油田埋地金屬管道腐蝕及防腐措施

張慶國(guó)

（大慶油田工程建設(shè)有限公司國(guó)內(nèi)工程事業(yè)部工程管理部，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

作為建筑工程中常見的施工材料，埋地金屬管道在許多領(lǐng)域都有應(yīng)用，無(wú)論是在給排水的工程建設(shè)中還是在油田的管道鋪設(shè)中都是重要的組成部分。所以，解決管道在地下的防腐問(wèn)題是管道應(yīng)用中的重中之重，無(wú)論是鋪設(shè)過(guò)程還是后期修護(hù)，做好防腐工作將會(huì)為整個(gè)工程取得事半功倍的效果。

1 油田埋地金屬管道腐蝕的原因分析

1.1 電化學(xué)腐蝕

電解質(zhì)的變化是造成電化學(xué)反應(yīng)的關(guān)鍵因素，石油運(yùn)輸因?yàn)榈赜騿?wèn)題會(huì)面臨各種各樣的埋地環(huán)境，無(wú)論是在江河流域處還是在陸地進(jìn)行鋪設(shè)工作，只要管道表面的金屬材質(zhì)與水接觸就會(huì)在管道表面形成一層含有電解質(zhì)的水膜。在這些電解質(zhì)中，氯離子最容易和管道的金屬層發(fā)生電解質(zhì)反應(yīng)生成氫化物等具有腐蝕性的物質(zhì)，從而破壞鋼材的結(jié)構(gòu)。

1.2 化學(xué)腐蝕

當(dāng)外界具備反應(yīng)條件的各種因素與管道發(fā)生電解質(zhì)接觸時(shí)，就產(chǎn)生了腐蝕現(xiàn)象。尤其是管道的金屬層面長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中時(shí)，空氣中的二氧化硫和氧氣等就會(huì)作為電解質(zhì)與金屬發(fā)生反應(yīng)[1]。當(dāng)溫度升高，濕度增加時(shí)，反應(yīng)會(huì)更加劇烈，腐蝕的速度也會(huì)加快。一旦出現(xiàn)脫碳問(wèn)題，就說(shuō)明管道已經(jīng)遭到了嚴(yán)重的腐蝕，石油運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量和安全將難以得到保障。而且管道被破壞后，暴露出的管道內(nèi)部材料與石油中的一些化學(xué)物質(zhì)也會(huì)發(fā)生反應(yīng)，加劇了鋼材的腐蝕。

1.3 微生物腐蝕

所謂的微生物腐蝕就是管道的腐蝕現(xiàn)象是由像細(xì)菌、真菌這樣的微生物引起的。埋在地下的管道由于常年與土壤接觸，土壤中又含有大量的微生物，在適宜的條件下，這些微生物就會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生腐蝕作用。舉例來(lái)說(shuō)，硫化細(xì)菌和氫離子在一定的反應(yīng)條件下就會(huì)發(fā)生作用生成具有腐蝕性的硫化物，這就會(huì)對(duì)管道造成很大的危害。

2 埋地金屬管道腐蝕防護(hù)措施

2.1 藥劑防腐技術(shù)

殺菌劑的使用是管道防腐措施中一種經(jīng)濟(jì)成本低且效果優(yōu)良的技術(shù)，無(wú)論是在管道內(nèi)層還是在油井處進(jìn)行噴涂都能起到防腐的作用，在套管內(nèi)部存在SRB腐蝕的部分效果尤為明顯，緩蝕劑的主要防腐原理是通過(guò)吸附反應(yīng)和氧化反應(yīng)在管道表面形成致密的氧化膜和吸附膜，在這兩種反應(yīng)的作用下可以有效地減緩管道金屬腐蝕的速度，起到一定的管道保護(hù)作用[2]。同時(shí)，地下水中也含有許多酸性物質(zhì)也會(huì)導(dǎo)致管道表面金屬的腐蝕，比如硫化氫和二氧化碳等都會(huì)對(duì)管道發(fā)生酸性腐蝕。針對(duì)這一問(wèn)題的解決，酸性介質(zhì)的緩蝕劑應(yīng)用會(huì)產(chǎn)生良好的抑制效果，從而避免鋼材的腐蝕。

2.2 表面處理技術(shù)

做好基層金屬的防腐工作是增強(qiáng)整個(gè)管道防腐作用的有效手段之一，除此之外，管道的基體是否與具有防腐作用的涂層完美黏結(jié)也是一個(gè)重要問(wèn)題，對(duì)管道的金屬層面做處理前一定要確保有較高的黏結(jié)度。而在增加管道的使用年限，提高防腐作用上，除銹質(zhì)量的影響是遠(yuǎn)超于像施工環(huán)境條件、防腐涂料的厚度這些因素的影響的。經(jīng)過(guò)多次的長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)可以證明管道的金屬層面做好的了除銹工作，使用的年限就會(huì)比普通的管道多三到五倍。因此，對(duì)于深度清理管道中或是容量表層的氧化皮是施工前的一項(xiàng)重要工程。

2.3 涂層處理技術(shù)

在管道外進(jìn)行涂層可以有效地隔絕管道外壁的水分以及土壤，這一方法在管道的防腐工程中發(fā)揮著重要的作用。無(wú)論是石油瀝青還是HPCC涂層，無(wú)論是3PE防腐還是熔結(jié)環(huán)氧粉末都是效果很好的防腐層。而聚乙烯涂層或者是環(huán)氧樹脂涂層則常應(yīng)用于管道的內(nèi)涂層施工或用作襯里保護(hù)。具有三百攝氏度高溫承受能力的熱噴玻璃也能有效地將管道表面和類似于硫化氫一樣的酸性氣體隔絕開來(lái)。對(duì)于腐蝕較為嚴(yán)重的管道在返修過(guò)程中則可以使用環(huán)氧液體涂料，通過(guò)擠涂的手法進(jìn)行處理。

2.4 陰極保護(hù)

犧牲陽(yáng)極法和強(qiáng)制電流法都是常用的兩種陰極保護(hù)手段，強(qiáng)制電流法主要應(yīng)用于運(yùn)輸距離長(zhǎng)，口徑相對(duì)較大的金屬管道，同時(shí)又應(yīng)用犧牲陽(yáng)極法來(lái)作為輔助防腐手段。電流的漏失是陰極保護(hù)法在應(yīng)用過(guò)程中常出現(xiàn)的問(wèn)題，為避免這一現(xiàn)象的發(fā)生可以將電絕緣設(shè)備分別安裝在工藝站場(chǎng)的進(jìn)、出位置，這樣可以有效地防止雷擊破壞管道的絕緣層以及防腐層[3]。鋅接地電池在絕緣接頭位置的安裝也能有很好的輔助防腐作用，當(dāng)遇到管道過(guò)河的情況時(shí)，鋅合金的犧牲陽(yáng)極保護(hù)法會(huì)有更明顯的效果。

2.5 電化學(xué)防腐措施

陽(yáng)極保護(hù)法的主要防腐原理是讓管道的金屬層面鈍化，在這種狀態(tài)下的金屬管道才不易被腐蝕。陰極保護(hù)法的原理則是將管道的金屬層面電位平均化，防腐電池則由其他部分來(lái)組成，對(duì)于管道建設(shè)來(lái)說(shuō)這也是一種很好的防腐手段。犧牲陽(yáng)極是現(xiàn)階段許多地區(qū)鋪設(shè)管道時(shí)會(huì)采用的防腐方法，其保護(hù)的原理就是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法，這種方法不僅適用于長(zhǎng)距離的管道運(yùn)輸，在防腐效果上也會(huì)更加明顯。在管道進(jìn)口的地方安裝電絕緣裝置就會(huì)對(duì)陰極電流產(chǎn)生很好的保護(hù)作用。接地鋅電池的安裝能有效地避免因防腐涂層或是絕緣接頭的地方出現(xiàn)電力故障而引起的安全問(wèn)題。

2.6 日常管理措施

石油運(yùn)輸管道的金屬防腐工程具有長(zhǎng)期性和復(fù)雜性的特點(diǎn)，所以對(duì)于日常維護(hù)工作的管理一定不能松懈。在石油運(yùn)輸事業(yè)飛速發(fā)展的今天，人們對(duì)于工程建設(shè)中出現(xiàn)的安全問(wèn)題的關(guān)注度越來(lái)越高，因此，在管道的鋪設(shè)或維修過(guò)程中，施工人員都要對(duì)可能出現(xiàn)的石油泄漏問(wèn)題能準(zhǔn)確快速地識(shí)別，在預(yù)防上做好檢查和維護(hù)工作，對(duì)鋪設(shè)或維修的每段管道都要有詳細(xì)切實(shí)的信息記錄，定期展開管道檢查和維護(hù)工作是為了使管道內(nèi)的壓力和容器的壓力維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的階段，從而保障石油管道運(yùn)輸?shù)陌踩玔4]。對(duì)于實(shí)地情況進(jìn)行考察和分析后，制定有針對(duì)性的管理計(jì)劃，提高施工人員和管理工作者的安全防護(hù)意識(shí)，加強(qiáng)責(zé)任觀念，為整個(gè)石油運(yùn)輸工程的順利開展提供可靠保證。

3 結(jié)語(yǔ)

目前環(huán)境保護(hù)成為人們?cè)絹?lái)越關(guān)注的一個(gè)重要問(wèn)題，對(duì)于環(huán)境保護(hù)的相關(guān)技術(shù)提出了更高的要求，這也極大地促進(jìn)了管道事業(yè)的發(fā)展，其中最為重要的就是管道的防腐問(wèn)題，這是影響石油運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵因素之一。如果發(fā)生嚴(yán)重的石油泄漏問(wèn)題，不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成巨大的污染還會(huì)對(duì)人的生活健康造成一定的危害。運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)中往往含有具一定腐蝕性的化學(xué)物質(zhì)，在一定的環(huán)境條件下會(huì)與管道的金屬層面發(fā)生反應(yīng)，從而破壞管道的結(jié)構(gòu)造成泄漏問(wèn)題，給石油產(chǎn)業(yè)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失的同時(shí)還污染了環(huán)境。因此，運(yùn)輸管道防腐工程的進(jìn)一步研究和技術(shù)上的突破是相當(dāng)重要的一項(xiàng)工作，只有解決好這個(gè)問(wèn)題，石油事業(yè)才會(huì)穩(wěn)定發(fā)展，環(huán)境保護(hù)才會(huì)得到一定的保障。