén)科研人員的重視。通過(guò)管道輸油是一種常見(jiàn)的原油運(yùn)輸方式，原油源源不斷的輸送到各地區(qū)，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供強(qiáng)大動(dòng)力。近年來(lái)，在管道運(yùn)行中，不斷出現(xiàn)事故，主要問(wèn)題則出現(xiàn)在管道近觀到腐蝕影響，這種情況導(dǎo)致的管道問(wèn)題占問(wèn)題總量的三分之一。導(dǎo)致管道受到腐蝕的成因較多，多數(shù)是環(huán)境惡劣造成的，輸油管道在通過(guò)環(huán)境惡劣的區(qū)域，其周邊土壤性質(zhì)不同，多數(shù)是含鹽、含水，因?yàn)楣艿来嬖谝欢ǖ目紫?，土壤pH值就會(huì)對(duì)管道材料產(chǎn)生一定的影響，另外，管道原油還含有CO2、H2S等流態(tài)不同的液體，長(zhǎng)期使用后，也會(huì)在一定程度上導(dǎo)致管道腐蝕和破壞，影響石油傳輸效果。

1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

腐蝕能夠嚴(yán)重破壞管道，對(duì)石油傳輸產(chǎn)生巨大的危害。腐蝕主要是因?yàn)榻饘偎幁h(huán)境導(dǎo)致的，環(huán)境存在導(dǎo)電現(xiàn)象，在長(zhǎng)期使用中，會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，這就是通常所說(shuō)的破壞性侵蝕。那么，在管道使用過(guò)程中，產(chǎn)生腐蝕的成因較多，通過(guò)歸納成因主要表現(xiàn)如下：一是管道自身性質(zhì)原因。管道的材質(zhì)是關(guān)鍵，不同的材質(zhì)會(huì)產(chǎn)生不同程度的腐蝕，管道選料非常重要，不同的材質(zhì)在不同的環(huán)境下，也會(huì)出現(xiàn)不同的影響。二是所處土壤環(huán)境的原因。不同的環(huán)境會(huì)出現(xiàn)不同的土壤，土壤對(duì)管道的影響也較大，由于地形不同，會(huì)出現(xiàn)土壤的潮濕現(xiàn)象，如果管道處在懸空狀態(tài)，則在應(yīng)力腐蝕下出現(xiàn)嚴(yán)重影響，導(dǎo)致土壤電阻率不斷降低。三是施工不當(dāng)原因。由于施工技術(shù)與水平不同，在進(jìn)行施工時(shí)，輸油管道深埋地下處理不當(dāng)，有一些管道防腐層在安裝前就受到了一定程度的破壞，那么，在放入地下時(shí)，在安裝過(guò)程中就出現(xiàn)了不合格管道，有一些施工單位和人員，責(zé)任心不強(qiáng)，技術(shù)能力不夠，出現(xiàn)了違規(guī)操作問(wèn)題，導(dǎo)致了管道應(yīng)力過(guò)分集中。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)的陰極保護(hù)技術(shù)已經(jīng)被認(rèn)可與推廣，在較大范圍內(nèi)得到全面的應(yīng)用。從我國(guó)管道腐蝕保護(hù)率上看，國(guó)內(nèi)僅為78.3%，而在西方和歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，陰極保護(hù)已經(jīng)進(jìn)入了規(guī)范化。

2 陰極保護(hù)防腐技術(shù)

陰極保護(hù)技術(shù)在近些年來(lái)不斷創(chuàng)新發(fā)展，其技術(shù)能力有了全面的提升，這項(xiàng)技術(shù)工作原理主要是在外加電流保護(hù)下的變壓器-整流器等電源運(yùn)轉(zhuǎn)模式，全面實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)數(shù)據(jù)采集與整理，做好綜合性的儲(chǔ)存、分析和應(yīng)用。

2.1 犧牲陽(yáng)極法

犧牲陽(yáng)極材料保護(hù)的方法，主要是用陽(yáng)極材料替換管道、設(shè)備金屬，把還原性非常好的金屬當(dāng)成陽(yáng)極，這樣就能和管道構(gòu)成良好的銜接，形成原電池，這樣在使用過(guò)程中，陽(yáng)極材料就會(huì)產(chǎn)生氧化，不斷減少和消耗，從而延長(zhǎng)了管道、設(shè)備年限，確保管道具備穩(wěn)定性。陽(yáng)極材料較為廣泛，主要由陽(yáng)極和輔助陽(yáng)極材料構(gòu)成，當(dāng)前，先進(jìn)的技術(shù)較多，常用的陽(yáng)極材料主要是Mg-Mn、Mg-Al、Zn-Sn、Zn-Hg和AI-Zn-In合金等；很多材料都可以用做輔助陽(yáng)極材料，最新的主要是氧化鐵、鋁銀合金、鍍鉑鈦、混合金屬氧化物等。不同的材料有不同的功能，其中，合金里面鎂的密度較少、電位比較低、極化效率小，非常適合土壤內(nèi)工作；鋅合金陽(yáng)極腐蝕程度弱、極化效率高、壽命比較長(zhǎng)，一般是用于酸性和堿性土壤；鋁電位處于鎂和鋅間，表面易鈍化，通常與Zn-Al、Al-Hg合金形式起到作用。雖然陽(yáng)極材料不斷更新改善，但是從整體上看，陽(yáng)極材料還有一定的弊端無(wú)法得到有效解決，主要表現(xiàn)是：自身調(diào)節(jié)能力不足；特殊環(huán)境出現(xiàn)極性逆轉(zhuǎn)；輔助陽(yáng)極氣阻值略高；屏蔽時(shí)會(huì)影響陰極保護(hù)。

2.2 強(qiáng)制電流法

這種方法主要是利用恒電位儀起到作用，讓電流一次性通過(guò)陽(yáng)極，進(jìn)入到管道并速出土壤，產(chǎn)生流動(dòng)進(jìn)入到金屬管道內(nèi)，然后，再由連接到管道的陰極電路形成強(qiáng)大的匯流，推動(dòng)到恒電位儀處，這樣就會(huì)使數(shù)值出現(xiàn)一定的變動(dòng)，電位穩(wěn)定到控制電位范圍之內(nèi)，確保通電點(diǎn)電位穩(wěn)定不產(chǎn)生大的變動(dòng)，這樣才能起到改變陰極電位的作用，從而實(shí)現(xiàn)了陰極保護(hù)功能。通過(guò)強(qiáng)制電流法能夠產(chǎn)生巨大的保護(hù)電流，這種方式保護(hù)距離較長(zhǎng)、方便調(diào)節(jié)電流及電壓，所以在許多地方均能得到利用，使用范圍非常廣泛，這類(lèi)方法適用長(zhǎng)輸油管道和管地電位變化超越犧牲陽(yáng)極保護(hù)能力的情況，能起到良好的保護(hù)作用。強(qiáng)制電流法主要是指外加電流對(duì)金屬極化曲線形成改變，這樣通過(guò)系統(tǒng)分析，達(dá)到降低電化學(xué)腐蝕的良好效果，這種方法較為復(fù)雜，操作起來(lái)較難把握，特別是與陽(yáng)極材料相比，需要嚴(yán)格的進(jìn)行控制才能起到良好效果。要想完全實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)，需要注意如下幾個(gè)方面：對(duì)電壓做好介定；保證回路電阻定量分析；輔助陽(yáng)極個(gè)材料、距離等參數(shù)做好控制；科學(xué)選定好參比電極。強(qiáng)制電流法具備較明顯的優(yōu)勢(shì)，任何情況均可使用，對(duì)電壓變化形成可調(diào)；土壤電阻率對(duì)其無(wú)法形成較大的影響與限制；測(cè)試位置在進(jìn)行設(shè)置時(shí)數(shù)量不多、測(cè)試儀安裝起來(lái)非常方便快捷。

2.3 附加絕緣層

輸油管道防腐是一項(xiàng)長(zhǎng)期工程，需要不斷研究與探索，以上兩種方法是常用方法，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)犧牲陽(yáng)極和強(qiáng)制電流法的創(chuàng)新，研究出了一種新型方法，主要是通過(guò)對(duì)管道表面熱處理、增加防腐涂層等方式，使防腐效果達(dá)到最好的效果，這種方式就是附加法。所以說(shuō)，要想達(dá)到完美的防腐作用，就一定要科學(xué)合理的選擇使用防腐涂層，如果選用不當(dāng)，不但不會(huì)達(dá)到防腐效果，而且還會(huì)導(dǎo)致管道表面腐蝕加劇的現(xiàn)象，嚴(yán)重的則會(huì)誘發(fā)另外的腐蝕，在進(jìn)行施工操作中，要嚴(yán)格技術(shù)管理，不能出現(xiàn)涂層施工不當(dāng)?shù)膯?wèn)題，否則會(huì)重疊整體的防腐效果。如果在傳輸過(guò)程中，管道外表面是干燥的，則不會(huì)出現(xiàn)電化學(xué)反應(yīng)，這樣的環(huán)境就很難出現(xiàn)腐蝕的問(wèn)題。涂漆防腐主要原理就是利用良性涂料進(jìn)行外涂，把現(xiàn)有的管線與土壤進(jìn)行隔離，通過(guò)陰極保護(hù)避免出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。這個(gè)過(guò)程中，涂層材料是關(guān)鍵，漆膜保護(hù)層管道表面與電解液發(fā)生接觸，漆膜對(duì)應(yīng)金屬就是第一個(gè)被腐蝕的，只有全面避開(kāi)管道表面腐蝕，才能起到陰極保護(hù)的作用。在進(jìn)行管道保護(hù)時(shí)，需要注意如下幾個(gè)問(wèn)題：一是不能把含鋅類(lèi)涂層用到奧氏體不銹鋼設(shè)備上，不但達(dá)不到效果，還會(huì)破壞原有表面；二是含鋅涂層鋅含量要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，如果不合格，則起到陰極保護(hù)作用；三是聚氨脂涂層在表面光滑的管道進(jìn)行外涂，避免對(duì)多孔、粗糙管道表面外涂，起不到效果；四是土壤酸堿性、含水量、原油性質(zhì)均對(duì)保護(hù)效果有影響，只有通過(guò)對(duì)不同問(wèn)題的具體分析，才能選擇使用更加合適的涂層材料。

3 結(jié)束語(yǔ)

選擇陰極保護(hù)時(shí)，一定要進(jìn)行綜合考慮，理論與實(shí)踐結(jié)合得出如下結(jié)論：一是材料腐蝕機(jī)理和管道材料要不斷研究，使腐蝕計(jì)算模型更加精準(zhǔn)，定量、定點(diǎn)防腐；二是根據(jù)環(huán)境的不同，需要注意電流大小、測(cè)試距離，避免出現(xiàn)大的測(cè)試誤差；三是深埋的輸油管道，一定要使用外加防腐絕緣層和陰極保護(hù)法聯(lián)合的方式；四是管道從施工到防腐需要從整體把握，科學(xué)設(shè)計(jì)防腐方案全面降低損失。

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