石油管道腐蝕因素分析及腐蝕防護(hù)優(yōu)化措施

王智勇(中石油新疆油田分公司石西作業(yè)區(qū)，新疆 克拉瑪依 834000)

0 引言

目前石油行業(yè)中，管理是運(yùn)輸石油的關(guān)鍵。中國石油管道使用時(shí)間短、容易腐蝕的問題得到社會(huì)各界的關(guān)注。主要原因在于，地下水及土壤里酸堿鹽的反應(yīng)腐蝕石油管道。防腐層被腐蝕不但使油氣管線穿孔進(jìn)而導(dǎo)致油氣耗損，還會(huì)增加維修負(fù)擔(dān)、浪費(fèi)人力資源。為防止管道腐蝕引起各種安全事故，亟需分析石油管道腐蝕因素，研究石油管道腐蝕防護(hù)優(yōu)化措施。石油管道腐蝕因素有很多種，如化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕等，在石油管道腐蝕防護(hù)中，應(yīng)將輸油管道表面涂層處理工作做好，科學(xué)制定電腐蝕防護(hù)措施。

1 石油管道腐蝕因素

1.1 化學(xué)腐蝕

實(shí)質(zhì)上，化學(xué)腐蝕是指金屬材料在干燥氣體和非電解質(zhì)溶液中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成化合物的過程中沒有電化學(xué)反應(yīng)的腐蝕。如果管道長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，一些金屬物質(zhì)就會(huì)接觸到空氣中的氣態(tài)物質(zhì)，比如常見的氣體物質(zhì)SO2等，進(jìn)而在金屬管道的表面產(chǎn)生化學(xué)物質(zhì)，如硫化物等。通常，金屬管在常溫或干燥空氣中不易被腐蝕，但在潮濕和高溫的空氣中，它們?nèi)菀妆桓g以及氧化，并且還會(huì)發(fā)生脫碳。除此之外，在石油管道中，運(yùn)輸?shù)氖桶袡C(jī)硫化物等各種形式的化學(xué)物質(zhì)，這些化學(xué)物質(zhì)會(huì)與金屬管道產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)進(jìn)而腐蝕管道。實(shí)質(zhì)上，石油管道腐蝕原因中，經(jīng)常能夠見到的一種腐蝕方式就是化學(xué)腐蝕，這就需要管道建設(shè)管理公司重點(diǎn)關(guān)注化學(xué)腐蝕，降低其問題的產(chǎn)生率[1]。

1.2 微生物腐蝕

由微生物造成的腐蝕或由微生物影響造成的腐蝕，即微生物腐蝕。從本質(zhì)上講，正是微生物(例如真菌)在管道中的活動(dòng)導(dǎo)致了石油管道的腐蝕。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)因微生物產(chǎn)生的腐蝕占管道外部腐蝕的1/3。假設(shè)將管道放置在地下，土壤中包含的微生物也會(huì)破壞管道表面并腐蝕管道。盡管這些微生物的活動(dòng)僅會(huì)腐蝕管道表面，提高外部腐蝕概率，很容易產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象，但產(chǎn)生的腐蝕沉積物會(huì)嚴(yán)重?fù)p害輸油管道，因此有必要對(duì)管道進(jìn)行反復(fù)更換。

1.3 電化學(xué)腐蝕

一旦電解質(zhì)溶液接觸到金屬，它將導(dǎo)致金屬產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。由于輸油管道建設(shè)的地形相對(duì)復(fù)雜，因此不可避免地會(huì)與海洋、湖泊和環(huán)境中的水接觸。此時(shí)，被環(huán)境覆蓋的SO2，粉塵等都屬于電解液的范疇。如果電解質(zhì)溶液的濃度相差很大，那會(huì)使它們自身產(chǎn)生不同的性質(zhì)。長(zhǎng)時(shí)間裸露在潮濕的環(huán)境中，管道的表面將吸收一薄層水蒸氣。此時(shí)，金屬和水蒸氣緊密接觸，一系列化學(xué)反應(yīng)將同時(shí)發(fā)生。在電化學(xué)反應(yīng)的作用下，鐵會(huì)生成Fe(OH)3附著在金屬表面，極易腐蝕管道[2]。

1.4 管道防腐設(shè)備

在石油管道工程施工過程中，相關(guān)技術(shù)人員需充分了解管道防腐技術(shù)，還需以自身實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)管道工程施工特點(diǎn)和防腐設(shè)備應(yīng)用的重要性進(jìn)行全面研究，以此來全面、高效的運(yùn)用管道工程施工中的防腐設(shè)備。相關(guān)施工單位對(duì)施工的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益等需引起重視，對(duì)防腐設(shè)備不能盲目使用。

1.5 管道防腐管理機(jī)制

因?yàn)槿藗儗?duì)石油資源的需求與日俱增，所以提升了石油管道的防腐標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前，中國輸油管道管理機(jī)制始終不健全不完善，部分建設(shè)單位的防腐管理機(jī)制缺乏合理性、科學(xué)性，以致管道防腐管理工作與實(shí)際的輸油管道防腐工作不一致。除此之外，相關(guān)管理人員的操作技能專業(yè)性不強(qiáng)，不全面，嚴(yán)重阻礙了石油管道項(xiàng)目的有序發(fā)展[3]。

2 石油管道防腐蝕的主要技術(shù)措施

2.1 需將管道表面的涂層處理工作做好

在管道防腐措施中，運(yùn)用最多、最廣泛的是涂層防腐技術(shù)。運(yùn)用涂層防腐技術(shù)時(shí)，應(yīng)做好如下工作：其一，科學(xué)選擇內(nèi)外涂層材料。選擇內(nèi)外涂層材料時(shí)，應(yīng)依據(jù)管道具體使用土壤環(huán)境，對(duì)溫度適應(yīng)性較高、化學(xué)性能穩(wěn)定、物理性能與介電性能良好的復(fù)合材料如聚烯烴、環(huán)氧樹脂等進(jìn)行選擇；其二，科學(xué)選擇涂覆工藝。選擇內(nèi)層材料涂覆工藝時(shí)，應(yīng)依據(jù)具體情況使用科學(xué)的涂覆工藝。在涂覆期間，必須將管道預(yù)熱、表面除灰、涂料的無氣噴涂、涂覆前的鋼材表面處理、連接端部黏膠結(jié)帶保護(hù)、涂料的加速固化等工藝做好。

2.2 防腐電鍍

電鍍是利用電勢(shì)的高低不同進(jìn)行保護(hù)，電勢(shì)高端向電勢(shì)低端移動(dòng)電荷，從而對(duì)電勢(shì)低的一端進(jìn)行氧化保護(hù)。在管道上鍍上電鍍層，當(dāng)管道受到土壤酸堿性腐蝕時(shí)，電鍍層首先受到腐蝕，形成高低電勢(shì)回路，極大地減輕了土壤酸堿性對(duì)管道的腐蝕。然而，該工藝較為繁雜，且電鍍成本高，所以在工藝上沒有得到廣泛使用。

2.3 控制防腐質(zhì)量

防腐處理過程中，對(duì)地上石油管道，通常通過防腐漆、鍍鋅等方式，完成對(duì)管道的防腐處理。而針對(duì)地下石油化工管道，則可以應(yīng)用涂層瀝青完成防腐處理，需要注意的是，該防腐處理方式在實(shí)際應(yīng)用過程中，會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成污染，因此，要做好相應(yīng)的改進(jìn)工作。例如，通過應(yīng)用環(huán)氧瀝青完成相應(yīng)的防腐處理，不僅快捷，而且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞。此外，對(duì)石油化工管道防腐前，應(yīng)當(dāng)做好噴砂和除銹工作，能夠有效避免二次生銹情況的出現(xiàn)，提高了石油管道在具體應(yīng)用過程中的抗腐蝕性[4]。

2.4 石油管道工程防腐技術(shù)

2.4.1 涂層外防腐技術(shù)

作為被廣泛應(yīng)用的防腐技術(shù)之一，涂層外防腐技術(shù)具有效果佳、成本低的特點(diǎn)，既能提升內(nèi)壁防腐能力，還可以增強(qiáng)石油管道涂層隔離效果。一般來說，涂層外防腐技術(shù)主要是在石油管道外形成保護(hù)膜，避免反應(yīng)物質(zhì)與石油管道直接接觸，減少腐蝕的發(fā)生。涂層技術(shù)主要有環(huán)氧涂層保護(hù)形式和無機(jī)非金屬涂層保護(hù)形式兩種。前者需要配合環(huán)氧材料使用，防腐效果很好，但操作較為復(fù)雜；后者是在管道外壁覆蓋涂層形成保護(hù)膜，避免化學(xué)反應(yīng)腐蝕物質(zhì)接觸管道發(fā)生腐蝕[5]。

2.4.2 陰極防腐技術(shù)

針對(duì)電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象，應(yīng)用陰極防腐技術(shù)具有較好的效果。由于電解質(zhì)的變化，經(jīng)常有腐蝕性較強(qiáng)的氫氧化物出現(xiàn)在管道中，造成管道表面受損，這時(shí)可在管道外加設(shè)電流，通過對(duì)電解質(zhì)陰陽極的改變，保護(hù)管道不受腐蝕，抑制離子生成。另外，也可以將電位控制設(shè)置在管道內(nèi)，降低腐蝕對(duì)管道內(nèi)薄弱地方的破壞。

2.4.3 內(nèi)部防腐技術(shù)

因?yàn)槭瓦\(yùn)輸過程中，石油密度與管道材料不同會(huì)導(dǎo)致腐蝕，所以必須應(yīng)用內(nèi)部防腐技術(shù)。管道內(nèi)部增強(qiáng)防腐功能有利于增強(qiáng)管道安全性、延長(zhǎng)使用壽命。內(nèi)部防腐技術(shù)主要是通過新工藝對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行除銹與清理，從而降低石油對(duì)管道內(nèi)壁的破壞，避免腐蝕。

2.4.4 緩蝕防腐技術(shù)

該技術(shù)主要運(yùn)用緩蝕劑來達(dá)到目的。施工人員在應(yīng)用石油管道前就需要注入一定的緩蝕劑，具有對(duì)管道內(nèi)各種腐蝕物質(zhì)起到緩解的作用，一般該技術(shù)作為其他技術(shù)的輔助，并不適合獨(dú)立使用，有助于增強(qiáng)其他防腐技術(shù)的應(yīng)用效果，從而為管道運(yùn)輸安全提供保障。

2.5 及時(shí)更換并更新防腐設(shè)備

有關(guān)單位要堅(jiān)持責(zé)任制原則，定期對(duì)較舊、較落后的石油管道進(jìn)行更新檢查，并劃撥資金進(jìn)行設(shè)備維護(hù)和管理。與此同時(shí)，進(jìn)行科學(xué)有效的維護(hù)和防腐檢查，改善輸油管道防腐管理工作。另外，有關(guān)單位還應(yīng)注重對(duì)防腐設(shè)備的檢修工作，不斷更新防腐設(shè)備問題處理策略，尤其是著眼于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和及時(shí)更換連接處的管道，避免管道防腐設(shè)備在運(yùn)行過程中發(fā)生故障和泄漏。如果管道防腐設(shè)備發(fā)生故障并泄漏，石油將泄漏，石油管道將被損壞或過載負(fù)荷。簡(jiǎn)而言之，有必要定期并均衡的檢查防腐設(shè)備的負(fù)荷部位，進(jìn)而有效延長(zhǎng)管道防腐設(shè)備的使用壽命[6]。

2.6 規(guī)范使用防腐設(shè)備

防腐設(shè)備的規(guī)范運(yùn)行對(duì)石油管道的防腐具有不可忽視的重要作用。因此，應(yīng)嚴(yán)格規(guī)范管道防腐設(shè)備的各項(xiàng)操作，同時(shí)應(yīng)認(rèn)真開展管道防腐設(shè)備的測(cè)試和維修，特別是檢查管道防腐設(shè)備的接頭部位，從而保證管道防腐設(shè)備的有序運(yùn)行。另外，為保證輸油管道的防腐工作能夠有條不紊地進(jìn)行，在規(guī)范輸油管道防腐設(shè)備的各項(xiàng)操作的同時(shí)，還應(yīng)配備專業(yè)的防腐人員，進(jìn)而高效開展輸油管道的防腐工作。專業(yè)防腐人員不僅需要具有較高的專業(yè)理論知識(shí)，而且要有在輸油管道防腐設(shè)備的使用方面的豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。與此同時(shí)，加強(qiáng)管道防腐技術(shù)與裝備的研究與開發(fā)。積極合理地引進(jìn)一些先進(jìn)的管道防腐技術(shù)與設(shè)備，不斷提高管道防腐工作的質(zhì)量[7]。

3 結(jié)語

隨著我國工業(yè)和社會(huì)的快速發(fā)展，對(duì)石油資源的需求越來越大。經(jīng)常采用管道運(yùn)輸方式提高石油的運(yùn)輸效率，。然而，由于各種因素的影響，管道腐蝕時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重縮短了管道的實(shí)際使用壽命，引發(fā)各種事故。本文分析了輸油管道的腐蝕因素，并提出了一些有效的防護(hù)策略，希望能對(duì)我國輸油管道行業(yè)的發(fā)展起到有益的作用。