油氣集輸管道腐蝕與防腐措施研究

王學(xué)芳 孟凡紅 成云英

【摘 要】隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與能源的需求，油氣消耗日益增多，其中以油氣集輸領(lǐng)域?yàn)槔Ｎ覈呀?jīng)建設(shè)有西氣東輸、川氣東送等大規(guī)模管道工程，油氣集輸工程涉及學(xué)科多，技術(shù)交叉性強(qiáng)，需要設(shè)計(jì)、施工、安全、質(zhì)量等多方位工種協(xié)同合作。其中在油氣集輸管道運(yùn)行維護(hù)階段，腐蝕性控制是相關(guān)技術(shù)人員的工作重點(diǎn)。

【關(guān)鍵詞】腐蝕機(jī)理；防腐措施

1油氣集輸管道腐蝕機(jī)理

油氣集輸管道的主要作用就是對油氣進(jìn)行運(yùn)輸，油氣在運(yùn)輸過程中含有H 2S、CO 2、凝析油和地層水等，這些介質(zhì)對油氣集輸管道具有非常嚴(yán)重的腐蝕作用，嚴(yán)重影響了油氣運(yùn)輸?shù)陌踩?，這就需要我們對油氣集輸管道的防腐做出一定的措施。但是由于油氣田的不同特點(diǎn)，其腐蝕環(huán)境和腐蝕物質(zhì)也有所不同，腐蝕機(jī)理以及腐蝕形態(tài)等較為復(fù)雜，所以防腐措施的采用不能一概而論，需要根據(jù)不同的油氣田特點(diǎn)進(jìn)行防腐措施的選擇和應(yīng)用。在集輸管線的運(yùn)輸過程中常見的介質(zhì)往往是混合的多相流介質(zhì)，大量的運(yùn)輸對于內(nèi)壁的腐蝕更為嚴(yán)重，所以管內(nèi)的腐蝕尤為重要，為了保障能源的有效供應(yīng)和安全運(yùn)輸必須對集輸管線的防腐措施進(jìn)行研究和科學(xué)的選用。在管道腐蝕與防護(hù)工程領(lǐng)域筆者在此將其分為管道內(nèi)腐蝕和外腐蝕兩種。

（1）電化學(xué)腐蝕。由于油氣管道常采用管溝填埋方式進(jìn)行鋪設(shè)，由于土壤環(huán)境的酸堿性、含水率、氯離子等不同因素的影響，會誘導(dǎo)金屬材質(zhì)的管道產(chǎn)生離子偏離，最終形成電化學(xué)腐蝕。以管道內(nèi)腐蝕情況下的電化學(xué)腐蝕情況為例，因?yàn)榭紤]到油氣流動時(shí)需要克服其粘次阻力的影響，所以必須保證管道內(nèi)壁的光滑性，通常在管道內(nèi)壁都會進(jìn)行過電鍍處理，而電鍍層有陰極和陽極之分，通過外加電流進(jìn)行電鍍層電極電勢高低關(guān)系進(jìn)行離子誘導(dǎo)從而防腐。但是電鍍層會因?yàn)樵透g或者管道外部機(jī)械性損壞而脫落，并且在油氣流動時(shí)會產(chǎn)生一定的靜電，再加上外部土壤環(huán)境下的電化學(xué)腐蝕影響會產(chǎn)生交互作用，嚴(yán)重腐蝕管網(wǎng)。

（2）縫隙腐蝕。由于管網(wǎng)建設(shè)過程中需要運(yùn)用不同的金屬和非金屬材料進(jìn)行焊接或者緊固，而在焊接過程中還會產(chǎn)生氣孔、螺母緊壓面、法蘭連接面等縫隙，加之不同土壤環(huán)境下的SRB細(xì)菌吸附和電化學(xué)腐蝕影響，很容易在縫隙處形成腐蝕層或者生物垢，影響管網(wǎng)完整性。

（3）應(yīng)力腐蝕。應(yīng)力腐蝕可能是油氣集輸管道金屬內(nèi)部的殘余應(yīng)力，也很有可能是油氣集輸管道外加應(yīng)力，它是一種由于特定腐蝕介質(zhì)與拉應(yīng)力共存的過程中所出現(xiàn)的腐蝕破裂。殘余應(yīng)力可能是由于管道金屬材料體積變化引起的，也可能是管道金屬材料升溫后冷卻降溫不均勻引起的，也有可能是由于加工制造的過程中所出現(xiàn)的形變，還有可能是由于冷縮配合、螺栓緊固、鉚合作用所引起的應(yīng)力。危險(xiǎn)應(yīng)力的集聚會導(dǎo)致裂縫撕裂和連接法蘭處的偏離移位，從而產(chǎn)生縫隙腐蝕等次生災(zāi)害。

2有效防腐措施

（1）強(qiáng)化管道應(yīng)力核算。管道建設(shè)之初設(shè)計(jì)方應(yīng)該對穿越地帶環(huán)境、河流、電氣化鐵路、水文地質(zhì)等參數(shù)進(jìn)行收集。選用合適管線鋼，并在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上對不同管徑下的管道進(jìn)行應(yīng)力核算，計(jì)算出拐點(diǎn)架空、法蘭盤連接細(xì)則等一系列應(yīng)力消除方案，防止因?yàn)樵O(shè)計(jì)而導(dǎo)致的應(yīng)力損壞。

（2）復(fù)合涂層外防腐。當(dāng)前管道建設(shè)完畢后需對其表面進(jìn)行防銹漆、磁粉漆等一系列涂裝防腐。但鑒于工程完備性，提出可在防銹漆涂裝完畢后首先進(jìn)行聚乙烯膠粘帶纏繞絕緣，防止電化學(xué)腐蝕的發(fā)生，然后進(jìn)行石油瀝青涂抹，防止SRB細(xì)菌等一系列土壤有害微生物影響。如若遇到低溫環(huán)境還可在以上工作后進(jìn)行硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料包裹，進(jìn)行管道保溫和環(huán)境隔離，形成多次復(fù)合型涂層防護(hù)，充分保障管道運(yùn)行安全。

（3）加注緩蝕劑。內(nèi)防腐工作可以在管道施工時(shí)進(jìn)行內(nèi)鍍膜處理，但是鍍層會因?yàn)樵透g或者管道外部機(jī)械性損壞而脫落，并且在油氣流動時(shí)會產(chǎn)生一定的靜電，在加上外部土壤環(huán)境下的電化學(xué)腐蝕影響會產(chǎn)生交互作用。所以管道運(yùn)行過程中應(yīng)進(jìn)行每年的例行檢查和清管作業(yè)。并且在管道運(yùn)行過程中進(jìn)行緩蝕劑加注，充分提高管線鋼抗腐蝕性能，延長管道壽命。但由于緩蝕劑一次性用量較大，且價(jià)格較貴，所以緩蝕劑加注應(yīng)結(jié)合管線清管與其他維護(hù)性防腐措施進(jìn)行運(yùn)用，在經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)框架下運(yùn)行。

（4）陰極保護(hù)。針對發(fā)生于管道工程運(yùn)行過程全區(qū)間的電化學(xué)腐蝕，在管道工程建設(shè)時(shí)應(yīng)進(jìn)行陰極保護(hù)站點(diǎn)和保護(hù)樁的建設(shè)。特別是在河流和電氣化鐵路穿越處應(yīng)格外加強(qiáng)防護(hù)，杜絕電化學(xué)腐蝕的發(fā)生。陰極保護(hù)在當(dāng)前管道工程防腐中運(yùn)用較多，且效果較好，極具經(jīng)濟(jì)性。易維護(hù)，易和其他防腐措施進(jìn)行復(fù)合型使用。下步應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)工藝和設(shè)備的研究。

3結(jié)束語

綜上所述，油氣集輸管道的運(yùn)行需要日常性維護(hù)和平時(shí)操作的正常巡檢。尤其在管道防腐領(lǐng)域，應(yīng)針對性分析管道內(nèi)、外腐蝕性機(jī)理，將防腐措施和方案貫徹于管網(wǎng)設(shè)計(jì)、施工、使用和后期維護(hù)全階段。有針對性制定經(jīng)濟(jì)科學(xué)的防腐措施，全方位使用復(fù)合涂層外防腐、加注緩蝕劑、陰極保護(hù)等防腐措施，保證油氣集輸管道長治久安的運(yùn)行。

作者簡介：

王學(xué)芳―大慶油田采油七廠二礦葡二聯(lián)合站，集輸工技師，專長集輸實(shí)操培訓(xùn)

孟凡紅，大慶油田采油七廠二礦，集輸工技師，專長集輸實(shí)操培訓(xùn)

成云英，大慶油田采油七廠二礦，集輸工技師，專長集輸實(shí)操培訓(xùn)

（作者單位：大慶油田有限責(zé)任公司第七采油廠）