淺談油田管道腐蝕及防腐應(yīng)對措施

王凱 張浩弋

摘要：隨著石油工業(yè)的迅速發(fā)展，埋設(shè)在地下的油、氣、水管道等日益增多。地埋管道會因為土壤腐蝕形成管線設(shè)備穿孔，從而造成油、氣、水的跑、冒、滴、露。這不僅造成直接經(jīng)濟(jì)損失，而且可能引起爆炸、起火、環(huán)境污染等，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)損失。本文對管道腐蝕危害做了簡要說明，并結(jié)合日常生產(chǎn)中管道腐蝕的情況，對其腐蝕機(jī)理做了進(jìn)一步的闡述。結(jié)合腐蝕機(jī)理提出防腐應(yīng)對措施，并進(jìn)一步介紹了新型防腐技術(shù)，為今后油田管道設(shè)備防腐工作提供了一定的工作方向。

關(guān)鍵詞：腐蝕;腐蝕危害;腐蝕機(jī)理;防腐措施

一、石油管道腐蝕的危害

我們把石油生產(chǎn)過程中原油采出液、伴生氣等介質(zhì)在集輸過程中對油井油套管、油站內(nèi)、回注管網(wǎng)等金屬管線、設(shè)備、容器等形成的內(nèi)腐蝕以及由于環(huán)境，例如土壤、空氣、水分等造成的外腐蝕統(tǒng)稱為油氣集輸系統(tǒng)腐蝕。油氣集輸系統(tǒng)腐蝕中的內(nèi)腐蝕一般占據(jù)腐蝕傷害的主要地位。針對腐蝕研究，在整個生產(chǎn)系統(tǒng)中，不同的位置及生產(chǎn)環(huán)節(jié)其所發(fā)生的的腐蝕也有所不同，并且腐蝕特征及腐蝕影響因素也有所不同。因此防腐工作是油田生產(chǎn)中的重要措施。

據(jù)不完全統(tǒng)計截止目前，我國輸油管道在近20年的時間里，共發(fā)生大小事故628起，其中包括線上輔助設(shè)備故障 190 起，其它自然災(zāi)害 70 起，有 368 起屬管體本身的事故。根據(jù)近年的調(diào)查發(fā)現(xiàn)：影響管線壽命和安全性的因素中，腐蝕占 36.4%，機(jī)械和焊縫損傷占 14.4%，操作失誤占 35.0%，第三方破壞占 14.2%.因此，腐蝕是事故的主要原因。[1]

二、管道腐蝕的機(jī)理理論

（1）土壤腐蝕

土壤腐蝕是電化學(xué)腐蝕的一種，土壤的組成比較復(fù)雜，其多為復(fù)雜混合物組成。并且土壤顆粒中充滿了空氣、水及各類鹽從而使土壤具有電解質(zhì)的特征，根據(jù)土壤腐蝕機(jī)理，我們將土壤腐蝕電池大致分為兩類：

第一種為微電池腐蝕，也就是我們常說的均勻腐蝕。均勻腐蝕是因為微陽極與微陰極十分接近，這樣的距離在腐蝕過程中不依賴土壤的電阻率，只是由微陽極與微陰極決定電極過程。均勻腐蝕相對損害較小。第二種就是我們所說的局部腐蝕，也叫宏電池腐蝕。該類腐蝕中土壤介質(zhì)電阻在整個腐蝕電池回路中電阻占比比較大，腐蝕情況與土壤電阻率有關(guān)。因此突然電阻率大則可以降低腐蝕速度。反之則增大腐蝕。在這種情況下的腐蝕麥迪管道一般表面呈現(xiàn)斑塊狀或孔穴狀的腐蝕即由宏電池腐蝕造成，這種腐蝕危害性相當(dāng)大。

（2）產(chǎn)出液介質(zhì)腐蝕

管道內(nèi)介質(zhì)腐蝕，這是由于管道所輸送的物質(zhì)所決定的。生產(chǎn)的原油匯總是存在水的。水長時間就會對金屬管道造成腐蝕。并且若介質(zhì)中含有大量的雜志就對對金屬產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。我們對油田水進(jìn)行化驗分析發(fā)現(xiàn)，油田水中富含溶解鹽類，該類物質(zhì)對金屬腐蝕會有很大的影響。另外就是水中的溶解氧，二氧化碳，硫化氫等物質(zhì)的存在，這些對金屬管道都造成了一定的腐蝕作用。并且運(yùn)輸介質(zhì)時溫度的變化、流速的變化對管道金屬腐蝕速率也存在一定的影響。

（3）腐蝕機(jī)理綜合分析

結(jié)合以上介紹。根據(jù)電化學(xué)腐蝕理論，我們知道金屬在潮濕土壤中的陽極過程和在溶液中腐蝕時相似，陽極過程沒有明顯的阻礙;在干燥且透氣性良好的土壤中，其陽極過程的進(jìn)行方式接近于鐵在大氣中的腐蝕行為。陰極過程：金屬在土壤腐蝕時的陰極過程主要是氧的去極化作用，在強(qiáng)酸土壤中，氫去極化過程也能進(jìn)行。[2]

三、常規(guī)防腐應(yīng)對措施

關(guān)于管道防腐措施主要不外乎涂覆防腐涂料、陰極保護(hù)、利用防腐材質(zhì)的管材等幾種措施。其中利用防腐涂料能夠進(jìn)一步增大電化學(xué)腐蝕中的回路電阻，從而減少腐蝕電流;陰極保護(hù)防腐主要消除陰極電位差，可以在源頭停止陰陽極過程的進(jìn)行。另外，采用耐腐蝕的管材也不失為一種可行的方法。

目前管道外防腐主要應(yīng)用的防腐涂層主要有石油瀝青、煤焦油瓷漆（CTE）、擠出聚乙烯覆蓋層（擠出 PE，包括雙層 PE 和三層 PE）、熔結(jié)環(huán)氧粉末（FBE）、環(huán)氧煤瀝青和聚乙烯膠帶等[2];管道內(nèi)防腐技術(shù)有液體涂料防腐技術(shù)、玻璃鋼襯防腐技術(shù);管道陰極保護(hù)技術(shù)使用相對比較廣泛。其中犧牲陽極保護(hù)及強(qiáng)制電流保護(hù)法是主要的防腐技術(shù)措施。

四、新型防腐措施

（1）納米涂層

在集輸管道中采用納米涂層技術(shù)，利用納米三防涂料進(jìn)行涂覆。該材料具有防腐、防垢、防結(jié)蠟功能的納米涂料，屬于納米復(fù)合界面涂料的一種。三防是對金屬管道表面防腐的理想狀態(tài)。原油集輸過程中，原油液體中固體微?；蛘呦灳г谟凸軆?nèi)表面進(jìn)行聚集與吸附，其吸附量與內(nèi)涂層防護(hù)層表面能有一定關(guān)系，如果其表面能力越大，則其越容易被吸附，若表面能不足則不易吸附。結(jié)蠟結(jié)構(gòu)也是加速管道腐蝕的重要因素。因此采用新型納米涂層，利用其雙疏所具有的低表面能，可以進(jìn)一步實現(xiàn)“三防”。進(jìn)而保護(hù)管道，防止其被腐蝕。

（2）鋼骨架塑料復(fù)合管的應(yīng)用

鋼骨架塑料復(fù)合管是一種熱塑性好、鋼性指標(biāo)好的新型復(fù)合型產(chǎn)品。目前有三種復(fù)合管，即“鋼板網(wǎng)骨架”增強(qiáng)聚乙烯塑料復(fù)合管、“鋼絲網(wǎng)骨架”增強(qiáng)聚乙烯塑料復(fù)合管和“鋼絲纏繞網(wǎng)骨架”增強(qiáng)聚乙烯塑料復(fù)合管三種，它們的基材均為高密度聚乙烯。并且其具有雙面防腐的作用。鋼骨架完全被包覆在塑料中，管道內(nèi)外具有雙重防腐性能，對于埋地管道而言，管道的外壁已具有足夠的防腐能力，相對于碳鋼管道，采用這樣的管道能夠省去相應(yīng)的防腐措施。

總結(jié)

通過簡單論述，我們對管道腐蝕機(jī)理有所了解，并對常規(guī)的防腐應(yīng)對措施有了進(jìn)一步理論學(xué)習(xí)。在現(xiàn)有防腐應(yīng)對措施下，進(jìn)一步提出新型防腐措施。相信在新技術(shù)的不斷推動下，管道防腐技術(shù)能夠在不遠(yuǎn)未來取得更多的技術(shù)突破，從而為油田生產(chǎn)提供生產(chǎn)安全保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] 虞兆年.防腐蝕涂料和涂裝[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2002：1-2

[2] 郭生武.埋地鋼質(zhì)管道外防腐層的選擇與應(yīng)用.油氣儲運(yùn)[J]，2003，22（2）：31-35