海洋石油機(jī)械防腐蝕技術(shù)分析及應(yīng)用

杜 震

（中海石油（中國(guó)）有限公司深圳分公司， 廣東 深圳 518000）

0 引言

在海洋石油的開(kāi)采過(guò)程中， 如果使用的機(jī)械設(shè)備已被腐蝕，設(shè)備的性能會(huì)受影響，同時(shí)增加了系統(tǒng)泄漏的可能，最終無(wú)法保證整個(gè)開(kāi)采過(guò)程的安全進(jìn)行。面對(duì)快速發(fā)展的社會(huì)，人們逐漸提高了對(duì)于油氣資源的需求，為了能夠促進(jìn)海洋石油開(kāi)采程度的進(jìn)一步提高， 就需要將海洋機(jī)械設(shè)備的腐蝕概率降低。對(duì)此，就要求相關(guān)開(kāi)采企業(yè)立足于降低經(jīng)濟(jì)成本的原則，保護(hù)石油開(kāi)采機(jī)械，并將防腐技術(shù)的具體運(yùn)用效果作為立足點(diǎn)， 科學(xué)選擇海洋石油機(jī)械防腐技術(shù)。

1 海洋石油機(jī)械防腐的概述

1.1 海洋石油機(jī)械防腐的基本特征和影響

海洋石油機(jī)械腐蝕主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：第一，局部性腐蝕。 在海洋石油機(jī)械上分布不均，產(chǎn)生腐蝕的面積不大，腐蝕點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的破壞性，導(dǎo)致設(shè)備性能喪失，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行[1]。第二，全面腐蝕。全面腐蝕呈均勻分布狀，同時(shí)也是海洋石油機(jī)械裝備的主要腐蝕特點(diǎn)，具有腐蝕面積較大的特點(diǎn)，相較于局部腐蝕，導(dǎo)致的破壞程度較小，若是發(fā)現(xiàn)后第一時(shí)間展開(kāi)處理，可以防止影響機(jī)械外觀，以免降低海洋石油機(jī)械的整體安全性。 海洋石油機(jī)械發(fā)生腐蝕問(wèn)題后，會(huì)增加油氣開(kāi)采中的風(fēng)險(xiǎn)性，同時(shí)還會(huì)降低生產(chǎn)效率，很難確保油氣生產(chǎn)順利開(kāi)展。

從總體上而言，海洋石油機(jī)械出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題后，會(huì)加重機(jī)械運(yùn)行負(fù)擔(dān)，存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)以及經(jīng)濟(jì)效益風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 海洋石油機(jī)械防腐原則

第一，立足于客觀數(shù)據(jù)，不能只借助經(jīng)驗(yàn)主觀判斷，工作人員要對(duì)各方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)記錄，不能為了方便而偷工減料。 要想確保防腐工作的有效性，首先必須保證數(shù)據(jù)處理正確， 因?yàn)閿?shù)據(jù)可以將所有部位的情況充分體現(xiàn)出來(lái)，工作者要引起高度重視，第一時(shí)間挽救數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的位置。 若是只借助個(gè)人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行處理，可能會(huì)因?yàn)楹鲆暡糠旨?xì)微之處，最終導(dǎo)致事故發(fā)生，帶來(lái)嚴(yán)重后果。

第二，要善于分析數(shù)據(jù)，不能毫無(wú)目的的運(yùn)用創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案，工作人員在運(yùn)用新方案的過(guò)程中，要展開(kāi)全面評(píng)估， 對(duì)諸多數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量和分析。 若是直接運(yùn)用創(chuàng)新設(shè)計(jì)，可能會(huì)存在諸多不足，導(dǎo)致安全事故發(fā)生[2]。工作人員必須嚴(yán)格按照海洋石油機(jī)械防腐設(shè)計(jì)的原則， 認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?duì)待工作，不能存在僥幸心理，以高效開(kāi)展海洋石油機(jī)械防腐工作。

2 加強(qiáng)海洋石油機(jī)械防腐技術(shù)運(yùn)用的意義

運(yùn)用海洋石油機(jī)械設(shè)備技術(shù)主要是為了借助技術(shù)手段促使機(jī)械被腐蝕程度降低， 其主要具有下述幾個(gè)方面的意義：

第一，對(duì)企業(yè)機(jī)械設(shè)備使用壽命的延長(zhǎng)有利。作為依靠電子信息技術(shù)的產(chǎn)物， 所有機(jī)械設(shè)備具有自身的使用期限，而對(duì)使用期限造成影響的因素有腐蝕、老化和磨損等。海洋石油機(jī)械主要是在石油的開(kāi)采中運(yùn)用，而石油原油中含有諸多硫元素等具有腐蝕性的化學(xué)物質(zhì)。 在這一過(guò)程中， 石油機(jī)械設(shè)備因?yàn)殚L(zhǎng)期處于較為復(fù)雜的環(huán)境之中，長(zhǎng)時(shí)間受化學(xué)物質(zhì)的腐蝕，機(jī)械設(shè)備的使用壽命會(huì)受到影響。 應(yīng)用防腐技術(shù)，便是降低這種腐蝕程度，促使海洋石油企業(yè)機(jī)械使用壽命延長(zhǎng)。

第二，對(duì)海洋石油企業(yè)節(jié)省成本效益有利。海洋石油企業(yè)機(jī)械主要是在開(kāi)采石油中運(yùn)用， 只要受到了嚴(yán)重的腐蝕，必定會(huì)對(duì)石油企業(yè)機(jī)械設(shè)備的正常使用造成影響，進(jìn)而便要維修和更換設(shè)備， 這就需要企業(yè)投入一定的成本[3]。就算維修投入的費(fèi)用不高，但對(duì)企業(yè)而言，更換機(jī)械設(shè)備必定是一個(gè)較大的開(kāi)銷， 提高預(yù)算成本必定會(huì)使海洋石油企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)顯著降低。相反，如果海洋石油企業(yè)做好了機(jī)械設(shè)備養(yǎng)護(hù)工作， 則能延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的更換周期，由此便能提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3 海洋石油機(jī)械出現(xiàn)腐蝕情況的主要原因

開(kāi)采海洋石油的過(guò)程中， 大多數(shù)石油資源包含許多的雜質(zhì)，并且還會(huì)附著在海洋石油機(jī)械表面，并對(duì)其造成腐蝕，影響機(jī)械正常開(kāi)采以及運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.1 氯化物的腐蝕影響

這里的氯化物指的是受海水成分的影響， 海洋石油原油中也有一些鹽分存在， 而其最大的一個(gè)組成部分就是氯化物，其是侵蝕海洋石油機(jī)械的“罪魁禍?zhǔn)住盵4]。 在具體作業(yè)時(shí)，由于機(jī)械設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間處在水油環(huán)境中，可直接接觸到氯化物成分，如此一來(lái)就為氯化物的分解提供了便利，導(dǎo)致部分酸性化學(xué)物質(zhì)的產(chǎn)生，如鹽酸等，進(jìn)而侵蝕石油機(jī)械表面， 最終讓還有石油開(kāi)采工作的實(shí)效受到影響，也使開(kāi)采安全無(wú)法得到保障，一旦防護(hù)處理不及時(shí)，更會(huì)造成無(wú)可估量的損失。

3.2 目前環(huán)烷酸造成的海洋石油機(jī)械腐蝕

就海洋石油開(kāi)采而言，涉及化學(xué)性質(zhì)極強(qiáng)的有機(jī)酸，即環(huán)烷酸，而海洋石油開(kāi)采機(jī)械的主要構(gòu)成材料是鐵，二者相接觸就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕情況， 降低運(yùn)行質(zhì)量和安全性。我們通過(guò)對(duì)環(huán)烷酸進(jìn)行深入分析后發(fā)現(xiàn)，其很難與水相溶，但同石油醚、乙醇、苯和烴類等物質(zhì)的融合性卻非常好，所以如果石油原油中有環(huán)烷酸存在，那么運(yùn)用石油機(jī)械精制石油產(chǎn)品的過(guò)程中，就會(huì)與環(huán)烷酸出現(xiàn)反應(yīng)，若情況較為嚴(yán)重，會(huì)對(duì)鐵材料元件造成損壞，進(jìn)而無(wú)法很好的提升的石油機(jī)械的安全質(zhì)量。

3.3 硫化物造成的海洋石油機(jī)械腐蝕

通過(guò)深入分析石油開(kāi)采工作可知， 其所開(kāi)采的原油本就有一些雜質(zhì)存在， 而其中不可忽視的一項(xiàng)就是硫化物，其本身不會(huì)和石油機(jī)械“擦出火花”，但一旦遇到海水， 就會(huì)有諸多化學(xué)反應(yīng)出現(xiàn)， 硫化氫便是在此時(shí)產(chǎn)生的，其屬于有毒物質(zhì)的一種，可溶于水，且也能夠同醇類、石油溶劑和原油相溶。與此同時(shí)，硫化氫也涉及極強(qiáng)的還原性，能夠與石油機(jī)械進(jìn)行反應(yīng)，使之被腐蝕[5]。 另外，受其自有毒性的影響， 所以也就在一定程度上對(duì)石油開(kāi)采人員的生命安全產(chǎn)生了極大的威脅， 并威脅著石油機(jī)械正常、穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，所以當(dāng)開(kāi)采進(jìn)入到后半部分時(shí)，應(yīng)將關(guān)注的重點(diǎn)放在硫化物引起的腐蝕方面。

3.4 多硫化物腐蝕造成的海洋石油機(jī)械腐蝕

硫化物在腐蝕石油機(jī)械時(shí)， 機(jī)械表面會(huì)出現(xiàn)涉及多種硫化物的腐蝕層， 導(dǎo)致機(jī)械表面油漆等相關(guān)保護(hù)物質(zhì)出現(xiàn)腐蝕的情況，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)械表面直接接觸空氣。空氣中包含的二氧化碳和水等，與機(jī)械裸露處進(jìn)行接觸后，會(huì)加快之前的腐蝕反應(yīng)速度，從而擴(kuò)大和加重被腐蝕部分。

3.5 二氧化碳腐蝕

1925 年API 首次運(yùn)用可 “二氧化碳腐蝕” 此術(shù)語(yǔ)。1943 年首次認(rèn)為產(chǎn)生于Texas 油田的油管腐蝕， 被認(rèn)為是二氧化碳腐蝕。在水介質(zhì)之中，二氧化碳能夠引起鋼鐵出現(xiàn)局部亦或是全面腐蝕的情況， 設(shè)備與管道出現(xiàn)早期腐蝕，通常會(huì)引發(fā)嚴(yán)重后果。

4 海洋石油機(jī)械防腐蝕技術(shù)分析及應(yīng)用

以上述分析為基礎(chǔ)， 我們可了解到引起還有石油機(jī)械腐蝕的具體原因多種多樣，基于此背景，有關(guān)企業(yè)需要加強(qiáng)石油機(jī)械防腐蝕工作， 運(yùn)用行之有效的石油機(jī)械防腐蝕技術(shù)，為順利、安全開(kāi)展石油生產(chǎn)提供重要保障。

4.1 在石油機(jī)械表面涂抹防腐材料

通過(guò)反復(fù)調(diào)查研究可知， 大多數(shù)還有石油機(jī)械存在的腐蝕問(wèn)題，主要出現(xiàn)于機(jī)械表面。 結(jié)合常見(jiàn)腐蝕問(wèn)題，通常會(huì)通過(guò)在機(jī)械表面涂抹防腐蝕材料的方式， 避免機(jī)械受各類腐蝕物質(zhì)的影響。首先，因?yàn)楹Ｑ笫驮椭心依肆蚧铩?氯化物和環(huán)烷酸， 極易和鐵此金屬產(chǎn)生反應(yīng)，所以在對(duì)石油機(jī)械外表材料進(jìn)行選擇的過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)禁選用鐵材料，確保防腐蝕材料能夠獲得良好效果?，F(xiàn)階段，就涂料防腐蝕工作而言，可以運(yùn)用的防腐涂料類型較多。其中瀝青材料是當(dāng)前運(yùn)用的較多的一種防腐蝕材料，立足于相關(guān)研究可知，在防止機(jī)械表面腐蝕中，此材料可以獲得良好效果；其次，在選擇防腐蝕涂料的過(guò)程中，主要可以選擇無(wú)機(jī)聚合物涂料與環(huán)保耐酸防腐涂料[6]。前者可以對(duì)抑制與降低機(jī)械表面的腐蝕情況； 后者可以與硫化氫等化學(xué)物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，可以減少機(jī)械腐蝕問(wèn)題。除此之外，還能夠通過(guò)防腐材料覆蓋機(jī)械表面，以此防止石油機(jī)械表面發(fā)生腐蝕。 比如在石油機(jī)械表面覆蓋由高分子有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料共聚形成的復(fù)合膠連體， 目前在海洋石油環(huán)境中抗腐蝕能力表現(xiàn)優(yōu)異。

4.2 電鍍防腐蝕技術(shù)

在海洋石油機(jī)械表面防腐中， 電鍍防腐技術(shù)屬于重點(diǎn)。 對(duì)于海洋石油機(jī)械而言， 電鍍指的是立足于電鍍?cè)?，在機(jī)械表面鍍上一層金屬亦或是其它合金，能夠防止機(jī)械表面與石油雜質(zhì)出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)。 該方式可以加強(qiáng)石油機(jī)械所具備的防腐蝕能力， 同時(shí)還可以使此機(jī)械設(shè)備更加耐磨和美觀，確保石油開(kāi)采工作順利開(kāi)展[7]。 一般來(lái)說(shuō)，運(yùn)用電鍍防腐技術(shù)的過(guò)程中，鍍層要么使用的是單一金屬，要么就是對(duì)鈦鈀、青銅、鎘、鋅、金等多為合金予以采用。 與此同時(shí)，還有復(fù)合層材料，如鋼上的銅-鎳-鉻層等或銀-銦層等。 此外，還有彌散層，如鎳-碳化硅、鎳-氟化石墨等，就現(xiàn)階段的實(shí)際情況來(lái)說(shuō)，海洋石油機(jī)械應(yīng)用最多的兩種方式分別是鎢合金電鍍與管接箍。 我們一般會(huì)采用電鍍的方式，讓鋼、非鐵金屬、鑄鐵、不銹鋼等存在于機(jī)械的外表層。

4.3 電化學(xué)防腐蝕技術(shù)

這一技術(shù)的核心是電化學(xué)原理， 目的在于讓海洋石油機(jī)械得以更好的使用[8]。 在運(yùn)用電化學(xué)技術(shù)的過(guò)程中，要求相關(guān)人員充分掌握機(jī)械發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的機(jī)理，要采用切實(shí)可行的防腐蝕措施，具體類型有以下幾種：第一，保護(hù)陰極，而陰極保護(hù)又分為兩類，即犧牲陽(yáng)極防腐蝕技術(shù)、外加電流保護(hù)技術(shù)，借助電位負(fù)于被保護(hù)的金屬，讓被保護(hù)的對(duì)象金屬能夠接收到電流，從而形成保護(hù)回路，通過(guò)將陽(yáng)極犧牲來(lái)讓與之對(duì)應(yīng)的陰極得到有效保護(hù)，防止機(jī)械被腐蝕；第二，電化學(xué)再堿化技術(shù)；第三，電化學(xué)除氯防腐蝕技術(shù)，如果以土壤為電解質(zhì)，那么上述兩種方式便具有非常強(qiáng)的適用性， 一般比較適用于混凝土外部施工中。

4.4 使用緩蝕劑

原油主要由三部分構(gòu)成，分別是防腐材料涂層、電偶防腐以及電化學(xué)防腐。緩蝕劑主要包括三種，即氣相緩蝕劑、無(wú)機(jī)緩蝕劑、有機(jī)緩蝕劑，情況不同，這三種緩蝕劑的作用均有所區(qū)別[9]。其中無(wú)機(jī)緩蝕劑的作用主要體現(xiàn)在讓機(jī)械設(shè)備中的金屬陽(yáng)極慢慢氧化， 促使金屬完全不接觸氧氣，以免金屬氧化；而氣相緩蝕劑極易揮發(fā)，其所散發(fā)的蒸汽在于大氣接觸后， 很快便會(huì)被其中的小水珠給分解，同時(shí)在機(jī)械表面附著，進(jìn)而起到保護(hù)機(jī)械表面技術(shù)，避免其氧化。 如果在海洋石油機(jī)械內(nèi)部運(yùn)用一定量的緩蝕劑，則其便會(huì)與原油中的腐蝕性雜志發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終讓設(shè)備可以很好的抗腐蝕。

緩蝕劑的類型不同，最終呈現(xiàn)的效果也就有所差異，就控制位置分類而言， 混合型緩蝕劑可以阻隔海洋中的水、氧等因素，控制其在機(jī)械表面的運(yùn)動(dòng)范圍，使腐蝕情況的惡化程度得到緩解； 而陰極型緩蝕劑則可借助自身成分同陰極區(qū)域（包括海洋和機(jī)械金屬表面）產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)來(lái)形成一層保護(hù)膜，附著于機(jī)械表面，這樣做能夠最大程度的減少機(jī)械表面和原油雜志的接觸， 以免出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題； 陽(yáng)極型緩蝕劑最常使用的地方在機(jī)械表面的金屬離子中，二者同樣可產(chǎn)生反應(yīng)并形成一層保護(hù)膜，由此防止海水溶解機(jī)械金屬表層，使防腐蝕的目的順利實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，近年來(lái)我國(guó)加快了在石油領(lǐng)域的開(kāi)采，而由于我國(guó)擁有豐富的海洋石油資源， 故很多企業(yè)均加入了海洋石油開(kāi)采行業(yè)，試圖獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。但如果要確保所使用的石油開(kāi)采機(jī)械的效率， 節(jié)省設(shè)備投入資金， 就要求企業(yè)首先要結(jié)合實(shí)際情況選擇最適合的開(kāi)采機(jī)械， 并將海洋石油機(jī)械防腐蝕技術(shù)應(yīng)用到日常設(shè)備管理維護(hù)過(guò)程中，從而促進(jìn)石油開(kāi)采和企業(yè)良好發(fā)展。