海洋石油機械防腐蝕技術(shù)分析及應用

杜 震

（中海石油（中國）有限公司深圳分公司， 廣東 深圳 518000）

0 引言

在海洋石油的開采過程中， 如果使用的機械設備已被腐蝕，設備的性能會受影響，同時增加了系統(tǒng)泄漏的可能，最終無法保證整個開采過程的安全進行。面對快速發(fā)展的社會，人們逐漸提高了對于油氣資源的需求，為了能夠促進海洋石油開采程度的進一步提高， 就需要將海洋機械設備的腐蝕概率降低。對此，就要求相關(guān)開采企業(yè)立足于降低經(jīng)濟成本的原則，保護石油開采機械，并將防腐技術(shù)的具體運用效果作為立足點， 科學選擇海洋石油機械防腐技術(shù)。

1 海洋石油機械防腐的概述

1.1 海洋石油機械防腐的基本特征和影響

海洋石油機械腐蝕主要體現(xiàn)在兩個方面：第一，局部性腐蝕。 在海洋石油機械上分布不均，產(chǎn)生腐蝕的面積不大，腐蝕點會產(chǎn)生較強的破壞性，導致設備性能喪失，影響系統(tǒng)正常運行[1]。第二，全面腐蝕。全面腐蝕呈均勻分布狀，同時也是海洋石油機械裝備的主要腐蝕特點，具有腐蝕面積較大的特點，相較于局部腐蝕，導致的破壞程度較小，若是發(fā)現(xiàn)后第一時間展開處理，可以防止影響機械外觀，以免降低海洋石油機械的整體安全性。 海洋石油機械發(fā)生腐蝕問題后，會增加油氣開采中的風險性，同時還會降低生產(chǎn)效率，很難確保油氣生產(chǎn)順利開展。

從總體上而言，海洋石油機械出現(xiàn)腐蝕問題后，會加重機械運行負擔，存在較大的安全風險以及經(jīng)濟效益風險。

1.2 海洋石油機械防腐原則

第一，立足于客觀數(shù)據(jù)，不能只借助經(jīng)驗主觀判斷，工作人員要對各方面的數(shù)據(jù)進行詳細記錄，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， 因為數(shù)據(jù)可以將所有部位的情況充分體現(xiàn)出來，工作者要引起高度重視，第一時間挽救數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的位置。 若是只借助個人經(jīng)驗進行處理，可能會因為忽視部分細微之處，最終導致事故發(fā)生，帶來嚴重后果。

第二，要善于分析數(shù)據(jù)，不能毫無目的的運用創(chuàng)新設計方案，工作人員在運用新方案的過程中，要展開全面評估， 對諸多數(shù)據(jù)進行測量和分析。 若是直接運用創(chuàng)新設計，可能會存在諸多不足，導致安全事故發(fā)生[2]。工作人員必須嚴格按照海洋石油機械防腐設計的原則， 認真嚴謹?shù)膶Υぷ鳎荒艽嬖趦e幸心理，以高效開展海洋石油機械防腐工作。

2 加強海洋石油機械防腐技術(shù)運用的意義

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

第一，對企業(yè)機械設備使用壽命的延長有利。作為依靠電子信息技術(shù)的產(chǎn)物， 所有機械設備具有自身的使用期限，而對使用期限造成影響的因素有腐蝕、老化和磨損等。海洋石油機械主要是在石油的開采中運用，而石油原油中含有諸多硫元素等具有腐蝕性的化學物質(zhì)。 在這一過程中， 石油機械設備因為長期處于較為復雜的環(huán)境之中，長時間受化學物質(zhì)的腐蝕，機械設備的使用壽命會受到影響。 應用防腐技術(shù)，便是降低這種腐蝕程度，促使海洋石油企業(yè)機械使用壽命延長。

第二，對海洋石油企業(yè)節(jié)省成本效益有利。海洋石油企業(yè)機械主要是在開采石油中運用， 只要受到了嚴重的腐蝕，必定會對石油企業(yè)機械設備的正常使用造成影響，進而便要維修和更換設備， 這就需要企業(yè)投入一定的成本[3]。就算維修投入的費用不高，但對企業(yè)而言，更換機械設備必定是一個較大的開銷， 提高預算成本必定會使海洋石油企業(yè)的經(jīng)濟利潤顯著降低。相反，如果海洋石油企業(yè)做好了機械設備養(yǎng)護工作， 則能延長機械設備的更換周期，由此便能提升企業(yè)的經(jīng)濟效益。

3 海洋石油機械出現(xiàn)腐蝕情況的主要原因

開采海洋石油的過程中， 大多數(shù)石油資源包含許多的雜質(zhì)，并且還會附著在海洋石油機械表面，并對其造成腐蝕，影響機械正常開采以及運轉(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， 而其最大的一個組成部分就是氯化物，其是侵蝕海洋石油機械的“罪魁禍首”[4]。 在具體作業(yè)時，由于機械設備長時間處在水油環(huán)境中，可直接接觸到氯化物成分，如此一來就為氯化物的分解提供了便利，導致部分酸性化學物質(zhì)的產(chǎn)生，如鹽酸等，進而侵蝕石油機械表面， 最終讓還有石油開采工作的實效受到影響，也使開采安全無法得到保障，一旦防護處理不及時，更會造成無可估量的損失。

3.2 目前環(huán)烷酸造成的海洋石油機械腐蝕

就海洋石油開采而言，涉及化學性質(zhì)極強的有機酸，即環(huán)烷酸，而海洋石油開采機械的主要構(gòu)成材料是鐵，二者相接觸就會發(fā)生嚴重的腐蝕情況， 降低運行質(zhì)量和安全性。我們通過對環(huán)烷酸進行深入分析后發(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，那么運用石油機械精制石油產(chǎn)品的過程中，就會與環(huán)烷酸出現(xiàn)反應，若情況較為嚴重，會對鐵材料元件造成損壞，進而無法很好的提升的石油機械的安全質(zhì)量。

3.3 硫化物造成的海洋石油機械腐蝕

通過深入分析石油開采工作可知， 其所開采的原油本就有一些雜質(zhì)存在， 而其中不可忽視的一項就是硫化物，其本身不會和石油機械“擦出火花”，但一旦遇到海水， 就會有諸多化學反應出現(xiàn)， 硫化氫便是在此時產(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，硫化氫也涉及極強的還原性，能夠與石油機械進行反應，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石油開采人員的生命安全產(chǎn)生了極大的威脅， 并威脅著石油機械正常、穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)，所以當開采進入到后半部分時，應將關(guān)注的重點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械腐蝕

硫化物在腐蝕石油機械時， 機械表面會出現(xiàn)涉及多種硫化物的腐蝕層， 導致機械表面油漆等相關(guān)保護物質(zhì)出現(xiàn)腐蝕的情況，進而導致機械表面直接接觸空氣。空氣中包含的二氧化碳和水等，與機械裸露處進行接觸后，會加快之前的腐蝕反應速度，從而擴大和加重被腐蝕部分。

3.5 二氧化碳腐蝕

1925 年API 首次運用可 “二氧化碳腐蝕” 此術(shù)語。1943 年首次認為產(chǎn)生于Texas 油田的油管腐蝕， 被認為是二氧化碳腐蝕。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， 設備與管道出現(xiàn)早期腐蝕，通常會引發(fā)嚴重后果。

4 海洋石油機械防腐蝕技術(shù)分析及應用

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

4.1 在石油機械表面涂抹防腐材料

通過反復調(diào)查研究可知， 大多數(shù)還有石油機械存在的腐蝕問題，主要出現(xiàn)于機械表面。 結(jié)合常見腐蝕問題，通常會通過在機械表面涂抹防腐蝕材料的方式， 避免機械受各類腐蝕物質(zhì)的影響。首先，因為海洋石油原油中囊括了硫化物、 氯化物和環(huán)烷酸， 極易和鐵此金屬產(chǎn)生反應，所以在對石油機械外表材料進行選擇的過程中，應嚴禁選用鐵材料，確保防腐蝕材料能夠獲得良好效果。現(xiàn)階段，就涂料防腐蝕工作而言，可以運用的防腐涂料類型較多。其中瀝青材料是當前運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程中，主要可以選擇無機聚合物涂料與環(huán)保耐酸防腐涂料[6]。前者可以對抑制與降低機械表面的腐蝕情況； 后者可以與硫化氫等化學物產(chǎn)生化學反應，可以減少機械腐蝕問題。除此之外，還能夠通過防腐材料覆蓋機械表面，以此防止石油機械表面發(fā)生腐蝕。 比如在石油機械表面覆蓋由高分子有機材料和無機材料共聚形成的復合膠連體， 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)

在海洋石油機械表面防腐中， 電鍍防腐技術(shù)屬于重點。 對于海洋石油機械而言， 電鍍指的是立足于電鍍原理，在機械表面鍍上一層金屬亦或是其它合金，能夠防止機械表面與石油雜質(zhì)出現(xiàn)化學反應。 該方式可以加強石油機械所具備的防腐蝕能力， 同時還可以使此機械設備更加耐磨和美觀，確保石油開采工作順利開展[7]。 一般來說，運用電鍍防腐技術(shù)的過程中，鍍層要么使用的是單一金屬，要么就是對鈦鈀、青銅、鎘、鋅、金等多為合金予以采用。 與此同時，還有復合層材料，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)階段的實際情況來說，海洋石油機械應用最多的兩種方式分別是鎢合金電鍍與管接箍。 我們一般會采用電鍍的方式，讓鋼、非鐵金屬、鑄鐵、不銹鋼等存在于機械的外表層。

4.3 電化學防腐蝕技術(shù)

這一技術(shù)的核心是電化學原理， 目的在于讓海洋石油機械得以更好的使用[8]。 在運用電化學技術(shù)的過程中，要求相關(guān)人員充分掌握機械發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的機理，要采用切實可行的防腐蝕措施，具體類型有以下幾種：第一，保護陰極，而陰極保護又分為兩類，即犧牲陽極防腐蝕技術(shù)、外加電流保護技術(shù)，借助電位負于被保護的金屬，讓被保護的對象金屬能夠接收到電流，從而形成保護回路，通過將陽極犧牲來讓與之對應的陰極得到有效保護，防止機械被腐蝕；第二，電化學再堿化技術(shù)；第三，電化學除氯防腐蝕技術(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防腐。緩蝕劑主要包括三種，即氣相緩蝕劑、無機緩蝕劑、有機緩蝕劑，情況不同，這三種緩蝕劑的作用均有所區(qū)別[9]。其中無機緩蝕劑的作用主要體現(xiàn)在讓機械設備中的金屬陽極慢慢氧化， 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， 很快便會被其中的小水珠給分解，同時在機械表面附著，進而起到保護機械表面技術(shù)，避免其氧化。 如果在海洋石油機械內(nèi)部運用一定量的緩蝕劑，則其便會與原油中的腐蝕性雜志發(fā)生化學反應，最終讓設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，控制其在機械表面的運動范圍，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（包括海洋和機械金屬表面）產(chǎn)生的化學反應來形成一層保護膜，附著于機械表面，這樣做能夠最大程度的減少機械表面和原油雜志的接觸， 以免出現(xiàn)腐蝕問題； 陽極型緩蝕劑最常使用的地方在機械表面的金屬離子中，二者同樣可產(chǎn)生反應并形成一層保護膜，由此防止海水溶解機械金屬表層，使防腐蝕的目的順利實現(xiàn)。

5 結(jié)束語

總而言之，近年來我國加快了在石油領(lǐng)域的開采，而由于我國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采行業(yè)，試圖獲得可觀的經(jīng)濟效益。但如果要確保所使用的石油開采機械的效率， 節(jié)省設備投入資金， 就要求企業(yè)首先要結(jié)合實際情況選擇最適合的開采機械， 并將海洋石油機械防腐蝕技術(shù)應用到日常設備管理維護過程中，從而促進石油開采和企業(yè)良好發(fā)展。