含硫化氫原油管道輸送腐蝕問題及其控制措施

何華坤

摘 要：原油的輸送是借助管道來完成的，但管道在長期的輸送過程中，因為一些化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)會將管道內(nèi)壁破壞腐蝕，影響原油的安全輸送。本文將分析其腐蝕物質(zhì)產(chǎn)生的原因和應(yīng)對管道腐蝕的防護措施。

關(guān)鍵詞：原油;管道輸送;腐蝕

目前全球范圍內(nèi)的原油多數(shù)都是通過管道輸送的方式將其送往集輸站和各石油處理工廠。原油輸送過程經(jīng)常發(fā)生管道腐蝕現(xiàn)象，但是原油本身的導(dǎo)電性非常小，所以早期業(yè)界普遍認為在管道輸送過程中發(fā)生的腐蝕問題不是因原油產(chǎn)生的，它是由管道使用年限的增加造成。但隨著原油行業(yè)開采量加大，難免出現(xiàn)相對劣質(zhì)的原油質(zhì)量，也逐漸成為影響管道發(fā)生內(nèi)腐蝕的重要原因。

1 原油腐蝕

原油的組成成分中含有多種化學(xué)物質(zhì)，而原油的輸送管道多為金屬制成，這些化學(xué)物質(zhì)對金屬管道或多或少都含有一定腐蝕作用，尤其是金屬管道在輸送含水原油和凈化原油時，因為水、氧共存下會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，發(fā)生管道腐蝕。金屬管道對含水原油輸送時，因其所含氧、二氧化碳、硫化氫等物質(zhì)，所以會加劇原油管道內(nèi)壁的腐蝕速度。在高溫情況下原油運輸，也會使原油中化學(xué)成分和水分等腐蝕物質(zhì)產(chǎn)生腐蝕反應(yīng)，其中腐蝕劑是二氧化碳、氧;腐蝕載體是水;腐蝕催化劑是氯。

2 影響腐蝕的因素

原油輸送管道發(fā)生腐蝕原因較多，按照產(chǎn)生腐蝕反應(yīng)的原理區(qū)分，可將其分為物理、微生物、化學(xué)方面原因。它跟金屬管道的運輸環(huán)境和介質(zhì)腐蝕、二氧化碳含有量、細菌含有量、硫化氫等諸多方面的數(shù)據(jù)指標(biāo)都有較大關(guān)系。

2.1 管道周圍的環(huán)境影響

原油管道在埋設(shè)過程中，周圍土壤環(huán)境對管道的電阻率會產(chǎn)生影響，同時管道的腐蝕還與管道周遭環(huán)境，管道內(nèi)微生物種類等都有較緊密關(guān)系。管道埋設(shè)場地的溫度越高，其輸送原油中的介質(zhì)的溫度也就越高，會加速管道腐蝕速度。相對應(yīng)的，溫度越低管道的腐蝕速度也越低。在原油管道進行長期的原油輸送中，防腐層老化、破裂、變形、穿孔等問題將直接導(dǎo)致防腐層發(fā)生物理性的變化，此時進入管道的腐蝕性物質(zhì)會將管道防腐層剝離出管道本體，造成運輸管道的陰極屏蔽，使其陰極保護系統(tǒng)發(fā)揮不出功效。原油管道發(fā)生防腐層破壞的主要原因是防腐材料老化和金屬管道周遭的土壤應(yīng)力、外界作用力等發(fā)生變化后產(chǎn)生。在對原油輸送管道施工時，其選取材料質(zhì)量與施工水平等也是影響管道防腐的因素。

2.2 溫度影響

原油從地下油井開采至地面過程中存在較大溫差，通過觀察結(jié)果表明。原油管道在70℃的溫度下其腐蝕速是最快的，溫度持續(xù)增加時，原油介質(zhì)中溶解氧的化學(xué)反應(yīng)效率隨之降低，所以原油介質(zhì)中的溶解氧含量高低與管道腐蝕的速度是密切相關(guān)的。

2.3 其它化學(xué)物質(zhì)的影響

原油中的溶解氧是因原油開采出井后，達到地面而產(chǎn)生的，它不存于地下油井中。在原油經(jīng)過管道運輸?shù)耐局校?dāng)原油所含的溶解氧過高時，會加劇管道內(nèi)壁的腐蝕現(xiàn)象發(fā)生幾率，使其腐蝕速度加快。

從油井中采出的原油，所含的硫化氫量越高，管道越易發(fā)生腐蝕，而且其含量的大小與管道腐蝕的速度是成正比的，即含鹽量越高腐蝕越快。其腐蝕力度較大。不僅僅會產(chǎn)生管道的局部或全面腐蝕，嚴重時還會發(fā)生開裂，這對整個管道的安全運輸都存在著隱患。由于原油輸送管道中的腐蝕沉積物主要組成物是硫化物和氧化物，其管道開裂與硫化氫腐蝕所產(chǎn)生的氫鼓泡有關(guān)系，是濕硫化氫在管道環(huán)境中的應(yīng)力導(dǎo)向氫開裂[1]。

3 控制腐蝕的措施

有效控制原油輸送管道的腐蝕問題，對整個原油在輸送過程中安全穩(wěn)定都有著及其重要作用，需要相關(guān)管道設(shè)計和施工人員從各方面著手，對管道的防腐蝕工藝與預(yù)防腐蝕的措施等進行全面分析和處理。

3.1 針對腐蝕發(fā)生的原因進行排查

在原有管道發(fā)生腐蝕問題之后，應(yīng)該對管道所產(chǎn)生腐蝕的因素進行細致的分析，做出相應(yīng)的處理方法。其中因硫化氫引起的管道腐蝕問題，可以通過應(yīng)急緩蝕劑對管道腐蝕進行控制，通過在緩蝕配方中增加添加劑的方法，達到阻止金屬管道表面硫化物沉積下來的目的。防腐緩蝕劑研發(fā)應(yīng)該以硫化氫、素硫、二氧化碳的天然氣井為主。

3.2 輸送管道的選材和施工工藝的加強

降低原油管道在運行過程中的外部環(huán)境影響力，需要根據(jù)實際外部環(huán)境情況選擇合適的管道管材，會降低管道周遭環(huán)境引起的管道腐蝕影響。比如：在外部環(huán)境大氣腐蝕嚴重的地區(qū)可以使用低合金鋼管，將其作為輸送管道。原油管道在進行管道防腐工藝的設(shè)計時，需要對管道周圍環(huán)境、管道腐蝕原因等進行全面調(diào)查，還需要對硫化氫、溶解氧、礦化物等進行調(diào)查。制定出詳細、合理的管道施工工藝，預(yù)防管道腐蝕的發(fā)生。

3.3 海底原油管道的特性分析和防腐措施

原油除地面管道運輸之外，還有海底管道運輸方式，海底管道因所處地理環(huán)境的特殊性，會存在內(nèi)、外腐蝕現(xiàn)象，其中內(nèi)腐蝕主要有酸性氣體和二氧化碳腐蝕兩種，都是通過對輸送介質(zhì)添加緩蝕劑來緩解其腐蝕速度的，還可通過增加管線的腐蝕裕量來實現(xiàn)降低腐蝕的目的。海底運輸管道應(yīng)該采用防腐性能好、機械強度高、吸水能力強的管材，可以有效提高管道使用壽命[2]。

綜上所述，原油輸送管道發(fā)生內(nèi)腐蝕的影響因素較多，但是管道腐蝕發(fā)生后對原油運輸安全不利，通過對產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象的原因進行研究，可以有效預(yù)防原油管道產(chǎn)生內(nèi)腐蝕，促進原油運輸途中的管道安全，保證原油能夠安全到達集輸站和下游處理廠。

參考文獻：

[1]夏偉君.海底管道防腐狀態(tài)檢測關(guān)鍵技術(shù)研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2006.