場站管道腐蝕原因分析及防護對策探討

冷 慶

（大慶油田工程建設有限公司油田工程事業(yè)部第一工程部，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

隨著我國現(xiàn)代化進程的加快，場站管道建設規(guī)模逐漸擴大化，場站管道建設是一個綜合性的過程。在場站管道長期運行過程中，容易出現(xiàn)各種各樣的問題，其中最突出的就是管道腐蝕問題，造成管道腐蝕的原因包括了環(huán)境因素和物理因素，管道運行穩(wěn)定性對于整個場站運行有著重要作用，相關工作人員需要引起重視。認真開展管道防腐工作，做好各個方面的技術工作，強化管道防腐性能。

1 場站管道腐蝕原因分析

1.1 外部環(huán)境

場站管道跨越區(qū)域多、環(huán)境氣候多樣，其管道外部極易受周圍環(huán)境的干擾，尤其是氣候變化快、溫度變化大的地區(qū)，其腐蝕現(xiàn)象更為突出。此外，極端天氣、風霜雨雪也會對管道的外壁產(chǎn)生較大的沖擊。當管道鋪設時，部分管道是架空的，有些是在地面或在地下，盡管在地下的管道可以防止由于氣候的改變對管道造成影響。但是，由于 PH值、含鹽、含水等因素的影響，會對管道的外表產(chǎn)生腐蝕作用[1]。長時期內(nèi)，由于外界的侵蝕，會使管道表面發(fā)生更嚴重的腐蝕，最終造成管道穿孔。

近幾年，隨著石油資源的不斷開采，地層壓力得到了極大的緩解。在油田開采期間，為了保證開采的需要，滿足資源需求，通常采用注水法對儲層壓力進行了有效的調(diào)控，從而提高采收率。然而，由于這種注水方法的應用，導致了場站管道中的某些含水層，有些甚至含有硫化物等腐蝕介質(zhì)，這種腐蝕性介質(zhì)一旦與水接觸，就會發(fā)生劇烈的腐蝕作用，造成管道腐蝕。在石油輸送過程中，管材是造成管道腐蝕的主要原因之一。盡管國內(nèi)場站管道密度較大，但各管道管材之間有較大差別。不同的管網(wǎng)材料，其內(nèi)部的雜質(zhì)含量也是有區(qū)別的。與之相比，無縫管耐腐蝕性更強，而螺旋焊管則容易受到侵蝕，其原因在于其內(nèi)部存在著大量的非金屬元素。由于非金屬的雜質(zhì)含量太高，在外部的特定的條件下以及所輸送產(chǎn)品的各種因素作用下，會加速其管道腐蝕。場站管道的輸量與設計偏差也會引起管道的腐蝕。主要表現(xiàn)在是：當管道輸送量很少時，其內(nèi)部會有大量的水分，而水又是引起管道腐蝕的一個重要因素。隨著水分含量的增加，油品的流動速度明顯下降，石油在管道中任何位置的滯留時間都會增加，從而增大了管道的腐蝕幾率。

1.2 物理因素

物理腐蝕是由單純的物理因素造成的，其中以土壤的應力腐蝕和油砂沖蝕為主，是常見的物理腐蝕因子。一般情況下，在管道的拐彎處、接口或焊縫都會受來自于流體強大的熱壓力、土壤應力以及管道自身的微小瑕疵和腐蝕性物質(zhì)的綜合影響，使管道薄弱部位腐蝕穿孔的速率越來越快，并且逐步擴大延伸，由此導致泄漏、爆炸，造成較大的安全隱患。在分層條件下，由于油砂所攜帶的大顆粒受重力作用而沉淀到管道底部，而液體的流淌則會使管道底部產(chǎn)生凹陷，從而加劇管道內(nèi)部的腐蝕和穿孔。由于場站管道貫穿面比較長，相關人員需要重視場站管道防腐工作的開展。

為了減少管道在輸送過程中出現(xiàn)腐蝕的概率，通常會采取一些措施，在管道上設置防腐涂層。然而，在運輸過程中，某些原因會造成防腐涂層破損，從而使得防腐涂層失效。若管道輸送過程中出現(xiàn)保溫層破損問題，則會使水分通過保溫層流入管道，使管道中的進水量增加，從而使其不能被迅速排放。在雨季，由于地下水的變動，導致了保溫層內(nèi)部的水分含量發(fā)生改變，因此，在管道中、低段，很容易發(fā)生局部腐蝕。當管道內(nèi)的防腐和隔熱材料由于施工原因而發(fā)生損壞時，會導致管道與土壤的直接接觸，從而造成土壤腐蝕。這種腐蝕是由土壤中的某些水分和腐蝕性物質(zhì)引起的。某些場站管道附近的大功率電器、高壓輸電線路、光伏電站等都會引起電力系統(tǒng)中的雜散電流，從而使管道發(fā)生嚴重的腐蝕現(xiàn)象。

2 場站管道腐蝕防護對策分析

2.1 陰極保護技術

目前，場站管道腐蝕防護工作普遍采用了陰極保護技術，它將電化學腐蝕的機理具體運用于管道防護中。在實際應用中，通常采用的是外加電流法和犧牲陽極法。采用外加電流方法時，必須將外加直流電壓和被保護的場站管道金屬（陰極）相結合，并在兩者間產(chǎn)生一定的電位差，以確保其陰極電位保持在某一范圍內(nèi)，從而不斷地提供保護電流，能對場站管道進行有效的防護。在使用該技術時，必須保證在-1200～850V以下的電位范圍內(nèi)，如果不能滿足判定條件，則可以通過極化電位差異來判定。采用犧牲陽極法，將電位較小的金屬或合金等材料鍍于管道的表層，以達到防腐的目的。以上兩種方法具有很強的適應性，外加電流法和犧牲陽極法有著不同的應用特點，針對性范圍不同，需要結合管道運行情況進行合理的運用[2]。

2.2 改進管道材質(zhì)

在采取上述兩種管道防護方法的同時，還需要從管材本身的耐腐蝕性能入手，改善管道的材質(zhì)，可以選用高強度的合金鋼材料。例如，某企業(yè)采用了單相合金等金屬材料進行場地管道防護，從而有效地降低了管道后期維護和其它配套設備的使用。也可以使用塑料復合管、玻璃鋼管、聚乙烯材料管道、鋼結構塑料復合管等。由于非金屬材質(zhì)的不同，其應用范圍也不盡相同，所以在實際應用中，必須依據(jù)不同的管道條件選用不同的材質(zhì)。

2.3 管道內(nèi)部防腐技術

在場地管道運行過程中，管道內(nèi)部通常含有水、氧、二氧化碳、硫化氫、二氧化硫、雜質(zhì)、各種微生物等，有些管道運輸中含有細砂，會與管道內(nèi)部鋼材產(chǎn)生氧化還原反應，使鋼材內(nèi)部產(chǎn)生污垢，造成腐蝕。輸送中通常沒有氧氣，所有的氧都是由于后期處理、輸送過程中與大氣接觸而產(chǎn)生的，因此，氧氣和水的混合會使管道內(nèi)壁受到的腐蝕加快。所以，在涂料儲存和運輸時，應盡可能做到封閉運輸，以防止氣體滲入管道。管壁上的污垢是由碳酸鈣、硫酸鈣等組成，這些污垢積累到一定程度上會引起局部侵蝕，有時還會造成管道短時間內(nèi)的腐蝕和穿孔，而現(xiàn)在普遍采用的辦法是添加阻垢劑。此外，在管道輸送時，通常會向管道中添加一定數(shù)量的阻垢劑，其作用是延緩或阻止管道中的腐蝕性化學物與管道的內(nèi)壁發(fā)生摩擦。在場站管道運輸中，原油中含有的微生物特別是硫酸鹽還原菌，這種細菌對管道的運輸造成了很大的損害，對于這種情況，一般在管道中添加殺菌劑，起到控制和滅殺細菌的效果，有利于維護場站管道的穩(wěn)定運行[3]。

2.4 完善保護層設計

對于場站管道防腐設計，需要綜合考慮各個方面的影響因素。在場站管道鋪設過程中，從保護層的角度出發(fā)，重點考慮保護層優(yōu)化設計，提高保護層質(zhì)量，對于要鋪設的區(qū)域，需要結合當?shù)氐牡刭|(zhì)情況進行詳細勘察，記錄好土質(zhì)勘察中的含水量，將各種對管道質(zhì)量可能造成的因素統(tǒng)計記錄好，然后確定好保護層的厚度指標，根據(jù)土質(zhì)情況選擇合適的保護層材料，進一步強化管道質(zhì)量。有些地層條件比較特殊，如果無法直接鋪設，可以采用架空的方式，直接鋪設容易受土壤微生物影響造成管道腐蝕。而管道架空的方式則規(guī)避了這一問題，在架空過程中，要對管道外表進行嚴格的防護，緊密封閉，最大程度上降低外界因素對管道的影響。如果架空鋪設和地面鋪設都無法滿足使用條件，可以采取管溝敷設的方式，在地面挖出一條明溝，用明溝阻隔土壤，然后再明溝中鋪設管道，這樣不僅可以提高管道防腐性能，還極大程度上方便了管道的檢修和維護，使工作人員能夠?qū)艿绬栴}進行快速處理。

2.5 外涂層技術

在場站管道的腐蝕防護中，最常見的方法就是采用外涂層技術，即在管道的外層噴涂一種具有抗腐蝕性的材料，從而在管道的外層表面形成一層保護膜。采用外涂層可以有效地隔絕管道與水、土壤和空氣的直接接觸。在不同場站管道中，管道材質(zhì)有很大差別，所以采用外層技術的時候，在管道的防腐蝕性能方面，必須選擇合適的涂層材料。在選用涂料時，應保證所選用的涂料應具備良好的力學性能，以便在輸送時抵御土壤的運動，還必須保證所選材料不會因內(nèi)部和外界的極端變化而發(fā)生脫落，具有較高的耐腐蝕性，經(jīng)濟性，適用性。

3 結語

受多方面因素影響，場站管道腐蝕是無法避免的，而腐蝕極大程度上降低了管道使用壽命，對于管道穩(wěn)定運行也是非常不利的。所以我們能夠做的就是最大程度上降低管道腐蝕程度，選用高防腐性的管道材料，引進現(xiàn)代化防腐技術，提升管道防腐性能，確保場站管道的穩(wěn)定運行，延長場站管道的使用壽命。