石油管道化工防腐的安全技術(shù)探究

宋成功

（中石化華北油氣分公司采油氣工程服務(wù)中心，山西 晉中 030600）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，我國(guó)當(dāng)前對(duì)于各種能源資源的需求量不斷提高。在各種各樣的能源資源當(dāng)中，人們對(duì)于石油資源的需求尤其顯著。石油資源越來(lái)越成為當(dāng)今時(shí)代人們必不可缺的重要能源資源。而運(yùn)輸石油資源主要通過(guò)使用管道進(jìn)行運(yùn)輸，因此，在石油管道的建設(shè)和運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，一般情況下，石油化工管道會(huì)經(jīng)常性不可避免地出現(xiàn)各種被腐蝕問(wèn)題，這就更加提高人們對(duì)此的重視程度。為了保障石油化工管道的安全質(zhì)量問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)明確石油管道的作用和地位，查明其被腐蝕的原因，并有針對(duì)性地制定解決措施。

1.石油管道的作用和地位

在當(dāng)今運(yùn)輸方式上，石油管道運(yùn)輸占有重要地位。正是由于當(dāng)今石油管道技術(shù)的成熟，才方便了人們對(duì)于能源資源的需求和利用。石油管道是向人們運(yùn)輸石油資源的主要方式，它主要具有三個(gè)重要作用：一是運(yùn)輸成本低。石油管道輸送的載體是管道本身，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性，其建設(shè)和運(yùn)輸過(guò)程當(dāng)中受其他因素影響較小，因此成本較低。且它在運(yùn)輸過(guò)程當(dāng)中極易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，相關(guān)運(yùn)營(yíng)人員少，成本低。二是占地少、建設(shè)快。在石油管道的建設(shè)當(dāng)中，通常只會(huì)每千米臨時(shí)占用土地1.8 萬(wàn)平方米左右，相比其他運(yùn)輸方式的永久占地面積少了0.2 萬(wàn)平方米左右。主要優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在：在竣工之后，依舊能夠使用土地面積的概率高達(dá)99%。且石油管道，僅僅可埋藏于土地之下，還可深藏于海底與江河之下。此外，據(jù)研究表明，石油管道的建設(shè)周期比其他運(yùn)輸方式的建設(shè)周期短了至少30%，因此具備建設(shè)速度快的特性。三是運(yùn)輸量大。拿鐵路和石油管道這兩種運(yùn)輸方式進(jìn)行比較，一條管徑為720mm 的石油管道，每年可一次性地運(yùn)輸將近2000 萬(wàn)噸的石油，且運(yùn)輸速度極快。而鐵路油罐車(chē)的容量是2000 噸，且需要來(lái)回兩趟跑。相比之下，可見(jiàn)石油管道的運(yùn)輸量之大，且運(yùn)輸之便利。因此，石油管道對(duì)于人們的生活以及社會(huì)的發(fā)展具有重要的作用，是當(dāng)代不可或缺的重要運(yùn)輸渠道之一。

2.石油管道使用中存在的問(wèn)題

石油管道在使用過(guò)程中，最常見(jiàn)的安全隱患就是泄露問(wèn)題。這就與管道本身的建設(shè)材料以及其建設(shè)過(guò)程中的規(guī)范程度存在一定的關(guān)系。據(jù)調(diào)查顯示，一些為了牟取暴利的石油管道建設(shè)單位，通常會(huì)在管道本身的建設(shè)材料當(dāng)中，為了降低成本而選擇一些不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)材料投入管道建設(shè)當(dāng)中去。由此影響了石油管道運(yùn)輸?shù)陌踩?，且與石油泄露風(fēng)險(xiǎn)，存在一定的關(guān)系。另一方面，也存在一些石油管道運(yùn)輸單位不按國(guó)家要求進(jìn)行施工人員的選舉和培訓(xùn)，施工人員是石油管道，施工過(guò)程中的直接影響因素。石油管道在被腐蝕之后，管道本身的抗壓能力就會(huì)下降，在日積月累的腐蝕之下，管道本身就會(huì)出現(xiàn)裂縫，造成石油泄漏。

3.石油管道被腐蝕的原因

針對(duì)石油管道被腐蝕這種現(xiàn)象，本文找出了主要四類(lèi)管道被腐蝕最常見(jiàn)的四種原因：化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、金屬材料不均勻性腐蝕以及微生物的腐蝕。

一是化學(xué)腐蝕是石油管道被腐蝕的主要表現(xiàn)之一。通常在具備高溫的條件下，管道內(nèi)極其容易出現(xiàn)氧化反應(yīng)，也可能出現(xiàn)脫碳問(wèn)題。那是因?yàn)槭凸艿纼?nèi)部通常是由鋼材這種重要材料制作成，這就不可避免地增添了管道里面的活躍金屬。而石油在管道內(nèi)流動(dòng)的時(shí)候，就會(huì)與這些活躍金屬接觸，管道內(nèi)的硫化物就會(huì)與活躍金屬產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而對(duì)管道本身產(chǎn)生腐蝕作用。二是電化學(xué)腐蝕。所謂的電化學(xué)腐蝕，顧名思義就是指電化學(xué)反應(yīng)引起的石油化工管道遭受腐蝕。而造成電化學(xué)反應(yīng)就是指是管道材料中的金屬與電解質(zhì)在接觸之后產(chǎn)生了反應(yīng)而造成的結(jié)果。而這種電化學(xué)腐蝕，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是人們?nèi)粘Ｉ钪兴f(shuō)的“生銹”，其反應(yīng)條件需要有金屬和水。而管道本身就有金屬制作而成，因此它的內(nèi)部表面有一定的吸水能力。每當(dāng)遇到潮濕的天氣時(shí)，管道內(nèi)部的表面就會(huì)被吸滿一層薄薄的水膜。在水與金屬的長(zhǎng)期接觸下，產(chǎn)生了電化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生紅褐色的鐵銹。深入來(lái)講，正是由于金屬中的鐵元素電解之后變?yōu)榱擞须x子的鐵離子，鐵離子與水膜反應(yīng)產(chǎn)生了氧化反應(yīng)，就出現(xiàn)了“生銹”這種情況。在日積月累的電化學(xué)腐蝕之后，管道本身的材質(zhì)就會(huì)慢慢被腐蝕。三是金屬材料不均勻性腐蝕。石油管道本身存在的金屬材料不均勻的情況也會(huì)造成管道被腐蝕的結(jié)果。由于管道自身的質(zhì)量問(wèn)題造成管道中金屬材料不均勻，或者是舊管道與新管道銜接，以及石油管道在改造之后出現(xiàn)的不均勻金屬性質(zhì)，都可能會(huì)出現(xiàn)金屬材料不均勻問(wèn)題，都極易造成管道腐蝕。這是由于管道之間的組織成分出現(xiàn)各種差異，進(jìn)而產(chǎn)生了電位差，從而造成了管道腐蝕的結(jié)果。四是微生物的腐蝕，這是石油管道腐蝕現(xiàn)象的常見(jiàn)表現(xiàn)之一。石油化工管道腐蝕分為外部腐蝕和內(nèi)部腐蝕，管道外部的腐蝕就是因?yàn)槲⑸锿ǔ?huì)在管道上大量聚集和活動(dòng)而造成的。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，石油化工管道外部的腐蝕是由于微生物活動(dòng)造成的結(jié)果占30%左右。不管石油化工管道是屬于地上還是地下，其受微生物的腐蝕結(jié)果都不會(huì)變。被深埋于地下的石油管道，也不可避免地會(huì)遭到土壤中微生物的腐蝕。而土壤中的微生物通常是相對(duì)分散活動(dòng)的，這就會(huì)造成石油管道外部出現(xiàn)點(diǎn)狀形式的腐蝕現(xiàn)象。

4.石油管道化工防腐安全技術(shù)

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代條件下，石油管道化工防腐的安全技術(shù)得到更好的落實(shí)。當(dāng)前的石油管道化工防腐技術(shù)主要分為三種類(lèi)型：緩蝕劑防腐技術(shù)、陰極保護(hù)技術(shù)以及涂層防腐技術(shù)。

緩蝕劑防腐技術(shù)通常會(huì)被運(yùn)用到一些相對(duì)較短工程的石油管道防腐工程當(dāng)中去。因?yàn)檫@種防腐劑是有針對(duì)性的防腐劑，它對(duì)石油運(yùn)輸管道中的材料有一定的要求。這種緩蝕劑一般情況下是要單一地加入到運(yùn)輸管道當(dāng)中，如果與其他防腐劑相混合就會(huì)出現(xiàn)不必要的麻煩和問(wèn)題。一旦管道內(nèi)部出現(xiàn)問(wèn)題，后期對(duì)管道進(jìn)行維修又需要更大的時(shí)間與金錢(qián)。通常情況下，在工程較長(zhǎng)的石油管道運(yùn)輸過(guò)程中，管道采用的材料大部分都是不相同的，如果使用這種單一的緩蝕劑防腐難以達(dá)到很好的防腐效果。陰極保護(hù)技術(shù)主要針對(duì)于提前防止電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)。這種技術(shù)被普遍運(yùn)用到管道防腐工程中。所謂的陰極保護(hù)技術(shù)主要是指通過(guò)強(qiáng)制電流，有選擇性地選出活躍性金屬優(yōu)先產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而達(dá)到預(yù)防電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象出現(xiàn)的一種預(yù)防性技術(shù)。如果在管道運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，這些活躍性金屬就能夠得到優(yōu)先權(quán)產(chǎn)生反應(yīng)，從而達(dá)到保護(hù)陰極金屬的作用。當(dāng)陰極金屬得到保護(hù)之后，就可以防止石油化工管道內(nèi)產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕反應(yīng)。需要注意的是，陰極保護(hù)技術(shù)也需要與之相匹配的陽(yáng)極系統(tǒng)作為輔助，且陰陽(yáng)兩極的壽命應(yīng)當(dāng)相匹配，并且要及時(shí)對(duì)陽(yáng)極系統(tǒng)進(jìn)行更新和優(yōu)化，這樣才能更好地實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)技術(shù)對(duì)電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象的預(yù)防效果。涂層防腐技術(shù)主要分為三種性質(zhì)的涂層防腐劑：無(wú)機(jī)非金屬防腐、3 PE涂層防腐以及無(wú)溶劑環(huán)氧涂層防腐技術(shù)。一是無(wú)機(jī)非金屬防腐。當(dāng)前的無(wú)機(jī)非金屬防腐是目前為止應(yīng)用率最高的涂層防腐技術(shù)。他擁有極強(qiáng)的抗防腐能力，以及較高的抗高溫和抗氧化的能力。一般情況下可以還可分為搪瓷涂層、玻璃涂層和陶瓷涂層等，相比于玻璃涂層，搪瓷涂層是無(wú)機(jī)非金屬涂層防腐劑中抗腐蝕能力更勝一籌。因此，在由鋼材制成的石油化工管道上，經(jīng)常使用搪瓷涂層進(jìn)行防腐。而玻璃涂層相比于搪瓷涂層，有著更強(qiáng)的密閉性和抗磨性。因此，石油化工管道的內(nèi)部通常會(huì)徒有玻璃涂層進(jìn)行防腐。最后的陶瓷涂層相比前兩者，在石油管道上的應(yīng)用相對(duì)較少。它由極其穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)構(gòu)成，主要廣泛應(yīng)用在一些相對(duì)高溫惡劣的環(huán)境下。如圖1。二是3PE 涂層防腐?，F(xiàn)階段的3 PE 涂層防腐材料，仍在技術(shù)人員的大力研究下不斷發(fā)展和成熟，且擁有長(zhǎng)遠(yuǎn)的前景。它作為一種新型復(fù)合型材料，其表層主要由聚乙烯復(fù)合材料制作而成，里層主要由接環(huán)氧粉末黏滯而成。當(dāng)前推出的耐高溫?zé)釃姴Ａ繉拥? PE 防腐技術(shù)可以涂抹到石油化工管道的外部，從而更好地實(shí)現(xiàn)其防腐能力。三是無(wú)溶劑環(huán)氧涂層防腐。吳溶劑環(huán)氧涂層防腐材料通常涂抹于石油化工管道的內(nèi)部。該防腐材料在實(shí)踐中表現(xiàn)出較強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)能力，能與石油內(nèi)的一些雜質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，從而減少和避免了管道內(nèi)部的腐蝕現(xiàn)象出現(xiàn)，這種特性一方面促進(jìn)管道內(nèi)部安全性的提升，另一方面又能夠在一定程度上減少石油雜質(zhì)，提升石油質(zhì)量，是石油管道防腐技術(shù)的優(yōu)秀成果之一。

圖1 膠帶表面溫度－時(shí)間曲線圖

5.結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷推動(dòng)，石油管道、化工防腐的安全技術(shù)也變得越來(lái)越重要，我們會(huì)在未來(lái)的發(fā)展道路上，讓更多的技術(shù)蓬勃發(fā)展為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)提供充足的動(dòng)力。綜上所述，石油管道化工防腐安全技術(shù)是管道輸送過(guò)程中重要的保護(hù)傘。針對(duì)本文提出的石油管道過(guò)程中的問(wèn)題，管道腐蝕原因以及幾種相關(guān)防腐技術(shù)成果，石油化工企業(yè)需要有針對(duì)性地選擇適合的方針與策略進(jìn)行維護(hù)。只有從實(shí)踐出發(fā)，掌握合適的防腐技術(shù)，才能夠促進(jìn)管道運(yùn)輸業(yè)的完善和發(fā)展，從而達(dá)到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的共同發(fā)展。