侯 喆
(大慶油田采氣分公司,黑龍江 大慶 163000)
氣田管道的腐蝕是由多種因素共同作用的結(jié)果,經(jīng)過多年的室內(nèi)實驗、現(xiàn)場腐蝕監(jiān)測及實際檢測,發(fā)現(xiàn)幾個重要原因?qū)е赂g:(1)形成嚴重腐蝕的原因之一是pH數(shù)值;(2)影響同一區(qū)塊腐蝕的主要原因是流速;(3)二氧化碳含量也是影響同一區(qū)塊腐蝕的主要原因,氯離子不可忽視。
目前用于控制管道腐蝕的措施可以概括為以下幾個方面,材質(zhì)、緩蝕劑和電化學保護。
針對氣田腐蝕特點,開展耐腐管材研究。選擇20#鋼、滲氮、410S、410、430、316L等材質(zhì)在生產(chǎn)現(xiàn)場進行掛片腐蝕監(jiān)測試驗,試驗井CO2分壓1.2MPa,溫度30℃。根據(jù)比較和分析,將多種試驗原件的外表進行腐蝕清理、拋光后發(fā)現(xiàn)無損傷問題。對于普通碳鋼和低合金鋼,腐蝕速率都達到了很高數(shù)值,而各種不銹鋼的腐蝕速率則要低得多,其中316L即不銹鋼材質(zhì),防止腐蝕的特性優(yōu)良。因此,針對CO2分壓大于0.21MPa的濕氣管道,氣田采用內(nèi)襯316L材質(zhì),目前該材質(zhì)全部應用于高含碳氣井管道,應用以來未發(fā)生腐蝕情況[1]。
緩蝕劑根據(jù)機理可分為兩種,一種是鈍化劑,還有一種是薄膜劑。由鉻酸鹽為主的鈍化劑,其原理是生成氧化層存在于金屬材質(zhì)外表,達到防止腐蝕的效力。由胺類為主的薄膜劑,其原理是在腐蝕物質(zhì)和金屬外表間生成不能穿透的防護層。通過對氣田的研究,選擇6種油溶性緩蝕劑與掛片進行組合開展實驗,其分析結(jié)果由掛片的腐蝕程度決定,掛片安裝在氣井井口采氣樹內(nèi),隨著氣井生產(chǎn),掛片逐步被侵蝕,不同時間段取出后,掛片表面無明顯腐蝕,證明腐蝕速度得到有效控制,油性緩蝕劑起到重要作用。目前緩蝕劑在二氧化碳分壓0.21MPa以下,未采用不銹鋼材質(zhì)的管道中應用,有效減少了腐蝕速度,增加了管道使用年限,降低安全風險[2]。
氣田集輸管道基本采用金屬管道為主,運行過程中由于深埋在土壤中容易與電解質(zhì)溶液接觸,存在電極反應,組成腐蝕原電池。陰極保護有兩種形式,包括外加強制電流和犧牲陽極,現(xiàn)在氣田管道使用的防護方法是兩種方式相結(jié)合。它的優(yōu)點之一是增加管道的使用年限,同時還能確保管道的輸送能力[3]。
通過研究集氣站的恒電位儀,由于參比電極受周圍土壤干濕程度、溫度、季節(jié)等多方面影響,因此恒電位儀數(shù)值常有波動現(xiàn)象,我們通過3個因素進行分析。
(1)土壤干濕程度
伴隨土壤電阻率的提高,電位值同時提高。其中土壤的電阻率ρ,它的數(shù)值高低是由含水量和土壤導電離子濃度決定,從電阻率公式ρ=£(1/A)£(1/B)可知,它的決定因素包括A即土壤中的導電粒子濃度,B即土壤的單位體積,所以土地如果含水多,潮濕度大,導電特性就越強,電阻率就越低,電位值就越低;
(2)溫度
通過觀察不同溫度下集氣站恒電位儀數(shù)值,可發(fā)現(xiàn)氣溫超過30℃時,電位數(shù)值都有向負偏移的趨勢。分析原因為隨著溫度升高,電位值也隨著減??;
(3)季節(jié)
通過對不同季節(jié)集氣站恒電位儀數(shù)值變化,可發(fā)現(xiàn)北方地區(qū)春季融雪時間段及南方多雨季節(jié),電位值隨著含水量增加而減?。幌募靖邷仉A段,數(shù)值也常有減小趨勢;冬季數(shù)值更加穩(wěn)定。
(1)在濕氣管道,同時二氧化碳分壓在腐蝕界定以上的情形時,不銹鋼材質(zhì)腐蝕速率極低,考慮材質(zhì)的耐蝕性能、管道風險等級、建設投資等因素,適宜使用外壁碳鋼,內(nèi)壁不銹鋼的管道材質(zhì);
(2)天然氣管道介質(zhì)達到中等腐蝕強度,如果未采用耐蝕材質(zhì),應周期性加注緩蝕劑,降低管道腐蝕速率;
(3)在春季的冰雪融化和夏季的高溫多雨期間,要加密管道巡檢,發(fā)現(xiàn)恒電位儀電位值超出額定范圍,立即進行控制調(diào)節(jié)使其達到保護數(shù)值。