油氣輸送管道的粘修及防腐工藝研究

唐忠偉 姚飛 馬帥

摘要：油氣輸送管道由于所處的工作環境和其工作性質，與具有腐蝕性的物質常年接觸，與土壤接觸還會引發電化學腐蝕，所以油氣輸送管道極容易受到腐蝕的侵害，管道就會出現各種各樣的問題，需要對其進行修復工作。傳統的修復方式會浪費大量的人力、物力、財力，所以文中通過管道粘修方式，研究了濕法復合修復技術和預成型法復合管道修復技術，這兩種方式都是通過利用膠粘劑、結合復合材料進行的粘修方法，這兩種方法不僅施工簡單、快捷，而且適用環境較為廣泛、安全性極高。與傳統的修復方式相比，該兩種粘修方式是省時、省力、省財，工作人員的安全性也能得以保障。最后再對油氣輸送管道的防腐工藝進行了分析，用來降低油氣輸送管道的腐蝕速度，減少管道的修復次數，從而延長管道的使用壽命。

關鍵詞：油氣輸送管道;粘修;防腐

中圖分類號：TQ437;TE988.2 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2019）12-0033-04

石油天然氣在我國發揮著非常重要的作用，其蓬勃發展能夠對我國的經濟起到推動作用，還會影響著人們的日常生活。石油天然氣工業中的輸送環節是必不可少的，可想其作用是非常重要的。起到輸送作用的管道會受到很多腐蝕物質的侵擾，不管管道是使用哪種材料，油氣輸送管道都會受到腐蝕侵害，只是時間的問題。而且我國很多的油氣輸送管道都是在70～80年代所建成的，距離現在已經有20～30年的時間了，所以油氣輸送管道普遍存在腐蝕嚴重的現象[1]。所以，為了能夠讓油氣輸送管道更好的運行，需要對其發生腐蝕的地方進行修復工作，其修復工作對于保障油氣輸送管道安全運行起到極其重要的作用。

與油氣輸送管道相關的企業對管道修復工作已經越來越重視，各種的修復技術不斷在發展。我國傳統的修復方法包含著停輸做水壓實驗、局部更換管段、打金屬卡箍等等，不同的方法針對的管道問題是不一樣[2]。這些方法雖然可以解決管道的謀陷問題，但是其中也存在一個共同的缺陷就是需要將停止生產將會影響輸送量，需要使用大型的機械設備，進行大面積的工程作業，這些都需要花費比較長的時間，而且還會涉及到焊接工作。對管道進行更換時還會對環境造成一定程度的污染和清空管道時的損失。工作人員還會在存在電壓的環境下工作，對工作人員的生命安全也造成隱患。所以傳統的方式對管道進行修復工作需要很多人力、物理、財力和時間。于是隨著科學技術的發展，管道復合修復技術讓管道修復工作變得更加的簡單、方便，還能夠具有很大的安全保障。

管道復合修復技術與傳統的修復方式完全不一樣，但是其使用效果是非常好的。現在已經在管道修復中廣泛使用。管道復合修復技術就是利用膠粘劑將復合材料套筒粘接到受損的管道上，這樣復合材料就可以與管壁一起承擔著應力，可以減少管道的承載能力。這種利用膠粘劑的復合修復技術也可以稱為油氣輸送管道的粘修工作。與傳統的方式相比，這種粘修工作的安全性高、耐久性強、經濟性高、效率快等優勢[3]。油氣輸送管道粘修方式有2種，一種是濕法復合修復技術，另一種是預成型法復合管道修復技術[4]。本文將會對這兩種粘修方式進行闡述，然后為了減少管道受腐蝕侵害，對防腐蝕工藝進行研究。

1 油氣輸送管道的粘修方式

1.1濕法復合修復技術

1.1.1濕法復合修復技術的介紹

濕法復合修復技術在美國用于管道修復已經被運用得非常熟練了，在我國的發展還有待進一步的提高。濕法復合修復技術所使用的復合材料是高強度的纖維布，這種纖維布是在航空航天或者軍事工業中所使用的，所以其性能會非常強，能夠對管道起到很好的承受能力。濕法復合材料所使用的膠粘劑是具有專利技術的高強度粘膠和固化劑，該膠粘劑能夠將纖維布緊緊的粘接在管壁上，還具有一定的力學性能和機械性能。濕法復合修復技術要求是高強的復合材料和膠粘劑，所以在其生產制作過程中、還包含檢測過程都要能夠嚴格的遵守新型國際標準準則。該種粘修方式能夠在不停止管道輸送工作就可以進行修復，而且施工方式比較簡單、方便，而且其適用性能比較強，能夠對直管進行粘修，還能夠在變徑管道處、彎頭和T型連接的地方進行直接使用，其他異性的管道處都可以用濕法復合修復技術，如圖1所示，比傳統的修復方式更加的靈活。

1.1.2濕法復合修復技術的優勢

濕法復合修復技術是在傳統的修復方式上發明的新型修復方式，所以該修復方式能夠擁有傳統的修復優勢，還對傳統修復的缺點進行了改進，所以濕法復合修復技術的優勢更加的多。其具有以下幾點優勢：

1）該方法是直接用膠粘劑將復合材料粘接在管壁上，所以不需要進行焊接，就不會動火，對工作人的安全起到很大的保障作用。

2）通過對上文的濕法復合修復技術的施工方式就以明白，其施工方式是非常簡單，易于操作，能夠減輕工作人員的工作強度，而且也有利于保障修復質量。

3）濕法復合修復技術所使用的材料具有非常強的拉伸強度，纖維布還具有高彈性模量，能夠承受管道的各種壓力，還能夠減少對管壁的應力，有助于管道安全運行。

4）傳統的修復需要有大型的機械設備，而濕法復合修復技術不需要大型的機械設備，對于修復成本有很大程度的降低。

5）傳統的修復方式是需要將管道停止運輸才能進行修復工作，而濕法復合修復技術在施工過程中不需要將管道停止運輸，這種方式很大程度的減小生產影響，還能節約清空管壁所造成的浪費，也減小了對環境造成的污染。

6）濕法復合修復技術比較靈活，能夠在很多的作業環境中運用，不想傳統的修復方式，不同的作業環境需要不同的修復方式。而且該種修復方式能夠不影響任何管道作業，也不會影響陰極保護系統。

1.2預成型法復合管道修復技術

預成型法復合管道修復技術是美國研究機構開發的，該方式所需要的產品是按照最新國際標準所生產的。圖2所示的就是通過預成型法粘修的管道，其中包含著3個部分，圖中所顯示的①是復合套筒，該套筒是由復合材料所制成;②是膠粘劑，是將套筒的每層之間進行粘接，該膠粘劑是一種高強度的物質，能夠將每層間的套筒緊密粘接;③是填料，這種填料是具有高強度的性能，作用是將管道被腐蝕或者不平整的地方進行填充，從而將管道與復合材料能夠緊密的貼合。該產品是具有很強的力學性能，能夠起到管道的修復作用。當對被修復的管道完成修復施工后，需要大約2h膠粘劑才能完全固化，這3個組成部分的有機結合作用于管壁上形成完整的復合修復層，能夠將存在問題的管道處進行修復，使其能繼續工作。

預成型法復合管道修復技術作為一種新型的油氣輸送管道修復技術，與傳統的更換管道或者是補焊的方式對管道進行維修相比，這種新型的方式所展現出的優勢將會更加明顯，能夠彌補傳統修復方式的缺陷。這種粘修方式與濕法復合修復技術一樣，操作簡單、快捷，能夠在不停止油氣輸送的情況下對出現缺陷的管道進行維修，也不會運用到焊接，整個粘修工作將會在非常安全的情況下進行，所以不僅提高的管道維修的質量，其安全性能也得以很大程度提高。開發預成型法復合管道修復技術時，美國的相關組織對其進行了大量的研究測試，經過了3年的實驗測試，還經過了7年的現場測試，所以該方法是經過長時間的不斷考驗，對油氣輸送管道粘修能夠起到很好的作用。其研究結果表明：預成型法是通過了長時間可靠性測試的產品，具有非常高的安全性、實用性和可操作性，對于油氣輸送管道小于80%的缺陷都能夠起到非常強的修復作用，而且粘修成功后，其使用壽命可以長達50年以上。

2 油氣輸送管道的防腐工藝分析

由于油氣輸送管道的特殊工作環境，隨著時間的推移，不管用什么樣的材料或者防腐蝕工藝，管道都會發生腐蝕侵害。但是我們可以做到最大可能的減小腐蝕發生的速度，于是接下來將對油氣輸送管道的防腐工藝進行分析。

2.1油氣輸送管道內外壁涂層工藝

油氣輸送管道是金屬所制成的，金屬長期與具有腐蝕的物質接觸，就會非常容易發生腐蝕現象，所以對管道內外壁進行涂層工藝措施，能夠提高管道的內外壁的光滑程度，可以減少腐蝕物質的緊密粘附，還能夠提高油氣輸送管道的輸送效率。

油氣輸送管道內外壁進行涂抹工藝，所使用的涂層材料有很多，而且對于管道的內壁和外壁的涂層工藝不一樣。對內壁所使用的最佳的涂層材料有環氧樹脂和合成樹脂材料，這兩種材料的性質很穩定，能夠很大程度的延長金屬管道發生腐蝕的現象。還能減小金屬管道內壁的粗糙程度，管道內越光滑，對油氣輸送管道的輸送速度也會有提高的作用，尤其對于長輸送管道，其增加速度將會更加的明顯。對管道內壁進行涂層工藝，能夠保障油氣輸送管道的順利進行，提高企業的生產效率。

對油氣輸送管道的外壁進行涂層處理，需要在管壁上進行3層的包裹技術措施，從而提高油氣輸送管道外壁的耐腐蝕性能。因為管道外壁是與土壤進行接觸的，土壤中的物質更加的豐富，所以相比于內壁更容易收到腐蝕侵害。而且外壁與土壤接觸，會形成原電池，就會形成電化學腐蝕，電化學腐蝕屬于一種傷害性較高的腐蝕。所以將外壁進行3層包裹的防腐蝕層技術，可以很大程度深降低發生電化學腐蝕的概率，對油氣輸送管道的使用壽命也會起到延長的作用。對管道外壁進行多層的防腐蝕工藝，還能夠起到保溫的作用，還可以避免管道發生泄漏的情況。所以對管道外壁的涂層工藝要能夠有較高的重視程度，進行涂層工作時能夠嚴謹的對待。

油氣輸送管道的內外壁涂層工藝進行防腐蝕工作是一個比較普遍和常規的工藝措施。對于管道的材質選擇也是比較重要的，要能夠根據輸送管道系統的特點，選擇最為合適的材質，并且管道涂層的材料也需要進行合理的選擇，對涂層工藝施工時也要能夠保證涂層厚度均勻，工作要認真，不能出現少涂的現象，不然該涂層工作就會事倍功半，達不到很好的防腐蝕效果。總的來講，通過對油氣輸送管道進行內外壁涂層工藝，能夠起到一定程度的防腐蝕作用，還能夠改善管道內壁上的粗糙程度，提高油氣輸送管道的內壁輸送效率。

2.2陰極保護工藝

陰極保護工藝能夠起到很好的防腐蝕作用，其中主要的方式有兩種個，分別為犧牲陰極法和外加電源法，這兩種方式都是將石油輸送管道作為保護對象，屬于陰極處理，就可以將金屬管道的承載能力縮小[5]。陰極保護工藝可以減低電化學腐蝕的傷害，減小油氣輸送管道穿孔現象，就可以保障輸送管道的安全運行，提高其使用壽命。

通過使用陰極保護工藝對油氣輸送管道進行防腐蝕，需要選擇最為合適的設備和設施，比如選擇石墨、鋅等材料作為陽極，這樣就對陰極的保護將會達到更好的效果。在使用該方法時，需要經常的對陽極和陰極的狀況進行檢查，從而能夠及時的發現問題。使用陰極保護的工藝時，還要需要選擇穩定的電源系統，只有達到不間斷的穩定供電，陰極保護工藝才能起到保護作用。對陰極保護工藝所使用的設備實施也要進行保養，以免發生問題達不到防腐蝕的作用。陰極保護工藝對油氣輸送管道能夠起到很好的防腐蝕作用。

2.3優化油氣輸送管道的防腐蝕措施

油氣輸送管道的材質有的容易發生腐蝕，有的不容易發生腐蝕，所以為了減小腐蝕現象，首選能夠防止腐蝕的材質，并且該材質還要具有一定的強度，才能滿足與油氣輸送管道的需求。需要加強對油氣輸送管道系統的檢測，這樣就可以及時的發現腐蝕現象，從而減小腐蝕所帶來的傷害。還需要對發生腐蝕的現象進行分析檢測，從而可以更加科學性的解決問題。

可以將自動化控制系統運用到油氣輸送管道的檢測中，這樣就可以隨時掌握管道的運行參數，能夠對管道中的腐蝕情況進行監督，就可以及時的發現管道的問題，該方式會比人工檢測更加的準確，發現問題，就可以開動應急處理措施，對管道進行粘修處理或者其他的維修方式。通過使用自動化控制系統，能夠提高油氣輸送管道的安全運行。

3 結語

油氣輸送管道作為石油天然氣工業的重要組成部分，關系著油氣的輸送效率，進而影響著我國經濟的發展和人民生活的水平。油氣輸送管道不管如何進行管理都會發生腐蝕的現象。所以油氣輸送管道長時間的運行后就會出現不同程度的腐蝕現象，為了延長其使用壽命，可以從2個方面入手，①降低管道發生腐蝕的速度，②及時的用正確的修復方式對出現問題的管道部分進行修復。本文分析的2種粘修方式與傳統的修復方式相比，就能夠節約修復的經濟成本，還有利于施工、施工人員的安全性得以保障。這2個方面一個是減少管道發生問題的頻率，一個是對發生問題的管道進行處理。這兩方面進行有機結合，能夠很大程度上的延長油氣輸送管道的使用壽命。隨著時代的發展，將來還會出現更加先進、有效的方式提高油氣輸送管道的使用壽命。

參考文獻

[1]郭建永，胡軍，李慶達，等.國內外油氣管道腐蝕與防護的研究進展[J].材料保護，2017，50（6）：83-87.

[2]何芳芳.圓形鋼質輸送管道的碳纖維布修復補強研究[D].合肥：合肥工業大學，2013.

[3]李長春，楊加棟，張曉靈，等.纖維復合材料在海洋油氣輸送管道修復補強中的應用研究[J].石化技術，2016，23（10）：80-81.

[4]陸軍.油氣輸送管道補強修復新技術[J].石油和化工設備，2015（1）：67-70.

[5]殷永社.油氣輸送管道陰極保護系統影響因素與解決對策[J].石化技術，2018（2）：292.