埋地油氣管道腐蝕機(jī)理研究及防護(hù)

晁健(吉林石油集團(tuán)有限責(zé)任公司建設(shè)公司)

在石油化工行業(yè)，石油開采并生產(chǎn)之后的另一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是油氣的集中與輸送，因?yàn)樗鼘τ谠偷馁|(zhì)量以及所帶來的經(jīng)濟(jì)效益會產(chǎn)生很大的影響。而油氣的集中與輸送過程非常容易出現(xiàn)腐蝕問題，這是因?yàn)樵谟吞锏拈_采工作進(jìn)入到中后期之后，采出液中的綜合含水率就會慢慢升高，其中氯離子含量以及礦化度都會隨之上升，另外，油氣中所含的硫化氫、二氧化碳以及微生物等也會產(chǎn)生相互作用，因此使得輸送油氣的管道受到腐蝕。這種情況產(chǎn)生的還只是內(nèi)腐蝕，土壤、微生物以及電流、高溫的影響還會腐蝕埋地油氣管道的外部。因此，油氣管道的腐蝕與防護(hù)方法的探究已經(jīng)成為石油開采行業(yè)必須重視的問題。

一、油氣管道腐蝕影響因素的分析

1.土壤因素

土壤所引起的油氣管道腐蝕多是由于其與埋在地下的金屬管線之間發(fā)生了電解質(zhì)反應(yīng)，這也是油氣管道發(fā)生外部腐蝕最主要的原因。土壤是由固、氣、液組成的一個多相混合體系，其透氣性與含水性為電化腐蝕提供了環(huán)境。

2.管道防腐層

埋地油氣管道的外部通常都會包裹上防腐層來隔絕鋼管與腐蝕介質(zhì)的接觸。但受到很多因素的影響有時候防腐層會出現(xiàn)破損的情況，并且其也會隨著使用時間的延長而逐漸發(fā)生老化、龜裂的情況，如果沒有及時發(fā)現(xiàn)的話就會使得土壤中的介質(zhì)由破損處滲入管道外壁而發(fā)生腐蝕。

3.管道材料

對于埋地油氣管道來說，管道的材料對腐蝕也會產(chǎn)生比較大的的影響。首先，管道材料所具備的化學(xué)穩(wěn)定性會增強(qiáng)其抗腐蝕能力，因此管道材料的化學(xué)穩(wěn)定性越高，其受到的腐蝕影響就會越小。其次，管道材料金屬成分中的合金也會影響其耐腐蝕性，單相合金的耐腐蝕性比多相合金要好。再次，合金處理方式的不同也會影響其抗腐蝕性，一般正火組織的耐腐蝕性比退火組織的要好。最后，材料表面越光滑，其耐腐蝕性也會更好。

二、腐蝕機(jī)理

埋地油氣管道的腐蝕機(jī)理主要有三種，分別是物理、化學(xué)以及電化學(xué)腐蝕。油氣管道表面所接觸的介質(zhì)不一樣，腐蝕的機(jī)理也會不一樣。物理腐蝕主要是由溶解作用導(dǎo)致的，當(dāng)固體金屬與熔融金屬接觸時就會產(chǎn)生金屬開裂或是溶解。由于化學(xué)腐蝕只涉及到單純的氧化還原反應(yīng)，因此發(fā)生腐蝕的過程不會有電流產(chǎn)生。油氣管道發(fā)生化學(xué)腐蝕的機(jī)理為：管道的金屬材質(zhì)與空氣中的氯氣、二氧化硫、硫化氫以及氧氣等介質(zhì)接觸以后就會產(chǎn)生氯化物、氧化物以及硫化物等具有腐蝕性的物質(zhì)粘附在金屬表面形成一層膜，這層膜的性質(zhì)對于金屬被腐蝕的速度起到?jīng)Q定性作用。但是在金屬材質(zhì)發(fā)生腐蝕的時候，化學(xué)腐蝕一般是不會單獨(dú)發(fā)生的，而是伴隨著電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕就是金屬與電解質(zhì)溶液之間發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生原電池的過程，反應(yīng)中有電流產(chǎn)生。原電池陽極發(fā)生的是氧化反應(yīng)，會放出電子，而陰極上得到的電子與電解液中的氧化劑發(fā)生還原反應(yīng)。

三、腐蝕防護(hù)措施

1.使用化學(xué)藥劑防腐

用于化學(xué)防腐的藥劑主要有緩蝕劑、殺菌劑以及降粘劑等。緩蝕劑的應(yīng)用有一定的特定性，反應(yīng)機(jī)理不同使用的緩蝕劑也會不同。緩蝕劑是通過沉淀反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)以及吸附作用等在油氣管道的外部形成一層保護(hù)膜來阻擋外界腐蝕介質(zhì)與管道金屬接觸。這種防腐方法的適用范圍比較廣，功能強(qiáng)并且成本比較低；殺菌劑主要應(yīng)用于由微生物所引起的腐蝕問題，因此在埋地油氣管道微生物聚集的地方可以通過殺菌劑來進(jìn)行防腐，效果非常明顯；降粘劑的防腐原理就是縮短流體在油氣管道中的通過時間，這樣就可以減少流體中所含物質(zhì)與管道內(nèi)壁的接觸時間，其主要用于原油的運(yùn)輸過程。

2.在管道外壁上包裹防腐涂層

防腐涂層有內(nèi)、外兩種，在管道外壁上包裹防腐涂層是隔絕管道與土壤環(huán)境接觸的最基本方法。用于涂層的材料主要有環(huán)氧煤瀝青、聚乙烯膠帶、石油瀝青、熔結(jié)環(huán)氧粉末等，目前使用得比較多的是聚氨酯泡沫夾克，它被廣泛的應(yīng)用到埋地保溫油氣管道的防腐過程中，并且有著不錯的效果。

3.運(yùn)用陰極保護(hù)技術(shù)進(jìn)行防腐

陰極保護(hù)法分為兩種，分別是強(qiáng)制電流保護(hù)法和犧牲陰極法。陰極保護(hù)法通常用于口徑較大的長輸油氣管道。向油氣集輸管道中通入一定大小的直流電，這樣原本處于電化學(xué)陽極的管道就會轉(zhuǎn)變成陰極，電位差就逐漸消失，因而破壞了電化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生環(huán)境。在實(shí)際的操作過程中需要在絕緣接頭位置裝上接地電池來防止雷擊。陰極保護(hù)技術(shù)是一項(xiàng)非常經(jīng)濟(jì)和有效的措施，不僅有著操作簡單、投入少等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用到埋地油氣管道的防腐工作中以后還能延長管道的使用壽命。

4.使用非金屬管

在油氣管道的腐蝕問題中，其金屬材質(zhì)占了其中一部分原因。因此，其防腐工作也可以嘗試從更換管道材料著手，通過使用穩(wěn)定性能更好的材料來增強(qiáng)器抗腐蝕能力。玻璃管材的質(zhì)量非常輕，并且不容易結(jié)垢、表面光滑、耐用，因此可以考慮應(yīng)用玻璃管材，只是這種材料的強(qiáng)度不高，因此容易發(fā)生破損問題，應(yīng)用的時候需要將這個因素考慮進(jìn)去。尼龍管除了擁有玻璃管的優(yōu)點(diǎn)之外，耐磨性能也更好，但是花費(fèi)會很高。而鋼骨架負(fù)荷管材不僅各項(xiàng)性能均達(dá)標(biāo)，而且可以雙面防腐，絕熱性能也較好，值得大力推廣。

結(jié)束語

由于埋地油氣管道所處的環(huán)境比較復(fù)雜，并且其輸送的流體也不盡相同，因而其防腐方法也需要根據(jù)實(shí)際情況認(rèn)真考慮。為了防止由于防護(hù)涂層的破損而導(dǎo)致腐蝕問題，需要對埋地油氣管道進(jìn)行監(jiān)控或是定期的檢查。此外，使用化學(xué)藥劑防腐、在管道外壁上包裹防腐涂層、運(yùn)用陰極保護(hù)技術(shù)進(jìn)行防腐、使用非金屬管等防腐措施的正確應(yīng)用可以達(dá)到很好的效果?？傊?，埋地油氣管道的防腐工作直接影響到油田的經(jīng)濟(jì)效益和安全性，相關(guān)部門需要給予足夠的重視，只有這樣才能促進(jìn)我國石油開采行業(yè)的蓬勃發(fā)展。

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