油氣輸送管道的粘修及防腐工藝研究

唐忠偉 姚飛 馬帥

摘要：油氣輸送管道由于所處的工作環(huán)境和其工作性質(zhì)，與具有腐蝕性的物質(zhì)常年接觸，與土壤接觸還會(huì)引發(fā)電化學(xué)腐蝕，所以油氣輸送管道極容易受到腐蝕的侵害，管道就會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題，需要對(duì)其進(jìn)行修復(fù)工作。傳統(tǒng)的修復(fù)方式會(huì)浪費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力，所以文中通過管道粘修方式，研究了濕法復(fù)合修復(fù)技術(shù)和預(yù)成型法復(fù)合管道修復(fù)技術(shù)，這兩種方式都是通過利用膠粘劑、結(jié)合復(fù)合材料進(jìn)行的粘修方法，這兩種方法不僅施工簡(jiǎn)單、快捷，而且適用環(huán)境較為廣泛、安全性極高。與傳統(tǒng)的修復(fù)方式相比，該兩種粘修方式是省時(shí)、省力、省財(cái)，工作人員的安全性也能得以保障。最后再對(duì)油氣輸送管道的防腐工藝進(jìn)行了分析，用來降低油氣輸送管道的腐蝕速度，減少管道的修復(fù)次數(shù)，從而延長(zhǎng)管道的使用壽命。

關(guān)鍵詞：油氣輸送管道;粘修;防腐

中圖分類號(hào)：TQ437;TE988.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2019）12-0033-04

石油天然氣在我國(guó)發(fā)揮著非常重要的作用，其蓬勃發(fā)展能夠?qū)ξ覈?guó)的經(jīng)濟(jì)起到推動(dòng)作用，還會(huì)影響著人們的日常生活。石油天然氣工業(yè)中的輸送環(huán)節(jié)是必不可少的，可想其作用是非常重要的。起到輸送作用的管道會(huì)受到很多腐蝕物質(zhì)的侵?jǐn)_，不管管道是使用哪種材料，油氣輸送管道都會(huì)受到腐蝕侵害，只是時(shí)間的問題。而且我國(guó)很多的油氣輸送管道都是在70～80年代所建成的，距離現(xiàn)在已經(jīng)有20～30年的時(shí)間了，所以油氣輸送管道普遍存在腐蝕嚴(yán)重的現(xiàn)象[1]。所以，為了能夠讓油氣輸送管道更好的運(yùn)行，需要對(duì)其發(fā)生腐蝕的地方進(jìn)行修復(fù)工作，其修復(fù)工作對(duì)于保障油氣輸送管道安全運(yùn)行起到極其重要的作用。

與油氣輸送管道相關(guān)的企業(yè)對(duì)管道修復(fù)工作已經(jīng)越來越重視，各種的修復(fù)技術(shù)不斷在發(fā)展。我國(guó)傳統(tǒng)的修復(fù)方法包含著停輸做水壓實(shí)驗(yàn)、局部更換管段、打金屬卡箍等等，不同的方法針對(duì)的管道問題是不一樣[2]。這些方法雖然可以解決管道的謀陷問題，但是其中也存在一個(gè)共同的缺陷就是需要將停止生產(chǎn)將會(huì)影響輸送量，需要使用大型的機(jī)械設(shè)備，進(jìn)行大面積的工程作業(yè)，這些都需要花費(fèi)比較長(zhǎng)的時(shí)間，而且還會(huì)涉及到焊接工作。對(duì)管道進(jìn)行更換時(shí)還會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定程度的污染和清空管道時(shí)的損失。工作人員還會(huì)在存在電壓的環(huán)境下工作，對(duì)工作人員的生命安全也造成隱患。所以傳統(tǒng)的方式對(duì)管道進(jìn)行修復(fù)工作需要很多人力、物理、財(cái)力和時(shí)間。于是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，管道復(fù)合修復(fù)技術(shù)讓管道修復(fù)工作變得更加的簡(jiǎn)單、方便，還能夠具有很大的安全保障。

管道復(fù)合修復(fù)技術(shù)與傳統(tǒng)的修復(fù)方式完全不一樣，但是其使用效果是非常好的?，F(xiàn)在已經(jīng)在管道修復(fù)中廣泛使用。管道復(fù)合修復(fù)技術(shù)就是利用膠粘劑將復(fù)合材料套筒粘接到受損的管道上，這樣復(fù)合材料就可以與管壁一起承擔(dān)著應(yīng)力，可以減少管道的承載能力。這種利用膠粘劑的復(fù)合修復(fù)技術(shù)也可以稱為油氣輸送管道的粘修工作。與傳統(tǒng)的方式相比，這種粘修工作的安全性高、耐久性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性高、效率快等優(yōu)勢(shì)[3]。油氣輸送管道粘修方式有2種，一種是濕法復(fù)合修復(fù)技術(shù)，另一種是預(yù)成型法復(fù)合管道修復(fù)技術(shù)[4]。本文將會(huì)對(duì)這兩種粘修方式進(jìn)行闡述，然后為了減少管道受腐蝕侵害，對(duì)防腐蝕工藝進(jìn)行研究。

1 油氣輸送管道的粘修方式

1.1濕法復(fù)合修復(fù)技術(shù)

1.1.1濕法復(fù)合修復(fù)技術(shù)的介紹

濕法復(fù)合修復(fù)技術(shù)在美國(guó)用于管道修復(fù)已經(jīng)被運(yùn)用得非常熟練了，在我國(guó)的發(fā)展還有待進(jìn)一步的提高。濕法復(fù)合修復(fù)技術(shù)所使用的復(fù)合材料是高強(qiáng)度的纖維布，這種纖維布是在航空航天或者軍事工業(yè)中所使用的，所以其性能會(huì)非常強(qiáng)，能夠?qū)艿榔鸬胶芎玫某惺苣芰Α穹◤?fù)合材料所使用的膠粘劑是具有專利技術(shù)的高強(qiáng)度粘膠和固化劑，該膠粘劑能夠?qū)⒗w維布緊緊的粘接在管壁上，還具有一定的力學(xué)性能和機(jī)械性能。濕法復(fù)合修復(fù)技術(shù)要求是高強(qiáng)的復(fù)合材料和膠粘劑，所以在其生產(chǎn)制作過程中、還包含檢測(cè)過程都要能夠嚴(yán)格的遵守新型國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)則。該種粘修方式能夠在不停止管道輸送工作就可以進(jìn)行修復(fù)，而且施工方式比較簡(jiǎn)單、方便，而且其適用性能比較強(qiáng)，能夠?qū)χ惫苓M(jìn)行粘修，還能夠在變徑管道處、彎頭和T型連接的地方進(jìn)行直接使用，其他異性的管道處都可以用濕法復(fù)合修復(fù)技術(shù)，如圖1所示，比傳統(tǒng)的修復(fù)方式更加的靈活。

1.1.2濕法復(fù)合修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

濕法復(fù)合修復(fù)技術(shù)是在傳統(tǒng)的修復(fù)方式上發(fā)明的新型修復(fù)方式，所以該修復(fù)方式能夠擁有傳統(tǒng)的修復(fù)優(yōu)勢(shì)，還對(duì)傳統(tǒng)修復(fù)的缺點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)，所以濕法復(fù)合修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)更加的多。其具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

1）該方法是直接用膠粘劑將復(fù)合材料粘接在管壁上，所以不需要進(jìn)行焊接，就不會(huì)動(dòng)火，對(duì)工作人的安全起到很大的保障作用。

2）通過對(duì)上文的濕法復(fù)合修復(fù)技術(shù)的施工方式就以明白，其施工方式是非常簡(jiǎn)單，易于操作，能夠減輕工作人員的工作強(qiáng)度，而且也有利于保障修復(fù)質(zhì)量。

3）濕法復(fù)合修復(fù)技術(shù)所使用的材料具有非常強(qiáng)的拉伸強(qiáng)度，纖維布還具有高彈性模量，能夠承受管道的各種壓力，還能夠減少對(duì)管壁的應(yīng)力，有助于管道安全運(yùn)行。

4）傳統(tǒng)的修復(fù)需要有大型的機(jī)械設(shè)備，而濕法復(fù)合修復(fù)技術(shù)不需要大型的機(jī)械設(shè)備，對(duì)于修復(fù)成本有很大程度的降低。

5）傳統(tǒng)的修復(fù)方式是需要將管道停止運(yùn)輸才能進(jìn)行修復(fù)工作，而濕法復(fù)合修復(fù)技術(shù)在施工過程中不需要將管道停止運(yùn)輸，這種方式很大程度的減小生產(chǎn)影響，還能節(jié)約清空管壁所造成的浪費(fèi)，也減小了對(duì)環(huán)境造成的污染。

6）濕法復(fù)合修復(fù)技術(shù)比較靈活，能夠在很多的作業(yè)環(huán)境中運(yùn)用，不想傳統(tǒng)的修復(fù)方式，不同的作業(yè)環(huán)境需要不同的修復(fù)方式。而且該種修復(fù)方式能夠不影響任何管道作業(yè)，也不會(huì)影響陰極保護(hù)系統(tǒng)。

1.2預(yù)成型法復(fù)合管道修復(fù)技術(shù)

預(yù)成型法復(fù)合管道修復(fù)技術(shù)是美國(guó)研究機(jī)構(gòu)開發(fā)的，該方式所需要的產(chǎn)品是按照最新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)所生產(chǎn)的。圖2所示的就是通過預(yù)成型法粘修的管道，其中包含著3個(gè)部分，圖中所顯示的①是復(fù)合套筒，該套筒是由復(fù)合材料所制成;②是膠粘劑，是將套筒的每層之間進(jìn)行粘接，該膠粘劑是一種高強(qiáng)度的物質(zhì)，能夠?qū)⒚繉娱g的套筒緊密粘接;③是填料，這種填料是具有高強(qiáng)度的性能，作用是將管道被腐蝕或者不平整的地方進(jìn)行填充，從而將管道與復(fù)合材料能夠緊密的貼合。該產(chǎn)品是具有很強(qiáng)的力學(xué)性能，能夠起到管道的修復(fù)作用。當(dāng)對(duì)被修復(fù)的管道完成修復(fù)施工后，需要大約2h膠粘劑才能完全固化，這3個(gè)組成部分的有機(jī)結(jié)合作用于管壁上形成完整的復(fù)合修復(fù)層，能夠?qū)⒋嬖趩栴}的管道處進(jìn)行修復(fù)，使其能繼續(xù)工作。

預(yù)成型法復(fù)合管道修復(fù)技術(shù)作為一種新型的油氣輸送管道修復(fù)技術(shù)，與傳統(tǒng)的更換管道或者是補(bǔ)焊的方式對(duì)管道進(jìn)行維修相比，這種新型的方式所展現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)將會(huì)更加明顯，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)修復(fù)方式的缺陷。這種粘修方式與濕法復(fù)合修復(fù)技術(shù)一樣，操作簡(jiǎn)單、快捷，能夠在不停止油氣輸送的情況下對(duì)出現(xiàn)缺陷的管道進(jìn)行維修，也不會(huì)運(yùn)用到焊接，整個(gè)粘修工作將會(huì)在非常安全的情況下進(jìn)行，所以不僅提高的管道維修的質(zhì)量，其安全性能也得以很大程度提高。開發(fā)預(yù)成型法復(fù)合管道修復(fù)技術(shù)時(shí)，美國(guó)的相關(guān)組織對(duì)其進(jìn)行了大量的研究測(cè)試，經(jīng)過了3年的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，還經(jīng)過了7年的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，所以該方法是經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的不斷考驗(yàn)，對(duì)油氣輸送管道粘修能夠起到很好的作用。其研究結(jié)果表明：預(yù)成型法是通過了長(zhǎng)時(shí)間可靠性測(cè)試的產(chǎn)品，具有非常高的安全性、實(shí)用性和可操作性，對(duì)于油氣輸送管道小于80%的缺陷都能夠起到非常強(qiáng)的修復(fù)作用，而且粘修成功后，其使用壽命可以長(zhǎng)達(dá)50年以上。

2 油氣輸送管道的防腐工藝分析

由于油氣輸送管道的特殊工作環(huán)境，隨著時(shí)間的推移，不管用什么樣的材料或者防腐蝕工藝，管道都會(huì)發(fā)生腐蝕侵害。但是我們可以做到最大可能的減小腐蝕發(fā)生的速度，于是接下來將對(duì)油氣輸送管道的防腐工藝進(jìn)行分析。

2.1油氣輸送管道內(nèi)外壁涂層工藝

油氣輸送管道是金屬所制成的，金屬長(zhǎng)期與具有腐蝕的物質(zhì)接觸，就會(huì)非常容易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，所以對(duì)管道內(nèi)外壁進(jìn)行涂層工藝措施，能夠提高管道的內(nèi)外壁的光滑程度，可以減少腐蝕物質(zhì)的緊密粘附，還能夠提高油氣輸送管道的輸送效率。

油氣輸送管道內(nèi)外壁進(jìn)行涂抹工藝，所使用的涂層材料有很多，而且對(duì)于管道的內(nèi)壁和外壁的涂層工藝不一樣。對(duì)內(nèi)壁所使用的最佳的涂層材料有環(huán)氧樹脂和合成樹脂材料，這兩種材料的性質(zhì)很穩(wěn)定，能夠很大程度的延長(zhǎng)金屬管道發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象。還能減小金屬管道內(nèi)壁的粗糙程度，管道內(nèi)越光滑，對(duì)油氣輸送管道的輸送速度也會(huì)有提高的作用，尤其對(duì)于長(zhǎng)輸送管道，其增加速度將會(huì)更加的明顯。對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行涂層工藝，能夠保障油氣輸送管道的順利進(jìn)行，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。

對(duì)油氣輸送管道的外壁進(jìn)行涂層處理，需要在管壁上進(jìn)行3層的包裹技術(shù)措施，從而提高油氣輸送管道外壁的耐腐蝕性能。因?yàn)楣艿劳獗谑桥c土壤進(jìn)行接觸的，土壤中的物質(zhì)更加的豐富，所以相比于內(nèi)壁更容易收到腐蝕侵害。而且外壁與土壤接觸，會(huì)形成原電池，就會(huì)形成電化學(xué)腐蝕，電化學(xué)腐蝕屬于一種傷害性較高的腐蝕。所以將外壁進(jìn)行3層包裹的防腐蝕層技術(shù)，可以很大程度深降低發(fā)生電化學(xué)腐蝕的概率，對(duì)油氣輸送管道的使用壽命也會(huì)起到延長(zhǎng)的作用。對(duì)管道外壁進(jìn)行多層的防腐蝕工藝，還能夠起到保溫的作用，還可以避免管道發(fā)生泄漏的情況。所以對(duì)管道外壁的涂層工藝要能夠有較高的重視程度，進(jìn)行涂層工作時(shí)能夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?duì)待。

油氣輸送管道的內(nèi)外壁涂層工藝進(jìn)行防腐蝕工作是一個(gè)比較普遍和常規(guī)的工藝措施。對(duì)于管道的材質(zhì)選擇也是比較重要的，要能夠根據(jù)輸送管道系統(tǒng)的特點(diǎn)，選擇最為合適的材質(zhì)，并且管道涂層的材料也需要進(jìn)行合理的選擇，對(duì)涂層工藝施工時(shí)也要能夠保證涂層厚度均勻，工作要認(rèn)真，不能出現(xiàn)少涂的現(xiàn)象，不然該涂層工作就會(huì)事倍功半，達(dá)不到很好的防腐蝕效果?？偟膩碇v，通過對(duì)油氣輸送管道進(jìn)行內(nèi)外壁涂層工藝，能夠起到一定程度的防腐蝕作用，還能夠改善管道內(nèi)壁上的粗糙程度，提高油氣輸送管道的內(nèi)壁輸送效率。

2.2陰極保護(hù)工藝

陰極保護(hù)工藝能夠起到很好的防腐蝕作用，其中主要的方式有兩種個(gè)，分別為犧牲陰極法和外加電源法，這兩種方式都是將石油輸送管道作為保護(hù)對(duì)象，屬于陰極處理，就可以將金屬管道的承載能力縮小[5]。陰極保護(hù)工藝可以減低電化學(xué)腐蝕的傷害，減小油氣輸送管道穿孔現(xiàn)象，就可以保障輸送管道的安全運(yùn)行，提高其使用壽命。

通過使用陰極保護(hù)工藝對(duì)油氣輸送管道進(jìn)行防腐蝕，需要選擇最為合適的設(shè)備和設(shè)施，比如選擇石墨、鋅等材料作為陽極，這樣就對(duì)陰極的保護(hù)將會(huì)達(dá)到更好的效果。在使用該方法時(shí)，需要經(jīng)常的對(duì)陽極和陰極的狀況進(jìn)行檢查，從而能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問題。使用陰極保護(hù)的工藝時(shí)，還要需要選擇穩(wěn)定的電源系統(tǒng)，只有達(dá)到不間斷的穩(wěn)定供電，陰極保護(hù)工藝才能起到保護(hù)作用。對(duì)陰極保護(hù)工藝所使用的設(shè)備實(shí)施也要進(jìn)行保養(yǎng)，以免發(fā)生問題達(dá)不到防腐蝕的作用。陰極保護(hù)工藝對(duì)油氣輸送管道能夠起到很好的防腐蝕作用。

2.3優(yōu)化油氣輸送管道的防腐蝕措施

油氣輸送管道的材質(zhì)有的容易發(fā)生腐蝕，有的不容易發(fā)生腐蝕，所以為了減小腐蝕現(xiàn)象，首選能夠防止腐蝕的材質(zhì)，并且該材質(zhì)還要具有一定的強(qiáng)度，才能滿足與油氣輸送管道的需求。需要加強(qiáng)對(duì)油氣輸送管道系統(tǒng)的檢測(cè)，這樣就可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，從而減小腐蝕所帶來的傷害。還需要對(duì)發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象進(jìn)行分析檢測(cè)，從而可以更加科學(xué)性的解決問題。

可以將自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)用到油氣輸送管道的檢測(cè)中，這樣就可以隨時(shí)掌握管道的運(yùn)行參數(shù)，能夠?qū)艿乐械母g情況進(jìn)行監(jiān)督，就可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)管道的問題，該方式會(huì)比人工檢測(cè)更加的準(zhǔn)確，發(fā)現(xiàn)問題，就可以開動(dòng)應(yīng)急處理措施，對(duì)管道進(jìn)行粘修處理或者其他的維修方式。通過使用自動(dòng)化控制系統(tǒng)，能夠提高油氣輸送管道的安全運(yùn)行。

3 結(jié)語

油氣輸送管道作為石油天然氣工業(yè)的重要組成部分，關(guān)系著油氣的輸送效率，進(jìn)而影響著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活的水平。油氣輸送管道不管如何進(jìn)行管理都會(huì)發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象。所以油氣輸送管道長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行后就會(huì)出現(xiàn)不同程度的腐蝕現(xiàn)象，為了延長(zhǎng)其使用壽命，可以從2個(gè)方面入手，①降低管道發(fā)生腐蝕的速度，②及時(shí)的用正確的修復(fù)方式對(duì)出現(xiàn)問題的管道部分進(jìn)行修復(fù)。本文分析的2種粘修方式與傳統(tǒng)的修復(fù)方式相比，就能夠節(jié)約修復(fù)的經(jīng)濟(jì)成本，還有利于施工、施工人員的安全性得以保障。這2個(gè)方面一個(gè)是減少管道發(fā)生問題的頻率，一個(gè)是對(duì)發(fā)生問題的管道進(jìn)行處理。這兩方面進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，能夠很大程度上的延長(zhǎng)油氣輸送管道的使用壽命。隨著時(shí)代的發(fā)展，將來還會(huì)出現(xiàn)更加先進(jìn)、有效的方式提高油氣輸送管道的使用壽命。

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