中原油田某注水管線改造工程管材防腐形式比選

王華艷

摘 要 注水管線使用壽命與管材的內(nèi)、外防腐形式息息相關(guān)，通過(guò)對(duì)幾種內(nèi)防腐形式的耐腐蝕性能、連接形式、應(yīng)用情況、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及存在風(fēng)險(xiǎn)等因素進(jìn)行對(duì)比，最終選取性?xún)r(jià)比較高的厚漿型環(huán)氧玻璃鱗片內(nèi)防鋼管，外防采用外防腐選用三層PE為本管道工程站外管線的主要外防腐層，同時(shí)局部應(yīng)用防腐性能更好，造價(jià)相對(duì)較高的內(nèi)鍍鎢合金管做試驗(yàn)段，為今后類(lèi)似項(xiàng)目管材選取提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞 內(nèi)防腐形式 注水管線 污水水質(zhì) 管材性能比較

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ637 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 前言

本工程注水干線自1988年投入使用至今已經(jīng)有28年，原管線采用無(wú)縫鋼管，無(wú)內(nèi)防腐，外防采用加強(qiáng)級(jí)瀝青防腐。生產(chǎn)管網(wǎng)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，管線存在不同程度腐蝕、老化問(wèn)題，導(dǎo)致頻繁穿孔，造成大面積的污染，管段滲漏后無(wú)法及時(shí)修復(fù)或修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)給油田生產(chǎn)造成較大損失，對(duì)周邊居民造成較大安全隱患，因此為消除安全隱患，達(dá)到安全生產(chǎn)的目的，對(duì)注水管線進(jìn)行更新是十分有必要的。

1 管材內(nèi)防形式比選

為防止管線腐蝕，延長(zhǎng)使用壽命，對(duì)以下五種內(nèi)防形式進(jìn)行比選。在勝利油田腐蝕最嚴(yán)重的區(qū)塊之一即動(dòng)心采油廠廣利聯(lián)合站，建立了中國(guó)石油行業(yè)第一個(gè)技術(shù)管道防腐技術(shù)中試基地，對(duì)非金屬管道玻璃釉?xún)?nèi)襯管等5種非金屬管道進(jìn)行了為期一年的中試應(yīng)用，并對(duì)應(yīng)用后的管道進(jìn)行了解剖試驗(yàn)，廣利聯(lián)合站集輸介質(zhì)成分及生產(chǎn)工況見(jiàn)表1。

管道中試應(yīng)用后的現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)為玻璃釉?xún)?nèi)襯管表面出現(xiàn)麻點(diǎn)，失去原有光澤，局部表面有明顯腐蝕破壞痕跡，結(jié)垢嚴(yán)重；解剖管道微觀分析評(píng)價(jià)結(jié)果為玻璃釉?xún)?nèi)襯管表面出現(xiàn)較多的微裂痕，玻璃體發(fā)生粉花并開(kāi)始脫落，腐蝕較嚴(yán)重。內(nèi)襯不銹鋼管（雙金屬?gòu)?fù)合管）（DN15～DN600）主要用于高溫、高壓、高硫、高含氯和高含二氧化碳介質(zhì)。雙金屬?gòu)?fù)合管由外基管和內(nèi)襯層構(gòu)成。外基管主要為碳鋼，內(nèi)襯層主要為奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、雙相不銹鋼、銅基合金、鎳基合金、鈦及其合金等，內(nèi)襯不銹鋼管基管強(qiáng)度高，剛性打，承壓能力穩(wěn)定，抗沖擊大，高礦化度工況內(nèi)襯層腐蝕性能較好，但是造價(jià)高，為普通耐蝕存材的40%-50%，多用于酸性環(huán)境的工藝管線，且本工程水質(zhì)腐蝕組分主要是氯離子57927mg/L，經(jīng)驗(yàn)表明對(duì)于氯離子高的水質(zhì)，不銹鋼管不耐腐蝕；且雙金屬?gòu)?fù)合管連接時(shí)，往往需要焊接，而內(nèi)襯材質(zhì)（雙相不銹鋼、鎳基合金等）極難焊接，并且存在多層焊，焊接接頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，焊縫是管道的薄弱部位，對(duì)于本工程埋地注水管線，法蘭連接無(wú)形又增加泄漏點(diǎn)，綜上本工程不采用內(nèi)襯不繡鋼管。

厚漿型環(huán)氧玻璃鱗片內(nèi)防鋼管玻璃鱗片防腐涂料是以耐蝕性能樹(shù)脂為主要成膜物，薄片狀的玻璃鱗片為骨科，配以各種添加劑組成的厚漿型涂料。內(nèi)鍍鎢合金鋼管是在鋼管內(nèi)壁鍍滲鎢基非晶態(tài)合金層，形成防腐涂層，鎢合金鍍層由A、B、C三層結(jié)構(gòu)組成。通過(guò)工藝控制，A層為柱狀結(jié)晶，B層為層狀結(jié)晶，C層為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)，且各層電極電位C>A>B，由于結(jié)晶不同，柱狀空隙與片狀空隙不易重合在一點(diǎn)上，孔隙率減小，腐蝕的幾率下降。如果鍍層被破壞，在腐蝕的環(huán)境中，因B層電位最低，作為陽(yáng)極，造成B層的橫向腐蝕，先B層發(fā)生保護(hù)性腐蝕，后A層發(fā)生腐蝕，有效保護(hù)機(jī)體，所以鎢合金ABC結(jié)構(gòu)具有明顯的抗腐蝕性能。另外，鎢合金鍍層均勻，表面光潔度0.2-0.4 m，可有效降低管內(nèi)介質(zhì)及已腐蝕表面造成的區(qū)域紊流，從而避免因局部流體飽和度增大產(chǎn)生的結(jié)垢現(xiàn)象發(fā)生。

內(nèi)鍍鎢合金管在高溫高壓環(huán)境下耐CO2、H2S腐蝕；防結(jié)垢性能優(yōu)異；附著力性能優(yōu)異；鎢合金防腐管道采用絲扣連接或者環(huán)套連接，施工便捷，安裝更加方便、低耗、高效。中原油田平均礦化度高，內(nèi)鍍鎢合金管在中原油田P1-46井于2011年9月應(yīng)用鎢合金管，至2012年11月提井檢驗(yàn)，連續(xù)使用14個(gè)月的的物合劑防腐管無(wú)較強(qiáng)腐蝕、結(jié)構(gòu)現(xiàn)象，而之前普通鋼管使用周期為4個(gè)月，大大提高了使用壽命。但是注水管線中采用內(nèi)鍍鎢合金管的應(yīng)用實(shí)例年限較短，尚需論證。

2 鋼管外防

本工程原用注水干線采用普通石油瀝青防腐涂層外防，該防腐形式具有施工簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、修復(fù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，在過(guò)去油田管線施工中被普遍應(yīng)用。但隨著長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，該防腐形式在鹽堿地區(qū)尤其是高含水區(qū)域，有剝離和吸水現(xiàn)象，加劇管線腐蝕老化速度。

結(jié)合國(guó)內(nèi)目前施工現(xiàn)狀以及防腐層的綜合性能、涂敷作業(yè)的簡(jiǎn)便性、經(jīng)濟(jì)性等因素，經(jīng)綜合比較，初步確定本工程注水管線外防腐層采用三層PE防腐涂層。補(bǔ)口采用無(wú)溶劑液體涂料+熱收縮帶。熱煨彎管外涂層采用無(wú)溶劑液體環(huán)氧涂料+熱收縮纏繞帶。

選用三層PE為本管道工程站外管線的主要外防腐層，主要是因?yàn)樗哂协h(huán)氧粉末和聚乙烯防腐層的雙重優(yōu)點(diǎn)，各項(xiàng)綜合性能比較優(yōu)異，而且其抗沖擊性能尤為突出，防腐層絕緣電阻很高，防腐層質(zhì)量較好。目前國(guó)內(nèi)已有多家三層PE防腐層的生產(chǎn)加工廠家，生產(chǎn)能力和材料來(lái)源比較穩(wěn)定，防腐層價(jià)格適中，并且該防腐層的補(bǔ)口方式操作比較簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，易于實(shí)施。

3 總結(jié)

防腐性能涉及到使用壽命，管材造價(jià)涉及到工程投資，綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)選取性?xún)r(jià)比最高的管材，本工程注水管線采用厚漿型環(huán)氧玻璃鱗片內(nèi)防鋼管，外防腐選用三層PE為本管道工程站外管線的主要外防腐層，同時(shí)考慮采用局部采用內(nèi)鍍鎢合金管試驗(yàn)段，應(yīng)用一段時(shí)間后，厚漿型環(huán)氧玻璃鱗片內(nèi)防鋼管與內(nèi)鍍鎢合金管做對(duì)比，為以后的類(lèi)似項(xiàng)目管材選取提供參考。