管道防腐技術(shù)在油氣儲(chǔ)運(yùn)中的全程應(yīng)用

＊李 強(qiáng)

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司 天津 300459）

前言

油氣儲(chǔ)運(yùn)工程包含多方面內(nèi)容，主要為長(zhǎng)距離輸送管道、儲(chǔ)油裝卸、油氣田集輸以及城市輸配等多個(gè)系統(tǒng)，這些系統(tǒng)組成了油氣從加工到分配再到最終的銷售體系全過程[1]。當(dāng)下工農(nóng)業(yè)等發(fā)展勢(shì)頭猛烈，各行業(yè)對(duì)于油氣能源的渴求日趨增多，推動(dòng)了油氣儲(chǔ)運(yùn)工程大力發(fā)展，成品油與天然氣的管道輸送網(wǎng)絡(luò)形成并逐漸成熟。但是，依舊有一些問題是油氣儲(chǔ)運(yùn)管道投入使用后需要應(yīng)對(duì)的，這當(dāng)中管道腐蝕是影響儲(chǔ)運(yùn)安全的最大問題，因此管道防腐技術(shù)以及在油氣儲(chǔ)運(yùn)中的應(yīng)用，是油氣儲(chǔ)運(yùn)工程備受重視的方向。

1.管道腐蝕的原因

(1)外界因素的影響

首先是溫度對(duì)管道的影響，分為管道內(nèi)部運(yùn)輸?shù)慕橘|(zhì)溫度和外界環(huán)境溫度兩個(gè)方面，一般來說溫度越高，油氣運(yùn)輸管道的腐蝕反應(yīng)就越嚴(yán)重；其次是地質(zhì)特征對(duì)管道的影響，因?yàn)橛蜌膺\(yùn)輸管道長(zhǎng)期埋于地下，地下的水位、水體、土壤成分以及土壤中的微生物都會(huì)腐蝕管道；最后是施工技術(shù)對(duì)管道的影響，油氣運(yùn)輸管道的施工比較復(fù)雜且工期比較長(zhǎng)，施工時(shí)一旦有某個(gè)環(huán)節(jié)有疏忽出現(xiàn)問題，將直接影響整個(gè)管道工程的質(zhì)量。

(2)油氣自身性質(zhì)的影響

油氣所含成分極為復(fù)雜，各個(gè)成分給管道帶來的影響各異，硫化物與二氧化碳是油氣中含量較高的物質(zhì)，當(dāng)硫化物含量較高時(shí)，會(huì)加速對(duì)油氣運(yùn)輸管道的侵蝕，而二氧化碳溶解所產(chǎn)生的碳酸，會(huì)使腐蝕加劇，電化學(xué)反應(yīng)則會(huì)破壞金屬晶格，使管道的腐蝕情況更為嚴(yán)重[2]。油氣其復(fù)雜的成分給管道造成的損害是無法避免的，只有運(yùn)用科學(xué)有效的手段來降低腐蝕速度，減少管道腐蝕問題對(duì)油氣運(yùn)輸管道所帶來的危害。

(3)防腐失效問題

經(jīng)過這些年國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)引起管道腐蝕原因的研究，結(jié)果表明管道防腐層失效是導(dǎo)致油氣運(yùn)輸管道發(fā)生腐蝕問題的主要原因。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的使用，油氣運(yùn)輸管道使用到特定程度后，防腐層與管道則會(huì)分離，兩者之間形成間隙，防腐層不再具有保護(hù)作用，不再保護(hù)運(yùn)輸管道，那么管道將會(huì)受到各種因素的腐蝕。

(4)防腐措施不恰當(dāng)

采取了不正確的防腐措施以及錯(cuò)誤的防腐技術(shù)是致使管道腐蝕的一個(gè)關(guān)鍵因素。雖然當(dāng)前管道防腐備受重視，各單位皆為管道做了防腐措施，然而在實(shí)際操作中，不少單位使用的防腐技術(shù)和措施不盡準(zhǔn)確，缺乏科學(xué)性。比如：通常金屬管道中一般采用在管道內(nèi)壁涂上油漆的方式防止其被腐蝕，實(shí)際操作過程中，施工人員往往忽略清潔工作，涂刷油漆之前未將管道內(nèi)壁清潔干凈，藏匿在管道內(nèi)壁的油垢以及灰層會(huì)導(dǎo)致油漆無法與管道高度粘合，隨著時(shí)間推移，油漆開裂、剝落的問題接踵而至，管道內(nèi)壁則會(huì)遭受腐蝕。

2.油氣儲(chǔ)運(yùn)中管道防腐技術(shù)的應(yīng)用

(1)管道表面防腐技術(shù)

該技術(shù)的主要操作方式是對(duì)管道表部涂上惰性防腐材料，讓其能夠保持密封狀態(tài)，以此來和外部潮濕的環(huán)境做到充分隔離，以此來發(fā)揮出防腐的作用。因?yàn)榉栏牧弦缶哂休^佳的密實(shí)度與優(yōu)秀的抗氧化性能，所以，只有在不對(duì)防腐層產(chǎn)生破壞的基礎(chǔ)上方可保障管道不受到外部空氣的侵蝕。在早期階段，普遍是應(yīng)用瀝青來作為表面防腐涂料，而隨著科技的日益先進(jìn)，許多新型防腐材料逐漸被開發(fā)和投入使用，比如環(huán)氧樹脂、聚乙烯樹脂等，都是當(dāng)前運(yùn)用極為廣泛的，它們不僅防腐效果強(qiáng)大，還不會(huì)給環(huán)境帶來二次污染。

(2)管道內(nèi)部防腐技術(shù)

在對(duì)管道進(jìn)行防腐處理時(shí)，管道內(nèi)壁的防腐是最為重要的，需要盡最大努力做好內(nèi)壁防腐工作。根據(jù)眾多的化學(xué)研究，可以得知油氣大多數(shù)是由化學(xué)物質(zhì)組成的，油氣中充斥著各種具有高強(qiáng)腐蝕性的化學(xué)物質(zhì)，較為常見的有二氧化碳、硫化氫等，這些介質(zhì)會(huì)嚴(yán)重侵蝕管道內(nèi)部，所以僅預(yù)防外部環(huán)境腐蝕油氣儲(chǔ)運(yùn)管道是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須解決管道內(nèi)部的防腐問題，以免內(nèi)部油氣將管道內(nèi)壁腐蝕[3]。所以，必須加強(qiáng)開發(fā)內(nèi)部防腐技術(shù)的力度，以便運(yùn)輸工程有更多的選擇，一旦內(nèi)部出現(xiàn)非常嚴(yán)重的腐蝕問題，將直接對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)的質(zhì)量造成無法挽回的影響，甚至出現(xiàn)較為嚴(yán)重的情況，對(duì)于管道中異常薄弱的部位，這些位置對(duì)于腐蝕侵害幾乎無承受力，若腐蝕嚴(yán)重，管道甚至?xí)选?/p>

當(dāng)下，我國(guó)正大力投入研究防腐效果較好的內(nèi)部防腐技術(shù)，目前最常用的為緩蝕劑和除氧劑，管道的維護(hù)人員在運(yùn)輸前給管道涂抹緩蝕劑或者除氧劑，特別是管道中的薄弱位置更是需要重點(diǎn)涂抹。緩蝕劑能夠在管道內(nèi)壁表層形成沉淀膜并附著于內(nèi)壁之上，使金屬管道自身的活化性能下降，從而減緩油氣對(duì)管道的腐蝕；除氧劑則是通過其吸收氧氣的功效，降低管道內(nèi)部的氧氣，管道內(nèi)部的氧化反應(yīng)隨之減少，進(jìn)而延緩管道被腐蝕的速度。

此外有必要安裝監(jiān)控系統(tǒng)，方便更加清楚的了解油氣儲(chǔ)運(yùn)管道的情況，掌握其腐蝕的程度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)腐蝕程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出管道的承受能力時(shí)，可立即解決，防止管道的腐蝕問題進(jìn)一步惡化而導(dǎo)致?lián)p失增加。

(3)管道防腐層技術(shù)

管道的防腐層技術(shù)原理和管道表面防腐原理相同，是在管道的內(nèi)壁噴涂上惰性金屬漆或者非金屬材料，這些物質(zhì)粘結(jié)在管道的內(nèi)壁上并形成內(nèi)襯，這種高強(qiáng)度的內(nèi)襯保護(hù)管道的內(nèi)部避免其被腐蝕，此技術(shù)所采用的非金屬材料（見表1）相較于內(nèi)涂層技術(shù)具有更高的選擇性[4]。受科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的影響，目前我國(guó)對(duì)于管道防腐層技術(shù)的研究取得了不少成就，非金屬材料越來越受推崇。許多油氣儲(chǔ)運(yùn)工程都采用了這種管道涂層防腐技術(shù)，最為著名的西氣東輸工程使用便是三層聚乙烯作為防腐層對(duì)管道進(jìn)行防腐。雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末材料，主要適用于冷彎管外部；對(duì)于距離短小、變化頻繁的油氣管道常使用聚乙烯膠帶進(jìn)行纏繞的方法。

表1 管道防腐層技術(shù)材料

使用管道防腐層技術(shù)時(shí)，應(yīng)注意兩個(gè)重要的技術(shù)點(diǎn)：

第一，確保管道內(nèi)壁始終是潔凈狀態(tài)，需要將殘留于內(nèi)壁上的油污、浮塵以及銹漬完全清理，并保證內(nèi)壁干燥，防腐鍍層與內(nèi)壁的貼合度才會(huì)提高，從而發(fā)揮涂層的最大功效。

第二，應(yīng)確保涂層光滑，使油氣在運(yùn)輸時(shí)與內(nèi)壁所產(chǎn)生的摩擦減少，油氣儲(chǔ)運(yùn)才會(huì)更加安全。

(4)陰極保護(hù)技術(shù)

陰極保護(hù)技術(shù)主要用于對(duì)埋于地下的管道與儲(chǔ)罐的保護(hù)，結(jié)合涂層保護(hù)防腐技術(shù)使作用物免受腐蝕，這種方式也是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)，因其具有十分明顯的防腐作用。陰極保護(hù)技術(shù)的分類很多，有附加電流陰極保護(hù)法（見圖1）、犧牲陽極法（見圖2）以及排流保護(hù)法（急性引流法、強(qiáng)制引流法和直接引流法等）。陰極保護(hù)技術(shù)，能夠發(fā)揮較為顯著的電化學(xué)作用，電化學(xué)腐蝕原理是其發(fā)揮功效的主要依據(jù)[5]。陰極保護(hù)系統(tǒng)中，電池的陽極會(huì)產(chǎn)生氧化反應(yīng)，通過這一反應(yīng)陰極保護(hù)技術(shù)對(duì)抑制金屬腐蝕速度和增加金屬構(gòu)件負(fù)電位有奇效，進(jìn)而達(dá)到防腐的效果，值得注意的是，應(yīng)當(dāng)充分將陰極保護(hù)利用起來，必須要有能夠和陽極相對(duì)應(yīng)的陰極，且需在陽極和陰極之間加以電介質(zhì)（土壤或水），以此導(dǎo)電通路。

圖1 附加電流陰極保護(hù)法

圖2 犧牲陽極保護(hù)法

3.油氣儲(chǔ)運(yùn)中管道防腐的注意事項(xiàng)

(1)控制管材質(zhì)量

想要做好油氣儲(chǔ)運(yùn)中管道防腐工作，那么把控好管材質(zhì)量是第一要素。眾所周知，石油與天然氣中含有的大多數(shù)物質(zhì)都具有較強(qiáng)的氧化性和腐蝕性，所以用于管道的材料應(yīng)盡可能選擇耐氧化和耐腐蝕的材質(zhì)。必須挑選質(zhì)量?jī)?yōu)異且與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相符的管材，特別是在抗腐蝕性能上，一定要選擇符合工程防腐標(biāo)準(zhǔn)的，如此施工工作和后期防腐工作才能有保障。管材規(guī)格的選擇同樣不可輕視，應(yīng)選擇管徑大小和管壁厚度都符合標(biāo)準(zhǔn)的管槽，只有各方面都嚴(yán)格把控，管道的耐腐蝕性得到全面提高，其使用壽命才能更加長(zhǎng)久。

(2)控制防腐材料質(zhì)量

應(yīng)向正規(guī)的供應(yīng)商采購符合規(guī)范的防腐材料，材料到場(chǎng)后應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)，只有通過嚴(yán)格篩選，確認(rèn)其質(zhì)量與工程項(xiàng)目所要求的標(biāo)準(zhǔn)水平相符后方可投入使用，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的應(yīng)全部退予供應(yīng)商。如今市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，為避免油氣儲(chǔ)運(yùn)管道腐蝕問題影響管道運(yùn)輸事業(yè)，控制防腐材料的質(zhì)量極為重要，只有符合質(zhì)量要求的材料才能大規(guī)模在項(xiàng)目施工中使用。不僅如此，施工的同時(shí)，還應(yīng)安排專職人員監(jiān)管材料，以免材料丟失或被損壞。

(3)加強(qiáng)施工監(jiān)管

當(dāng)進(jìn)行油氣儲(chǔ)運(yùn)管道施工時(shí)，應(yīng)安排人員做好監(jiān)管工作，日常檢查必不可少，監(jiān)督施工人員嚴(yán)格按照施工流程進(jìn)行管道安裝，避免刮蹭管道內(nèi)壁以及外側(cè)出現(xiàn)損傷。檢查過程中發(fā)現(xiàn)的安全隱患和漏洞應(yīng)準(zhǔn)確標(biāo)記并整理，監(jiān)督腐化漏洞搶修工作的完成度，確保管道防腐層完整，避免油氣資源造成不必要的浪費(fèi)。

(4)搜檢損傷點(diǎn)

在管道防腐作業(yè)過程中，相關(guān)規(guī)范工序要求是施工的重要依據(jù)，應(yīng)嚴(yán)格以之為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行起吊和裝卸防腐鋼管作業(yè)，不可碰撞、擠壓或是摩擦管道，防止損壞其防腐層。若施工時(shí)產(chǎn)生了損傷，應(yīng)第一時(shí)間進(jìn)行標(biāo)記，以便準(zhǔn)確無誤的處理。焊接鋼管組工作開始之前，需先檢查防腐層，查看是否存在漏點(diǎn)，若有漏點(diǎn)，同樣應(yīng)第一時(shí)間標(biāo)記，以便處理。不僅如此，焊接工作完成后，還應(yīng)再次檢查，查看焊縫區(qū)域中的防腐補(bǔ)口，準(zhǔn)確標(biāo)記出漏點(diǎn)。該處的防腐層還應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)定進(jìn)行剝離測(cè)試，合格之后還需經(jīng)監(jiān)理部門核查確認(rèn)。

(5)補(bǔ)修漏點(diǎn)

應(yīng)使用符合標(biāo)準(zhǔn)的工具與材料對(duì)檢查發(fā)現(xiàn)的損傷點(diǎn)、漏點(diǎn)以及剝離檢驗(yàn)切口進(jìn)行補(bǔ)修處理，修補(bǔ)需按照相關(guān)工藝標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)且嚴(yán)格遵守工藝標(biāo)準(zhǔn)。修復(fù)后還需再次檢查，避免遺漏或補(bǔ)修不合格。

(6)下溝回填

回填工序非常重要，必須嚴(yán)格以其施工工藝為準(zhǔn)進(jìn)行操作，這是由于管道下溝回填時(shí)，特別容易產(chǎn)生損傷。施工時(shí)，第一步應(yīng)先對(duì)管道下溝的底部進(jìn)行處理，使其底部平整，第二步需在底部鋪蓋一層細(xì)砂土（需過篩），之后再將管道緩慢吊起放入溝底，再將細(xì)砂土鋪蓋于管道上，覆蓋約3m后回填原土。整個(gè)回填過程切記應(yīng)輕緩，拒絕野蠻作業(yè)，避免管道出現(xiàn)損傷。

4.結(jié)束語

目前油氣能源分布的區(qū)域和需求的區(qū)域嚴(yán)重失衡，為了順應(yīng)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和滿足各行各業(yè)的對(duì)油氣能源的需求，必須確保油氣能夠安全運(yùn)輸和及時(shí)送達(dá)，因此對(duì)油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)建設(shè)的要求更加嚴(yán)苛。當(dāng)下油氣資源主要還是依靠管道運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)行輸送，其管道腐蝕問題是影響運(yùn)輸安全的主要因素，管道防腐技術(shù)應(yīng)在油氣儲(chǔ)運(yùn)中全程應(yīng)用，將管道發(fā)生腐蝕問題的可能性降到最低，使油氣儲(chǔ)運(yùn)更加可靠和穩(wěn)定。因此工程單位應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況使用相應(yīng)的管道防腐技術(shù)，充分發(fā)揮管道防腐技術(shù)的效用，為油氣的安全儲(chǔ)運(yùn)提供保障。