油氣儲(chǔ)運(yùn)管道防腐設(shè)計(jì)與配套技術(shù)

馬振乾　王坤

摘 要：管道防腐指為了減緩或防止管道在內(nèi)外介質(zhì)的化學(xué)、電化學(xué)作用下或由微生物的代謝活動(dòng)而被侵蝕和變質(zhì)的措施。油氣資源整個(gè)勘探開發(fā)到生產(chǎn)線中的“儲(chǔ)與運(yùn)“是非常重要的樞紐，它緊密連接油氣生產(chǎn)、加工、銷售各個(gè)環(huán)節(jié)。十二五規(guī)劃期間，為開發(fā)西部資源、保障東部城市能源供應(yīng)，西氣東輸、跨國(guó)油氣管道等工程等的不斷建設(shè)，促進(jìn)了油氣運(yùn)輸管道行業(yè)的快速發(fā)展。但是在油氣運(yùn)輸管道中存在很多問題，管道腐蝕首當(dāng)其沖。

關(guān)鍵詞：油氣儲(chǔ)運(yùn);管道腐蝕;內(nèi)外因素;防腐設(shè)計(jì);配套技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油天然氣工業(yè)迅速發(fā)展，油氣運(yùn)輸管道已不只是我國(guó)工業(yè)命脈，更是人民安居樂業(yè)的保障。但是，不管是輸水管道、液體或氣體能源運(yùn)輸管道抑或是我們生活中常見的天然氣管道，隨著時(shí)間的流逝，運(yùn)輸管道會(huì)不斷腐蝕，最嚴(yán)重的是埋在地下的運(yùn)輸管道。管道運(yùn)輸作為輸送石油、天然氣最為經(jīng)濟(jì)安全的方法，是油氣儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備中不可缺少的一個(gè)部分，在油氣運(yùn)輸?shù)倪^程中存在像油氣揮發(fā)、火災(zāi)、管道腐蝕等安全隱患，其中管道腐蝕所造成的影響是巨大的，因此油氣儲(chǔ)運(yùn)管道的腐蝕問題和防護(hù)是目前各大油田最為關(guān)注的問題之一。本文通過分析目前國(guó)內(nèi)外油氣運(yùn)輸過程中管道腐蝕的原因，對(duì)當(dāng)前油氣管道防腐技術(shù)加以研究。

1 管道腐蝕原因分析

1.1 外界因素

通過對(duì)管道鋪設(shè)的環(huán)境差異可以將外界因素分為細(xì)菌腐蝕和土壤腐蝕兩大類。

（1）細(xì)菌腐蝕。細(xì)菌腐蝕是最常見的一種腐蝕，在腐蝕的過程中，細(xì)菌直接參與了油氣和管道的化學(xué)反應(yīng)且不同細(xì)菌腐蝕的效果也各不相同。各種不同的土中有著不同的微生物、細(xì)菌、真菌等，又由于土壤的封閉條件非常好，相當(dāng)于是一個(gè)隔絕環(huán)境，即缺少氧氣，在這這種環(huán)境中細(xì)菌的代謝非常活躍，將硫酸根離子轉(zhuǎn)化成硫酸氫，這種物質(zhì)與油氣運(yùn)輸管壁進(jìn)行反應(yīng)，對(duì)油氣運(yùn)輸管道造成嚴(yán)重的腐蝕。

（2）土壤腐蝕。因?yàn)榇蠖鄶?shù)管道埋藏在地下，所以土壤腐蝕是最為普遍的腐蝕作用，也是危害性最大的腐蝕作用。土壤是一個(gè)以土為基質(zhì)，里面還有水、空氣、微生物等其他介質(zhì)的一個(gè)環(huán)境。因?yàn)椴煌貐^(qū)的土壤里的水分含量、空氣含量、酸堿性質(zhì)的差異，使得土壤是非常復(fù)雜的環(huán)境，從而土壤腐蝕的種類也有很多，而土壤對(duì)運(yùn)輸管道的腐蝕也成為許多學(xué)者研究的熱點(diǎn)問題之一。①鹽分差異電池腐蝕。在一些土壤中，鹽分含量很高，但是鹽分的含量與濃度分布不均勻，導(dǎo)致運(yùn)輸管道在鹽份土壤中形成鹽份差異電池，這種情況使得運(yùn)輸管道被腐蝕。在鹽份高的地區(qū)，這種腐蝕更為劇烈，較短時(shí)間就可以造成油氣運(yùn)輸管道的穿孔。②金屬差異電池腐蝕。金屬差異電池腐蝕也稱為電偶腐蝕。由于油氣運(yùn)輸管道距離很長(zhǎng)，不同地區(qū)會(huì)結(jié)合本地區(qū)的實(shí)際情況使用不同種類的金屬管道，這些不同的金屬管道成分的差異導(dǎo)致各部分電位出現(xiàn)差異，高電位一般為差異腐蝕電池的陰極，這一部位的管道通常被自然保護(hù)起來，而低電位處往往是電池陽(yáng)極，就會(huì)遭受到腐蝕。并且由于這種腐蝕與介質(zhì)的導(dǎo)電性有關(guān)，所以通常具有明顯的局部性。

1.2 油氣自身特性

油田產(chǎn)出的原油的性質(zhì)各有差異，石油性質(zhì)的差異會(huì)對(duì)同一地區(qū)的管道造成不同的影響，因?yàn)樵谑┕み^程中只會(huì)考慮某一油氣的單方面性質(zhì)，不同的油氣中因?yàn)樽陨硇再|(zhì)的差異，油氣中含有的氧化性的物質(zhì)也不相同，例如當(dāng)硫化氫氣體溶解在液體中時(shí)，會(huì)與金屬管道發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，酸性導(dǎo)致金屬晶格破壞，油氣運(yùn)輸管道內(nèi)壁被腐蝕。

2 管道防護(hù)技術(shù)

（1）管道防腐層技術(shù)

現(xiàn)階段，油氣管道防腐層材料越來越多樣化，例如熔結(jié)環(huán)氧、聚乙烯等防腐層材料均已在油氣管道施工中得到了廣泛的應(yīng)用，其應(yīng)用范圍有著一定的限制：雙層熔結(jié)環(huán)氧技術(shù)多應(yīng)用在冷彎管外部，而聚乙烯膠帶纏繞法則多應(yīng)用在站內(nèi)距離短、油氣管頻繁變化的管道中，只有準(zhǔn)確把握各種防腐層材料的特點(diǎn)和應(yīng)用條件，才能保證管道防腐層技術(shù)在油氣儲(chǔ)運(yùn)中起到應(yīng)有的效果。

（2）陰極保護(hù)技術(shù)

埋設(shè)地下的管道除受環(huán)境和介質(zhì)的腐蝕作用外，還會(huì)由于電化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生加快腐蝕速度，此時(shí)可將陰極保護(hù)技術(shù)與防腐層技術(shù)聯(lián)合使用，提高油氣管道的防腐效果。陰極保護(hù)技術(shù)可分為排流保護(hù)法、犧牲陽(yáng)極保護(hù)法和附加電流保護(hù)法，主要是利用電化學(xué)腐蝕原理進(jìn)行金屬保護(hù)，該技術(shù)的防護(hù)效果十分明顯，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)數(shù)以萬計(jì)的油氣管道中得到廣泛應(yīng)用。

3 油氣儲(chǔ)運(yùn)中管道防腐蝕措施

3.1選擇正確的防腐層材料？

相關(guān)工作人員在選擇油氣儲(chǔ)運(yùn)管道的防腐材料時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇實(shí)踐證實(shí)的最佳的防腐材料，比如雙組分液體環(huán)氧涂料，此類材料有著非常強(qiáng)的吸附力，能夠吸附在涂層上，還有著極強(qiáng)的耐磨、抗腐蝕性，能夠抵抗住強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的腐蝕，這種材料還具有很高的耐受溫度，能夠在高壓高溫管道中使用。選擇類似雙組分液體環(huán)氧材料，能

夠保證油氣儲(chǔ)運(yùn)管道的正常、高效率、高壽命工作，保障油氣的順利輸送。

3.2對(duì)管道進(jìn)行電鍍鍍層？

在相對(duì)比較大型的管道防腐問題上，可以在管道表面電鍍一層金屬，讓鍍層金屬帶負(fù)電，成為陽(yáng)極的鍍層，而管道則相應(yīng)的成為陰極的鍍層，從而犧牲掉陽(yáng)極的金屬來保護(hù)陰極的管道材料。

3.3使用緩蝕劑？

根據(jù)管道輸送的油氣中含有的腐蝕介質(zhì)種類、濃度，環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、壓力等問題來選擇適合的緩蝕劑進(jìn)行防腐蝕，比如在油氣管道內(nèi)部濕度較大時(shí)，水蒸氣容易在金屬表面聚集，從而加速對(duì)管道的腐蝕，這時(shí)就應(yīng)該選擇水溶性好、油溶性好的緩蝕劑，對(duì)油氣管道內(nèi)部的水分進(jìn)行吸收，防止水蒸氣對(duì)于金屬表面的腐蝕。在防腐實(shí)踐中，單純的采用一種緩蝕劑，一般來說很難達(dá)到解決管道腐蝕問題的目的，緩蝕劑大多都需要和表面活性劑共同使用，才能提高減緩腐蝕的作用，保證管道免受腐蝕的侵?jǐn)_。

3.4管道防腐層施工質(zhì)量控制

防腐層質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響到油氣管道的防腐性能，在油氣管道施工過程中應(yīng)著重加強(qiáng)對(duì)防腐層質(zhì)量的控制，針對(duì)防腐層的損傷、剝離、漏點(diǎn)問題制定相應(yīng)的處理措施，將防腐層引起的油氣管道腐蝕問題扼殺在萌芽之中。

（1）為了避免防腐材料出現(xiàn)損傷，要嚴(yán)格遵循施工方案實(shí)施油氣管道的吊裝作業(yè)，防止油氣管道相互擠壓和碰撞，保證油氣管道防腐層的完整性。在油氣管道焊接之前進(jìn)行仔細(xì)的檢查，若發(fā)現(xiàn)防腐層有損傷的狀況，應(yīng)作出標(biāo)記，留待過后加以處理。

（2）在油氣管道的焊接口經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)防腐層的剝離問題，這點(diǎn)需要格外注意，當(dāng)檢查后發(fā)現(xiàn)油氣管道補(bǔ)口防腐層剝落時(shí)同樣需要要進(jìn)行準(zhǔn)確的標(biāo)記。

（3）對(duì)于前兩項(xiàng)作業(yè)中標(biāo)記的防腐層損傷和漏點(diǎn)位置要先檢查切口，再運(yùn)用合適的修補(bǔ)工藝進(jìn)行修復(fù)，接下來用無損檢測(cè)技術(shù)加以檢驗(yàn)，確保油氣管道防腐層質(zhì)量達(dá)標(biāo)，之后要由監(jiān)理人員簽字確認(rèn)。

（4）油氣管道布設(shè)后要將土回填，在此過程中也容易引起防腐層的損傷，需要保持管溝的平整，鋪上細(xì)砂土，管道吊裝時(shí)盡量輕拿輕放，管道上方同樣用細(xì)砂土覆蓋，大約 0.3m，然后回填原土石方，這樣即可有效防止管道防腐層遭到破壞。

參考文獻(xiàn)：

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