聯(lián)合站管道腐蝕規(guī)律及防護(hù)措施探析

朱 英

（大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠第四油礦，黑龍江 大慶 163511）

0 引言

石油聯(lián)合站是整個(gè)石油資源運(yùn)輸體系中的核心部分，本身是經(jīng)過(guò)特殊技術(shù)保護(hù)的石油運(yùn)輸線路，與普通石油管線相比，聯(lián)合站的運(yùn)輸能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出常規(guī)線路，主要表現(xiàn)為運(yùn)輸速度快，運(yùn)輸量大。但是聯(lián)合站運(yùn)輸管線相交于普通路面運(yùn)輸線路而言更容易受到腐蝕，第一，由于聯(lián)合站管線管道直徑較小，承受侵蝕能力較弱，因此容易受到腐蝕；第二，與普通石油運(yùn)輸管線裸露于地上不同，聯(lián)合站管線大多被埋于土壤深處，受土壤酸堿度影響較大，比較容易受到腐蝕。若聯(lián)合站石油運(yùn)輸管線出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，會(huì)造成嚴(yán)重的危害。由于聯(lián)合站管線運(yùn)輸石油速度較快，且深埋于地下，常規(guī)的腐蝕泄漏問(wèn)題難以被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，會(huì)造成短時(shí)間內(nèi)石油資源的大量浪費(fèi)；同時(shí)石油資源外溢會(huì)嚴(yán)重污染聯(lián)合站管線周圍的土壤，且受石油污染的土壤難以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)自我清潔。按國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)，石油聯(lián)合站運(yùn)輸管線的更換年限為5～7年，但是在實(shí)際使用的過(guò)程中，由于不可控外界因素較多，管道常常出現(xiàn)被腐蝕的現(xiàn)象，因此需要在聯(lián)合站石油運(yùn)輸管線投入使用的過(guò)程中做好防護(hù)工作，以延長(zhǎng)石油運(yùn)輸管線壽命，保護(hù)石油資源以及當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。

1 聯(lián)合站管線腐蝕的主要原因

為了方便石油資源的運(yùn)輸，構(gòu)建石油聯(lián)合站管線的原材料一般是各種金屬材質(zhì)。從化學(xué)的角度來(lái)講，這些金屬元素大多比氧元素性質(zhì)活潑，在與氧氣充分接觸的環(huán)境下，比較容易與氧元素產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成某些氧化合物，附著在原有的金屬管線上，在吸收水分的同時(shí)繼續(xù)與氧氣發(fā)生反應(yīng)，最終造成了對(duì)原油管線的腐蝕。

聯(lián)合站管線一般而言埋于土壤深處，常年不見(jiàn)陽(yáng)光，整體處于潮濕陰暗的環(huán)境中，容易和土壤里的水分發(fā)生反應(yīng)，在聯(lián)合站管線防護(hù)措施不到位的情況下，腐蝕現(xiàn)象非常容易發(fā)生。在不同季節(jié)中，石油聯(lián)合站管線的腐蝕情況也是不盡相同的，一般而言，夏季石油管線的腐蝕情況要比冬季更嚴(yán)重，究其原因主要是以下幾點(diǎn)：第一，夏季整體氣溫高土壤溫度高，引起銹蝕的化學(xué)反應(yīng)容易達(dá)到適宜溫度使得反應(yīng)加快；第二，由于氣溫過(guò)高造成石油溫度相較于冬天而言有所上升，從管道內(nèi)部引起的腐蝕情況也有所加?。坏谌?，由于夏季普遍降水多，土壤中含水量大，管道周圍的水分相較于冬天而言更多，也容易發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象。

2 加強(qiáng)聯(lián)合站管線防護(hù)的意義

2.1 節(jié)約資源，減少浪費(fèi)

石油資源是關(guān)系國(guó)際民生的戰(zhàn)略資源，幾乎任何生產(chǎn)生活都離不開石油資源的參與。我國(guó)的石油資源儲(chǔ)量總體豐富，但是人均占有量非常少，且經(jīng)過(guò)多年開采，國(guó)內(nèi)幾個(gè)主要的大型油田基本處于臨近枯竭的狀態(tài)?，F(xiàn)階段，在石油資源還不能被大規(guī)模替代的時(shí)期，如何節(jié)省石油資源成為了關(guān)系國(guó)家發(fā)展的重要問(wèn)題。但是，每年運(yùn)輸?shù)氖唾Y源中有相當(dāng)部分，因?yàn)楣芫€的腐蝕線路問(wèn)題出現(xiàn)了浪費(fèi)，白白流走。由于石油是不可再生資源的典型，我國(guó)每年從外國(guó)主要產(chǎn)油地進(jìn)口大量的石油，用以支撐我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)的生產(chǎn)生活環(huán)節(jié)，因此當(dāng)出現(xiàn)石油泄露問(wèn)題時(shí)，浪費(fèi)的不僅僅是石油資源，還浪費(fèi)了大量的外匯儲(chǔ)備。加強(qiáng)石油站聯(lián)合管線的防護(hù)工作可以有效解決管線腐蝕問(wèn)題，盡量避免石油資源在運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)不必要的浪費(fèi)情況。

2.2 節(jié)能減排

人類社會(huì)已經(jīng)發(fā)展到21世紀(jì)，各項(xiàng)工業(yè)體系的發(fā)展為人類社會(huì)的進(jìn)步做出了重要貢獻(xiàn)。但是，與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相伴而來(lái)的是全球生態(tài)環(huán)境被嚴(yán)重破壞，污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，這是一個(gè)需要被全體人類共同重視的問(wèn)題。在石油資源運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，聯(lián)合站管線原本的建設(shè)初衷是方便石油資源的運(yùn)輸，但是在實(shí)際使用的過(guò)程中，由于聯(lián)合站管線常常會(huì)出現(xiàn)腐蝕、泄露，甚至是穿孔的問(wèn)題，這些問(wèn)題都會(huì)造成聯(lián)合站內(nèi)的石油資源大量泄露。由于聯(lián)合站管線大多深埋于地下，當(dāng)發(fā)生腐蝕穿孔問(wèn)題時(shí)，往往難以察覺(jué)，待發(fā)現(xiàn)相關(guān)情況時(shí)，早已造成了巨大的石油污染問(wèn)題。由于石油資源腐蝕性強(qiáng)，粘稠度高，且泄露位置位于地面以下，常年處于不見(jiàn)陽(yáng)光的狀態(tài)，這大大減緩了自然分解的速度，同時(shí)由于污染位置位于地下，人工清理污染也是一件困難的工程。近年來(lái)，全世界范圍內(nèi)發(fā)生了多起石油資源泄露的問(wèn)題，無(wú)論是海上石油管道還是陸上石油管道，無(wú)一例外都對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成了極大的破壞，也對(duì)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)發(fā)展造成的巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，加強(qiáng)對(duì)聯(lián)合站管線的防護(hù)工作，可以有效減少發(fā)生腐蝕穿孔問(wèn)題的幾率，控制石油泄漏問(wèn)題發(fā)生的頻率，減少對(duì)環(huán)境的污染。

3 腐蝕問(wèn)題的高發(fā)位置

3.1 管道接口位置

管道接口位置是石油站聯(lián)合管線腐蝕現(xiàn)象頻發(fā)的地區(qū)。由于管道接口需要焊接作業(yè)，當(dāng)前國(guó)際通用管道焊接材料為聚乙烯材料，此材料可塑性強(qiáng)，焊接速度快，焊接安全性高。但是存在防水能力較弱，且難以形成光滑的焊接面，容易出現(xiàn)凹坑等問(wèn)題。當(dāng)聯(lián)合站管線在地下工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，土壤中的水分以及酸性侵蝕物質(zhì)容易長(zhǎng)期附著在聚乙烯材料表面，向下滲透最終會(huì)接觸到石油運(yùn)輸管線，對(duì)構(gòu)筑管線的接觸材料產(chǎn)生腐蝕；其次，由于管線接口位置需要用到螺母與螺絲進(jìn)行固定，每當(dāng)冬夏季節(jié)交替時(shí)會(huì)出現(xiàn)熱脹冷縮的效應(yīng)，螺絲與螺母會(huì)出現(xiàn)體積上的變化，最終導(dǎo)致管道接口產(chǎn)生局部裂紋，當(dāng)體積膨脹時(shí)管道接口還會(huì)承受更大的壓力。這時(shí)加上聚乙烯材料未能對(duì)土壤中的腐蝕介質(zhì)進(jìn)行很好的隔離，多重因素作用下管道接口處頻發(fā)腐蝕現(xiàn)象。

3.2 管道中段

同一條聯(lián)合站管線表面所受到的腐蝕程度是不盡相同的，在管道起始端和末端，受到的腐蝕程度相對(duì)較輕，在管道的中段受到腐蝕的幾率大大增加，這是因?yàn)樵诮ㄔO(shè)聯(lián)合站管線的過(guò)程中，往往會(huì)在管道的起始端和末端設(shè)立大量的支撐結(jié)構(gòu)，而位于管道中段，支撐結(jié)構(gòu)相對(duì)較少，因此管道中段不僅受到各種腐蝕源的影響，還要承受整條金屬管道的物理結(jié)構(gòu)帶來(lái)的壓力。

4 保護(hù)方法

使用保護(hù)層是當(dāng)今國(guó)際上通用的保護(hù)石油運(yùn)輸管線的常用手法之一，其目的是減少聯(lián)合站管線被腐蝕的幾率。比較常見(jiàn)的手段有很多，比如在管道外層鋪設(shè)隔離層，嵌套陶瓷防護(hù)套，涂抹特種防侵蝕油漆等等。這是為了隔絕聯(lián)合站石油運(yùn)輸管線與外部腐蝕介質(zhì)之間的接觸。還有一種方案是運(yùn)用類似于海洋游輪防止船底腐蝕的手段，在聯(lián)合站運(yùn)輸管線外圍嵌套一層金屬性質(zhì)更加活潑的金屬管層，在兩套管層之間還需要填充由厭氧成分組成的保護(hù)材料。這樣做的目的是讓聯(lián)合站運(yùn)輸管線外圍嵌套的活躍金屬層優(yōu)先與土壤中的腐蝕性介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，以外圍活躍金屬層的消耗來(lái)避免聯(lián)合站運(yùn)輸管線本身的損耗，兩套管層之中填充的厭氧材料也能夠在外層活躍金屬層消耗殆盡的情況下為內(nèi)部聯(lián)合站管線提供一定程度的防侵蝕作用。這種方案的好處是可以極大的避免聯(lián)合站石油運(yùn)輸管線本身發(fā)生腐蝕甚至是穿孔的現(xiàn)象，其安全系數(shù)非常高。但缺點(diǎn)是由于使用了更加活潑的金屬管套替代聯(lián)合站運(yùn)輸管線本身與外界的腐蝕介質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，外圍金屬層時(shí)時(shí)刻刻處在消耗之中，因此需要定期更換金屬層材料，但由于聯(lián)合站管線大多深埋于地下，因此更換管線所花費(fèi)的成本較高，由于需要使用更加活潑的金屬材料類似于鋅，鎂等材料，這些管材造價(jià)相對(duì)較高，花費(fèi)的保護(hù)經(jīng)費(fèi)較多；

第二，改變聯(lián)合站管線內(nèi)部本身的材料也是一種可行的防止腐蝕的方式，目前應(yīng)用最為廣泛的是將構(gòu)筑聯(lián)合站運(yùn)輸管線的材料進(jìn)行電鍍處理，電鍍后的管材比普通材質(zhì)對(duì)于土壤內(nèi)的腐蝕介質(zhì)表現(xiàn)出更加耐受的特點(diǎn)，其壽命更長(zhǎng)，運(yùn)輸安全性更高。

5 結(jié)語(yǔ)

在石油資源尚未被替代的今天，如何做到開源節(jié)流對(duì)整個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重大意義。如何開源受到本國(guó)礦產(chǎn)資源稟賦條件的限制，因此，從節(jié)流的角度入手是更加實(shí)際可行的。通過(guò)本文的研究，聯(lián)合站使用運(yùn)輸管線發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的主要原因，一是由外界空氣，土壤中的腐蝕介質(zhì)影響所導(dǎo)致；二是由于聯(lián)合站運(yùn)輸管線構(gòu)成材料本身的缺點(diǎn)所導(dǎo)致。因此，在實(shí)際生活中可以通過(guò)為聯(lián)合站管線添加保護(hù)材料和用更加活潑的金屬代替管線本身金屬進(jìn)行消耗的策略來(lái)增加石油管線的防侵蝕性。