油氣儲運(yùn)中管道防腐措施分析

戶永海

（管道四公司（穿越公司），河北 廊坊 065000）

油氣是一種十分不穩(wěn)定的物質(zhì)，在復(fù)合條件的情況下會產(chǎn)生爆炸，并且作為一種能源，如果發(fā)生泄露還會對周邊環(huán)境產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的污染，這會導(dǎo)致能源的大量浪費(fèi)。對油氣儲運(yùn)中的管道進(jìn)行防腐就成為保障油氣使用效率和保障油氣穩(wěn)定安全的重要措施。儲運(yùn)中管道使用一種特殊的復(fù)合材料，內(nèi)部和外部還會使用一體化防腐措施，其一般氛圍工廠統(tǒng)一生產(chǎn)和后期填涂的方式，但是無論采用哪一種方式進(jìn)行防腐，都要從安全的角度和防護(hù)的角度進(jìn)行考慮。

1 油氣儲運(yùn)中管道腐蝕的原因

油氣分別是石油和天然氣兩種能源物質(zhì)，它們作為大自然的產(chǎn)物，并且?guī)в幸欢ǖ幕瘜W(xué)物質(zhì)，本身就會對油氣管道網(wǎng)進(jìn)行腐蝕，在流經(jīng)管道網(wǎng)的過程中與管道壁的鋼鐵發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以管道內(nèi)壁開始產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。

油氣儲運(yùn)中管道由于體積和重量都十分巨大，被常年埋在土壤內(nèi)，地下的土壤潮濕并且也有部分化學(xué)物質(zhì)可以和油氣儲運(yùn)中管外壁產(chǎn)生反應(yīng)，導(dǎo)致油氣儲運(yùn)中管外壁也會產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。經(jīng)過長時間的內(nèi)外腐蝕，管道的厚度將會越來越薄，極容易在進(jìn)行油氣運(yùn)輸?shù)倪^程中發(fā)生泄漏，嚴(yán)重時還會產(chǎn)生爆炸的危險。不同地方的泥土酸堿度不相同，對管道的腐蝕程度和腐蝕的速度也不相同，酸度過高的泥土比酸度中和的泥土更容易對管道造成嚴(yán)重腐蝕。

2 油氣儲運(yùn)中管道遭受腐蝕的類別

2.1 內(nèi)壁腐蝕

油氣儲運(yùn)中，其中含有的水分逐漸的蒸發(fā)，在管道的內(nèi)壁上形成一層薄膜，水汽逐漸與管道發(fā)生原電池反應(yīng)，使得內(nèi)部受到損害，部分油氣物質(zhì)在運(yùn)輸過程中，會碰撞管道破壞管道結(jié)構(gòu)，甚至與管道材料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使得內(nèi)部密實度降低，內(nèi)壁在腐蝕下穿孔，難以滿足儲運(yùn)的需求。

2.2 土壤腐蝕

部分長途儲運(yùn)管道隱藏在地下區(qū)域，管道的鋼材與土壤發(fā)生了相互影響，土壤能夠滲入水分，溫濕度變化大，不同區(qū)域中的土壤氧氣滲透率不同，這樣就會導(dǎo)致管道在不同的區(qū)域呈現(xiàn)出分段結(jié)構(gòu)差異，部分管道分段由于土壤性質(zhì)的影響，穿孔泄漏，不僅會造成資源的流失，還可能發(fā)生潛在的 爆炸危險。

2.3 雜散電流的腐蝕

電流腐蝕產(chǎn)生的主要表現(xiàn)就是漏電，由于管道周圍鋪設(shè) 了交通軌道，交通樞紐所應(yīng)用的電流逐漸滲透入管道周圍，甚至鉆入管道的部位中，形成從軌道到管道的電流線路，在 電流游走的過程中，使得管路隨著電流路徑發(fā)生了泄漏，繼而遭到腐蝕破壞。

3 油氣管道外防腐措施研究

3.1 防腐涂層

防腐涂層的作用很好解釋，就是一種隔斷效應(yīng)，也就是通過各種措施將金屬管道進(jìn)行隔離，使其無法與土壤腐蝕環(huán)境接觸，通過這種隔離作用，全方位的或者在一定程度上避免油氣管道與土壤腐蝕環(huán)境接觸從而發(fā)生直接的反應(yīng)造成了腐蝕，也就對管道起到了保護(hù)的作用，是天然管道防腐蝕的首要措施，承擔(dān)著物理層面的隔斷、避免接觸、全方位防護(hù)以及全方位隔斷的效果，同時涂層的另一個重要的作用就是輔助，通俗的講其存在是為陰極保護(hù)的措施提供了一種可以使電子絕緣的效果，采用了這樣的措施也就可以絕緣。因防腐涂層遭受復(fù)雜多樣的地形和土壤環(huán)境侵?jǐn)_，是腐蝕控制的薄弱環(huán)節(jié)，因此對防腐涂層提出了嚴(yán)苛的要求，需要如下具備性能：

1）首先附著力一定要好，尤其是對于鐵類的物質(zhì)，附著力就必須好，特別要求濕膜附著力良好；

2）抵抗介質(zhì)滲透性需要特別的優(yōu)秀，成膜后，涂層對于的水和氧及其它腐蝕因子的滲透性能夠起到良好的屏蔽作用，對于它們的侵蝕能夠很好地抵抗；

3）耐腐蝕性也要非常優(yōu)秀，對于大氣、水、酸、堿、鹽、其它溶劑等介質(zhì)的腐蝕，能夠起到很好的耐受作用，不懼怕以上物質(zhì)的侵蝕；

3.2 外加電流陰極保護(hù)

外加電流陰極保護(hù)是通過在管道的外部采用直流電源放電，放出的電子流向被保護(hù)金屬的陰極，使其陰極實現(xiàn)極化，使被保護(hù)金屬變成免腐蝕體，這種方法就叫外加電流陰極保護(hù)法。主要組成部分有輔助陽極，還有參比電極，輸出為直流電源，還有用于連接的電路。

犧牲陽極法和外加電流陰極保護(hù)法由于性質(zhì)不同，具有不同的特點(diǎn)，因此應(yīng)用的環(huán)境也不一樣，主要有介質(zhì)電阻率因素，供電的環(huán)境能力，不同金屬需要的保護(hù)電流的強(qiáng)度，來確定應(yīng)用類型。還可以經(jīng)由進(jìn)程運(yùn)行進(jìn)程當(dāng)中工藝前提轉(zhuǎn)變環(huán)境、壽命需求、布局外形等決議利用進(jìn)程一般的情況下，有電源供應(yīng)、介質(zhì)電阻率非常大、所需保護(hù)電流非常大時，同時環(huán)境條件變化大、使用壽命需求長的管網(wǎng)系統(tǒng)，尤其是長輸管道，應(yīng)首選外加電流陰極保護(hù)法，如果以上條件不那么嚴(yán)格，選用犧牲陽極保護(hù)法。因此長輸油氣管道比較適合電流陰極保護(hù)。

3.3 聯(lián)合防護(hù)

犧牲陽極陰極保護(hù)和強(qiáng)制電流陰極保護(hù)必須進(jìn)行聯(lián)合防護(hù)，才能取得良好的效果理由如下：

1）管道與外界的絕緣成都，是開展陰極保護(hù)系統(tǒng)建設(shè)的重要決定條件，采用防腐涂層可以使陰極保護(hù)所需的電流下降，同時使電流分散能力得到了加強(qiáng)；

2）管道防腐層破損點(diǎn)不可避免，如不實施陰極保護(hù)，那么腐蝕穿孔是必然的，陰極保護(hù)防止了涂層孔隙和損傷處外露金屬發(fā)生腐蝕；

3）防腐涂層提供了埋地金屬管道外側(cè)的全方位防護(hù)，起作用主要是應(yīng)對均勻腐蝕，陰極保護(hù)的特點(diǎn)主要是對點(diǎn)的保護(hù)，保護(hù)了防腐涂層產(chǎn)生破損的地點(diǎn)；

4）金屬管道涂層損壞地點(diǎn)難以預(yù)測，造成防腐涂層難以及時的進(jìn)行恢復(fù)，需要將整條管道都采用陰極保護(hù)，采用防腐涂層和陰極保護(hù)的雙重保護(hù)措施，延長保護(hù)時間、有效地實施管道保護(hù)。

3.4 臨時性陰極保護(hù)

由于油氣管道距離長、施工周期較長，為避免管道下溝回填后，在外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)投運(yùn)前發(fā)生電化學(xué)腐蝕，應(yīng)采取臨時性陰極保護(hù)措施。臨時陰極保護(hù)采用帶狀犧牲陽極，埋設(shè)點(diǎn)位于相應(yīng)的測試樁處，犧牲陽極通過測試樁向管道提供陰極保護(hù)電流。待強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)投運(yùn)后，必須斷開犧牲陽極與管道的連接。

4 油氣管道內(nèi)防腐措施研究

4.1 凈化氣源

凈化天然氣通常在氣源地執(zhí)行，通過一系列的工藝措施，包括脫除硫化物、對氣體進(jìn)行干燥等措施，在完成以上工藝措施后，對氣體相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢測，對照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到外輸?shù)闹笜?biāo)要求，再通過油氣管道進(jìn)行輸送。

4.2 涂層防護(hù)

對金屬管道的內(nèi)壁進(jìn)行涂層處理防護(hù)，可以起到降低腐蝕影響，提高內(nèi)壁光滑度的目的，還可以減少清理管道的次數(shù)。目前中國己經(jīng)研制出了金屬管道內(nèi)表面環(huán)氧樹脂靜電粉末噴涂技術(shù)及成套設(shè)備。從使用原理來看，涂層是通過將金屬表面的電化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)隔離或消除從而提高了金屬的防腐能力。

4.3 復(fù)合材料防管道腐蝕技術(shù)

傳統(tǒng)的鋼材作為油氣儲運(yùn)中管道的主要材料，因為極易腐蝕導(dǎo)致使用壽命短。復(fù)合材料是在傳統(tǒng)油氣儲運(yùn)中管網(wǎng)使用材料的基礎(chǔ)上發(fā)明出來，復(fù)合材料使用的不是單一鋼材，防腐蝕的效果十分明顯，復(fù)合材料管的構(gòu)成主要分為三個部分，外部由陶瓷結(jié)構(gòu)組成，內(nèi)部由鋼材組成，陶瓷和鋼材中間加有復(fù)合過度材料，這類結(jié)構(gòu)可以防止水汽的侵蝕，還有防止高溫和保持溫度均衡的效果。由于復(fù)合材料由高韌度性，在建設(shè)過程中較為方便，復(fù)合材料己經(jīng)在我國油田中開始使用，根據(jù)油田的反饋效果來看，復(fù)合材料的防腐效果十分明顯。

4.4 緩蝕劑防腐

油氣儲運(yùn)中管道一經(jīng)產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，隨著時間的推移腐蝕的面積會在原本的基礎(chǔ)上逐步擴(kuò)大。通過使用緩蝕劑進(jìn)行防腐，可以深入到腐蝕物的內(nèi)部，隔絕腐蝕層向更深擴(kuò)展，減緩腐蝕層化學(xué)反應(yīng)，對油氣儲運(yùn)中管道延長壽命有很好的作用。緩蝕劑因為其價格低廉，不會對油氣儲運(yùn)中管道建設(shè)產(chǎn)生多余的費(fèi)用。因為緩蝕劑成分簡單，操作起來十分簡便，并且不同于其他防腐蝕措施的局限性，緩蝕劑不限地區(qū)和不同材質(zhì)的管道，適用性廣泛。

4.5 油氣儲運(yùn)中管道內(nèi)涂層防腐技術(shù)

目前我國使用的油氣儲運(yùn)中管道材料是烘烤型的耐腐蝕材料，使用常溫固化的方式形成耐酸的方式。樹脂類防腐材料在經(jīng)過高溫后，會附著在管道內(nèi)壁對防腐有較好效果，樹脂類防腐材料可以耐高溫和耐酸性，不同種類的樹脂在經(jīng)過高溫烤制后可形成不同效果，利用其不同特性可作為固化的特殊涂層，因其烤制后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且緊密，腐蝕物質(zhì)不易進(jìn)入鋼制的管道內(nèi)壁，發(fā)揮出真正的耐腐作用。管線內(nèi)部使用防腐涂層性價比相對較高，并且防腐的效果明顯。

4.6 補(bǔ)口機(jī)補(bǔ)口技術(shù)

技術(shù)內(nèi)涂層補(bǔ)口機(jī)對現(xiàn)場的油氣儲運(yùn)中管道進(jìn)行連接，使用儀器對內(nèi)部的涂層情況進(jìn)行檢測和反饋。補(bǔ)口機(jī)目前應(yīng)用在管道防腐蝕方面己經(jīng)十分普遍，通過補(bǔ)口機(jī)在管道內(nèi)行走進(jìn)行檢測和除銹和修補(bǔ)涂層的工作，通過管道內(nèi)的機(jī)械車和管道外的監(jiān)控設(shè)備組成，機(jī)械車由可拆卸的活扣連接，可以在管道內(nèi)長時間作業(yè)和任意轉(zhuǎn)換形態(tài)，保持隨時定位和隨時噴涂的工作方式。由于現(xiàn)在的機(jī)械水平和自動化設(shè)備發(fā)展的很快，已經(jīng)滿足油氣儲運(yùn)中管道應(yīng)用的要求，補(bǔ)口機(jī)可以適用大多數(shù)的油氣儲運(yùn)中管道，而且不要求油氣儲運(yùn)中管道的外部環(huán)境，通過分段式和遞進(jìn)式對管道內(nèi)部進(jìn)行防腐工作。

5 結(jié)語

油氣管道腐蝕主要根據(jù)腐蝕部位來進(jìn)行判斷及分辨從而確定，主要有內(nèi)腐蝕和外腐蝕，埋地管道周邊的環(huán)境影響是造成油氣管道外腐蝕的主要原因。而埋地管道周邊環(huán)境對管道外部的腐蝕作用主要是受到土壤中成分的影響而產(chǎn)生的。