石油天然氣管道的腐蝕與防護(hù)措施分析

摘 要：本文以管道防腐技術(shù)作為研究對(duì)象，分析石油天然氣管道內(nèi)壁與外壁的腐蝕原因，分別從涂層防護(hù)、陰極保護(hù)、電化學(xué)防腐以及補(bǔ)口技術(shù)防腐等方面闡述常見的管道防護(hù)措施。

關(guān)鍵詞：石油天然氣管道;管道腐蝕;防護(hù)措施

隨著各行業(yè)對(duì)石油天然氣資源需求量的提升，要求人們采取有效的防護(hù)措施做好石油天然氣管道的防腐蝕工作，了解管道材質(zhì)的影響因素，根據(jù)管道出現(xiàn)腐蝕問題的原因，采取針對(duì)性解決措施。

1 石油天然氣管道的腐蝕原因分析

1.1 管道外壁腐蝕原因

石油天然氣管道外壁發(fā)生腐蝕的原因，主要如下：①土壤腐蝕。管道直接與土壤接觸而產(chǎn)生腐蝕，土壤這一介質(zhì)十分復(fù)雜，土壤中含有氣液固三相物質(zhì)，部分物質(zhì)存在導(dǎo)電性。管道各處結(jié)構(gòu)不同，土壤內(nèi)會(huì)有微生物存在。土壤中如果孔隙度較大，孔隙內(nèi)就會(huì)有水分或氣體，與管道接觸時(shí)會(huì)腐蝕管道外壁。電化學(xué)腐蝕。土壤中含有導(dǎo)電溶液與雜亂電流，對(duì)管道產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕影響。微生物。土壤內(nèi)會(huì)有還原菌，將溶解的腐蝕性酸鹽轉(zhuǎn)為還原性酸溶液，使土壤酸堿度下降，酸性土壤與石油天然氣管道材料中的鐵產(chǎn)生反應(yīng)，加快外壁腐蝕速度;②大氣腐蝕。不同地區(qū)的石油天然氣管道因外界氣候環(huán)境差異，其腐蝕速率也會(huì)不同，大氣腐蝕與空氣氧分水分含量有關(guān);③海水腐蝕。海水成分復(fù)雜，是一種電解質(zhì)溶液，水中含鹽量高，鹽分會(huì)組成電解質(zhì)，對(duì)石油天然氣管道材質(zhì)產(chǎn)生腐蝕作用[1]。

1.2 管道內(nèi)壁腐蝕原因

管道內(nèi)壁腐蝕原因，主要如下：①?zèng)_刷腐蝕?；跊_刷和腐蝕的相互作用引發(fā)管道腐蝕，液體固體兩相流動(dòng)時(shí)管道內(nèi)壁腐蝕，流體中固相沖擊鋼鐵表面，加快腐蝕速度;②高溫高壓腐蝕、比如在采油采氣井中，地層深度越深，壓力與溫度就越高，高溫高壓環(huán)境下酸性物質(zhì)對(duì)管道內(nèi)壁的腐蝕速度就會(huì)加快。溫度升高會(huì)提高管道抗腐蝕能力，但管道也會(huì)因此加重腐蝕變化;③酸性氣體腐蝕。天然氣中含有酸性組分，在管道內(nèi)產(chǎn)生酸性環(huán)境，與管道保護(hù)膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使保護(hù)膜被破壞，進(jìn)而腐蝕管道內(nèi)壁。這種腐蝕也會(huì)產(chǎn)生原電池，給石油天然氣管道內(nèi)壁帶來氧化腐蝕。

2 石油天然氣管道的防護(hù)措施分析

2.1 涂層防護(hù)措施

常見的涂層防護(hù)技術(shù)主要如下：①煤焦油瓷漆涂層防護(hù)技術(shù)。將煤焦油經(jīng)過高溫分餾處理得到瀝青、煤粉以及餾分油等材料，這將作為管道涂漆的主要成分。將涂漆涂在管道表面可以提升管道絕緣性和抗菌性，將水分與管道外部阻隔，避免管道因潮濕而腐蝕。由于煤焦油會(huì)污染土壤環(huán)境，所以當(dāng)前人們用清潔涂漆代替煤焦油瓷漆;②環(huán)氧粉末涂層防護(hù)技術(shù)。該技術(shù)需要用到環(huán)氧樹脂和固化劑等材料，將其涂在管道表面能夠提高石油天然氣管道對(duì)土壤環(huán)境的抵御能力，使管道抗磨損。但環(huán)氧樹脂分子間力比較大，分子聚集體屬于剛性，固化后比較脆弱，容易導(dǎo)致石油天然氣管道涂層在受到?jīng)_擊和損傷時(shí)發(fā)生破裂現(xiàn)象;③三層復(fù)合涂層防護(hù)技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用主要包含環(huán)氧粉末、粘合劑等涂層，這種涂漆可以幫助石油天然氣管道抵抗陰電極，避免管道剝離，提升管道抗腐蝕性能。但受固有結(jié)構(gòu)的約束，三層復(fù)合涂層技術(shù)的制作工藝十分繁瑣，實(shí)施時(shí)容易出現(xiàn)膜下腐蝕等問題[2]。

2.2 防腐膠帶防護(hù)措施

防腐膠帶防護(hù)技術(shù)是一種針對(duì)石油天然氣管道外防腐簡(jiǎn)單有效的手段。該技術(shù)操作簡(jiǎn)單，只需對(duì)管道表面進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，然后進(jìn)行包覆施工即可，可以有效隔絕石油天然氣管道四周環(huán)境中的有害物質(zhì)（如氧氣、水分、腐蝕性細(xì)菌與酸堿鹽等）對(duì)管線的侵蝕，防止管線外腐蝕，延長(zhǎng)使用壽命。①粘彈體防腐膠帶是專門為天然氣石油等埋地管道設(shè)計(jì)的一款防腐產(chǎn)品，該產(chǎn)品施工方便、密封效果好，不僅防腐壽命長(zhǎng)，且具有明顯的環(huán)保優(yōu)勢(shì)。粘彈體防腐膠帶擁有冷流性和自修復(fù)功能，是一種不會(huì)固化的粘彈性聚合物，在管道防腐與補(bǔ)傷中能夠達(dá)到自修復(fù)效果。粘彈體防腐膠帶的密封性較強(qiáng)，可以避免微生物腐蝕管閥，為石油天然氣管道形成一層非屏蔽性防護(hù)層，延長(zhǎng)管道使用壽命;②聚丙烯增強(qiáng)纖維防腐膠帶是一種無污染的環(huán)保型防腐產(chǎn)品，可用于天然氣石油管道外防腐和修復(fù)工程，是代替“瀝青玻璃絲布”、“環(huán)氧煤瀝青”的新型產(chǎn)品，有著抗沖擊、耐老化、耐拉伸、耐紫外線輻射特性。產(chǎn)品基材為改性聚丙烯編織纖維布，以丁基橡膠改性瀝青為防腐教材，各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)可以滿足SY/T0414-2007標(biāo)準(zhǔn)要求，是石油天然氣管道防腐膠帶的良好選擇。

2.3 電化學(xué)防腐措施

不同電化學(xué)防腐措施對(duì)管道腐蝕電位的改變方向不同，常見的電化學(xué)防腐措施主要有陰極保護(hù)、陽極保護(hù)兩種。對(duì)石油天然氣管道采取陽極保護(hù)措施，將管道和外部電源正極相連接，經(jīng)過電解質(zhì)溶液的作用，使石油天然氣管道腐蝕電位發(fā)生正極化反應(yīng)。這時(shí)管道在電極影響下產(chǎn)生鈍化反應(yīng)，并抑制電極變化，緩解石油天然氣管道發(fā)生金屬腐蝕的速度。應(yīng)用陰極保護(hù)技術(shù)，就是將石油天然氣管道和外部電源負(fù)極相連接，使金屬材質(zhì)產(chǎn)生陰極極化反應(yīng)。經(jīng)過一段時(shí)間的變化，石油天然氣管道電位會(huì)降低到標(biāo)準(zhǔn)值以下，進(jìn)而解決石油天然氣管道表面電化學(xué)分布不平衡的問題，盡可能對(duì)金屬腐蝕溶解現(xiàn)象起到抑制效果。兩種電化學(xué)防護(hù)技術(shù)相比，陰極保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用范圍更廣泛，這是因?yàn)殛帢O保護(hù)技術(shù)的可靠性較高，方便實(shí)時(shí)操作，對(duì)防護(hù)人員沒有提出過高的操作要求。此外，添加化學(xué)藥劑也能緩解管道防腐問題，應(yīng)用緩蝕劑可以減緩輸送介質(zhì)對(duì)石油天然氣管道內(nèi)壁的腐蝕程度，緩蝕劑的應(yīng)用成本低，是當(dāng)前首選的化學(xué)藥劑。將緩蝕劑與表面活性劑相互配合應(yīng)用，可以有效緩解石油天然氣管道金屬表面腐蝕程度。應(yīng)選擇對(duì)輸送介質(zhì)不會(huì)造成損害，且能夠保證油氣輸送質(zhì)量的化學(xué)藥劑。

2.4 補(bǔ)口技術(shù)防腐措施

補(bǔ)口技術(shù)就是修補(bǔ)石油天然氣管道結(jié)構(gòu)中的腐蝕性缺口，保障管道完整。當(dāng)前常見的補(bǔ)口技術(shù)主要如下：①熱澆瀝青補(bǔ)口防護(hù)技術(shù)。應(yīng)用該技術(shù)之前，防護(hù)人員應(yīng)提前做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，高溫融化瀝青，讓液態(tài)瀝青粘附在石油天然氣管道防腐層缺口位置，根據(jù)實(shí)際缺口大小和腐蝕程度，在管道外纏繞玻璃布，從而達(dá)到補(bǔ)口防腐蝕的應(yīng)用效果。該補(bǔ)口技術(shù)早期應(yīng)用范圍較廣，但隨著時(shí)代的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，熱澆瀝青補(bǔ)口防護(hù)技術(shù)目前只用于舊管道修復(fù);②聚乙烯材料補(bǔ)口防護(hù)技術(shù)。使用聚乙烯材料補(bǔ)口技術(shù)對(duì)管道進(jìn)行補(bǔ)口處理時(shí)，要求防護(hù)人員提前在管道防腐缺口位置涂刷打底漆料，在外部纏繞聚乙烯膠帶，充分發(fā)揮管道外部防護(hù)作用。聚乙烯補(bǔ)口無需再施工現(xiàn)場(chǎng)加熱，操作快捷簡(jiǎn)單，該技術(shù)適用于環(huán)氧粉末、聚乙烯以及3PE材料包裹的石油天然氣管道防腐層的缺口問題。石油天然氣管道運(yùn)行過程中，很多埋地管道的腐蝕問題是難以被發(fā)現(xiàn)的，建議防護(hù)人員采取自動(dòng)控制技術(shù)，應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)完成對(duì)管道運(yùn)行參數(shù)的自動(dòng)采集，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。加強(qiáng)對(duì)石油天然氣管道的巡回檢查，應(yīng)用SCADA系統(tǒng)進(jìn)行電子巡檢，轉(zhuǎn)變以往人工巡檢的工作方式，應(yīng)用管道檢測(cè)技術(shù)，對(duì)管道嚴(yán)重腐蝕性問題采取應(yīng)急處理措施，修補(bǔ)滲漏部位，使石油天然氣管道達(dá)到安全輸送的要求。GB/T 51241管道防腐補(bǔ)口技術(shù)是為減緩或防止管道在內(nèi)外介質(zhì)的化學(xué)、電化學(xué)作用下或由微生物的代謝活動(dòng)而被侵蝕和變質(zhì)的措施。

3 總結(jié)

總而言之，本文通過對(duì)管道腐蝕與防護(hù)措施的分析，明確了提高管道耐腐蝕性對(duì)延長(zhǎng)管道使用壽命的重要意義。分析石油天然氣管道常見的內(nèi)壁腐蝕與外壁腐蝕問題，加強(qiáng)日常生產(chǎn)管理，應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)對(duì)管道進(jìn)行腐蝕性檢查，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，立即解決問題。結(jié)合相應(yīng)內(nèi)外防護(hù)措施進(jìn)行防腐處理，避免管道運(yùn)行過程中內(nèi)外腐蝕情況，從而避免對(duì)石油天然氣的輸送帶來危害，保障管道安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭澤彬.天然氣管道的環(huán)境腐蝕與防護(hù)[J].化工管理，2019（17）：168-169.

[2]戚恒慎，張鵬.天然氣輸送管道腐蝕與防腐措施現(xiàn)狀分析[J].云南化工，2019，46（02）：175-176.

作者簡(jiǎn)介：

蔣宏（1988- ），男，籍貫：四川省遂寧人，學(xué)歷：本科，畢業(yè)于西南交通大學(xué)，現(xiàn)有職稱：助理工程師，研究方向：石油儲(chǔ)運(yùn)、防腐材料。