油氣儲(chǔ)運(yùn)中管道防腐工藝設(shè)計(jì)與應(yīng)用

陳臘梅

摘 要：本文結(jié)合油氣儲(chǔ)運(yùn)中管道的腐蝕機(jī)理對(duì)管道的防腐工藝進(jìn)行研究，最后對(duì)管道防腐的發(fā)展進(jìn)行了展望，以達(dá)到降低油氣輸送管道儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的腐蝕程度的目的，提高管道運(yùn)行中的可靠性及安全性，并為油氣管道的未來(lái)設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供一定地參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：油氣儲(chǔ)運(yùn)管道;腐蝕機(jī)理;防腐工藝;展望

在對(duì)油氣進(jìn)行儲(chǔ)運(yùn)的過(guò)程中要求管道必須具有極高的可靠性。就現(xiàn)階段而言，油氣儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中常常采用以鋼管為主的輸送管道，但面對(duì)的最大問(wèn)題就是鋼管的耐腐蝕性較差，遭到腐蝕破壞的油氣管道嚴(yán)重影響運(yùn)行過(guò)程中的安全性，因此，有必要開(kāi)展油氣儲(chǔ)運(yùn)管道防腐設(shè)計(jì)的相關(guān)研究。

1 油氣輸送管道的腐蝕機(jī)理

1.1 化學(xué)腐蝕

所謂化學(xué)腐蝕是指，由于化學(xué)反應(yīng)所導(dǎo)致的管道腐蝕。對(duì)于鋼管而言，其主要構(gòu)成部分為金屬材質(zhì)，而當(dāng)與空氣中的O2、H2S、SO2等介質(zhì)長(zhǎng)期接觸時(shí)就會(huì)引發(fā)金屬管道表面產(chǎn)生氧化物及硫化物等，在產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程中，就會(huì)造成管道壁變薄，從而縮短了管道使用壽命，隨著時(shí)間的推移，進(jìn)而引發(fā)管道破裂，導(dǎo)致油氣泄露事故的發(fā)生。除此之外，管道輸送介質(zhì)的油品也會(huì)造成金屬管道產(chǎn)生化學(xué)腐蝕。

1.2 電化學(xué)腐蝕

除了化學(xué)腐蝕外，在油氣儲(chǔ)運(yùn)的過(guò)程中，在管道中還常常受到電化學(xué)腐蝕的作用。電化學(xué)腐蝕的主要原因是形成了原電池，其示意圖如圖1所示。大氣及土壤中的水分通過(guò)電離作用，產(chǎn)生了H+、OH-離子，并與空氣中的CO2、SO2作用后產(chǎn)生HCO3-、HSO3-離子，這些不同濃度的電解液通過(guò)與埋地的油氣管道中的Fe3+離子相接觸，就形成了原電池。陽(yáng)極的鐵離子與陰極離子不斷結(jié)合，從而導(dǎo)致腐蝕現(xiàn)象不斷發(fā)生，進(jìn)而造成加速管道失效，乃至破裂。

2 管道防腐工藝設(shè)計(jì)與應(yīng)用

通過(guò)以上對(duì)油氣輸送管道的腐蝕機(jī)理進(jìn)行介紹，得知了引起管道腐蝕的主要原因。而對(duì)管道進(jìn)行防腐設(shè)計(jì)也往往從引發(fā)腐蝕的因素進(jìn)行考慮，本文主要介紹了防腐工藝的管道涂層、緩蝕劑、陰極保護(hù)、埋地管道防腐絕緣處理及合理設(shè)計(jì)管道設(shè)備等五個(gè)方面的防腐設(shè)計(jì)應(yīng)用，具體內(nèi)容如下所述。

2.1 管道涂層防腐

涂層防腐在油氣輸送過(guò)程中應(yīng)用比較廣泛。當(dāng)管道防腐采用噴涂防腐漆的方法時(shí)，需要注意要防腐涂層自身應(yīng)當(dāng)具有足夠的電絕緣和耐剝離強(qiáng)度。除此之外，一定的穩(wěn)定性及易修補(bǔ)性也是不可缺失的重要屬性。目前常采用無(wú)機(jī)非金屬材料及納米改性材料兩種涂層。其中應(yīng)用范圍較廣的是無(wú)機(jī)非金屬防腐材料，其優(yōu)點(diǎn)在于造價(jià)成本低，除了能夠達(dá)到良好的防腐性能外，還具有耐老化及耐熱抗寒特性。常用的無(wú)機(jī)非金屬防腐材料主要包括陶瓷涂層、玻璃涂層、搪瓷涂層三種，其中前兩種材料最受市場(chǎng)青睞。而納米改性材料涂層的應(yīng)用大大提升了材料防腐性能，其具有更強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度，即使在復(fù)雜的環(huán)境中，其材料性能依然穩(wěn)定，極大地提高了防腐材料壽命，進(jìn)而延長(zhǎng)了油氣輸送管道的使用壽命。但其發(fā)展受到技術(shù)成本的限制，使用范圍僅運(yùn)用在一些特殊的油氣管道中。

2.2 陰極保護(hù)

在對(duì)油氣輸送管道進(jìn)行的防腐過(guò)程中，有時(shí)單靠涂層保護(hù)并不能很好地處理所有腐蝕反應(yīng)，與此同時(shí)還應(yīng)采用陰極保護(hù)的方式。在一些特殊的應(yīng)用環(huán)境中，防腐涂層很容易受到溫度及碰撞的影響而發(fā)生脫落，進(jìn)而引起涂層防腐方式失效，而采用陰極保護(hù)能夠很好地解決這個(gè)問(wèn)題，保護(hù)因涂層脫落而產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕。陰極保護(hù)常采取外加電流的方式對(duì)陰極進(jìn)行保護(hù)，外加電流的陰極保護(hù)法如圖2所示。外加電流能夠解決復(fù)雜環(huán)境中電子無(wú)法持續(xù)、定向流動(dòng)的問(wèn)題，人為加速電子流動(dòng)速度，以實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)正常發(fā)揮防腐作用。但應(yīng)注意該方法應(yīng)用成本較高，而且當(dāng)過(guò)保護(hù)時(shí)還易導(dǎo)致油氣儲(chǔ)運(yùn)管道發(fā)生氫脆，威脅管道的運(yùn)行安全性。

2.3 緩蝕劑

為了防止油氣管道被腐蝕，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中常常采用緩蝕劑來(lái)防止腐蝕。常用的緩蝕劑包括氧化膜型緩蝕劑、沉淀膜型緩蝕劑及吸附膜型緩蝕劑三種，而所謂氧化膜型緩蝕劑防腐的原理是通過(guò)在金屬表面產(chǎn)生的一層嚴(yán)密的氧化膜來(lái)阻抑金屬管道的繼續(xù)腐蝕作用。由于氧化膜是在金屬陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)生，因此其又被稱為陽(yáng)極緩蝕劑。在應(yīng)用的過(guò)程中應(yīng)注意控制緩蝕劑的濃度，并注意避免氧化膜被高溫與高水流速所破壞，以實(shí)現(xiàn)最佳的緩蝕性能。與陽(yáng)極緩蝕劑相對(duì)的一種緩蝕劑稱為陰極型緩蝕劑，因?yàn)槠淇梢栽诮饘俦砻骊帢O區(qū)沉積成膜來(lái)進(jìn)行防腐，所以，又常將陰極區(qū)的緩蝕劑稱為沉淀膜型緩蝕劑。另外，還有吸附膜型緩蝕劑其可以在整個(gè)管道表面形成一層保護(hù)膜，從而實(shí)現(xiàn)減緩腐蝕和護(hù)油氣管道的目的。

2.4 埋地管道防腐絕緣處理

對(duì)于埋地管道而言，具有隱蔽性強(qiáng)，后期維護(hù)困難，易受到地下水的侵蝕作用的特點(diǎn)，因此應(yīng)事先對(duì)其進(jìn)行防腐絕緣處理。埋地管道常采用的防腐絕緣處理方式有以下幾個(gè)步驟，具體為：①對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行清理除銹;②對(duì)管道內(nèi)壁加噴防腐底漆進(jìn)行防腐處理;③測(cè)試埋設(shè)路線上土壤電阻率，如若土壤電阻率大于50Ω，需要考慮電化學(xué)腐蝕危害，需要對(duì)埋地油氣管道進(jìn)行絕緣處理;④采用犧牲陽(yáng)極保護(hù)的方法來(lái)對(duì)金屬管道進(jìn)行防腐，可在埋地油氣輸送管道外隔段放置化學(xué)性質(zhì)活潑金屬材料。

2.5 合理設(shè)計(jì)管道設(shè)備

合理設(shè)計(jì)管道設(shè)備也能夠增強(qiáng)管道的防腐蝕能力。在對(duì)管道進(jìn)行制造的過(guò)程中，應(yīng)采取科學(xué)的防腐方式，嚴(yán)格把控制造工藝，并在建設(shè)管道的過(guò)程中做好防腐管理工作，堅(jiān)決嚴(yán)格處理違反防腐管理工作的施工建設(shè)人員。

3 管道防腐的發(fā)展展望

為了管道防腐工作更好地發(fā)展，應(yīng)開(kāi)展管道材料的優(yōu)化工作，以達(dá)到提高管材使用壽命的目的。為此，在實(shí)際應(yīng)用中注意因地制宜，合理選用管材。另外，還應(yīng)注意對(duì)油氣管道腐蝕發(fā)育預(yù)測(cè)進(jìn)行研究，每隔一定周期對(duì)油氣輸送管道進(jìn)行腐蝕情況監(jiān)測(cè)及分析，以來(lái)預(yù)測(cè)油氣管道的運(yùn)行發(fā)展趨勢(shì)，指導(dǎo)油氣管道防腐工作。最后，應(yīng)提高管道腐蝕修復(fù)技術(shù)能力，對(duì)內(nèi)部腐蝕與外部腐蝕分別制定防腐措施，從而更好地實(shí)現(xiàn)防腐工作。

4 結(jié)論

為了對(duì)油氣輸送管道進(jìn)行防腐處理，本文采用了使用管道涂層、緩蝕劑、陰極保護(hù)、埋地管道防腐絕緣處理及合理設(shè)計(jì)管道設(shè)備等五個(gè)方面的防腐應(yīng)用方法，并通過(guò)對(duì)管道材料的優(yōu)化、油氣管道腐蝕發(fā)育預(yù)測(cè)、管道腐蝕修復(fù)技術(shù)進(jìn)行介紹，指出了提高管道未來(lái)防腐發(fā)展的方向，以期為油氣輸送管道的防腐工作提供一定的參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]許竹馨.管道防腐技術(shù)在油氣儲(chǔ)運(yùn)中的全程控制與應(yīng)用分析[J].全面腐蝕控制，2020（34）：45-46.

[2]慕彥明，劉雪健，胡乃龍.淺析油氣儲(chǔ)運(yùn)管道防腐技術(shù)的現(xiàn)狀與應(yīng)用[J].工程技術(shù)（引文版），2016（5）：100.

[3]魯明程，肖寒，左兵.基于青島“11.22”中石化輸油管道泄漏爆炸事故預(yù)防研究[J].科技視界，2017（34）：149.

[4]張曉倩.油氣管道化學(xué)腐蝕機(jī)理分析及防護(hù)措施[J].化工管理，2016（7）：169.