油氣儲運中管道防腐工藝設計和使用

＊劉浩宇

（中國石油工程建設公司北京設計分公司 北京 100080）

1.國內外輸油管道防腐工藝

相較于日本、韓國和歐洲等國家，我國管道防腐技術雖起步較晚，但有著很好的發(fā)展趨勢，輸油管道防腐技術也不斷進步并且應用于各個領域中。

（1）高密度聚乙烯。高密度聚乙烯是一種熱塑性樹脂，具有較高的化學穩(wěn)定性和優(yōu)良的耐腐蝕性，因此是管道防腐的理想材料，它可以與各種不同類型的防腐層混合使用，以達到更好的防腐效果。目前我國石油管道主要采用聚乙烯管道防腐涂層，隨著科技進步以及科學技術的不斷發(fā)展，聚乙烯防腐涂層逐漸出現了更好的性能和應用前景。這類管道的使用不僅可以延長管道之間的運行時間，而且對于提高管道輸油管道的防腐性能具有積極意義。但是，在使用聚乙烯輸送鋼管涂裝防腐涂層時，應注意操作步驟和施工方法，以防止噴涂涂料的損傷和堵塞管道防腐涂層表面。由于高密度聚乙烯材料表面光滑且附著力較好，所以能夠使用較為靈活的施工工藝來施工，但需注意涂層之間有一定縫隙和摩擦可能會對管道造成損傷。

（2）高強度聚氨酯泡沫。聚氨酯泡沫的防腐效果是比較好的，而且成本相對較低。聚氨酯泡沫的原料是以聚苯乙烯為主的多種有機聚合物，包括異氰酸酯共聚物、羧酸等。這種材料能夠耐受一定范圍的溫度和濕度變化，不與其它化學溶劑發(fā)生反應，可適用于任何氣候條件進行保溫，是一種性價比高，在輸油管道中應用較為廣泛的材料。目前國內大部分大型管道防腐廠采用的聚氨酯發(fā)泡材料主要是聚苯乙烯發(fā)泡材料和聚氨酯泡沫材料雙組分復合結構。聚氨酯發(fā)泡材料具有較好的彈性和剛性，具有優(yōu)異的防水和耐腐蝕性能。聚氨酯發(fā)泡材料具有很強的耐磨性和耐化學性，適用于輸油管道中使用。

（3）聚氯乙烯。聚氯乙烯是由氯乙烯和聚乙烯共聚而成的聚合物，化學性質穩(wěn)定。它具有優(yōu)良的耐腐蝕性能和耐熱性能，通常用于塑料表面、機械結構和化學試劑等領域。但是，由于聚氯乙烯管道易腐蝕，因此使用時必須注意它所具有的良好性能和施工工藝，從而確保不會對管道造成任何損傷。

（4）玻璃纖維增強塑料。玻璃纖維增強塑料是指采用玻璃纖維作為增強材料，經過熱處理形成具有一定厚度的薄膜，然后在薄膜上覆蓋一層金屬材料制成的復合薄膜，其表面還可以承受一定壓力。這樣，就具有了耐高溫、耐腐蝕、耐酸堿腐蝕的性能，從而提高了產品品質和使用壽命，降低了工程成本。同時，它也對一些具有化學腐蝕作用，需要高溫的金屬材料起到一定保護作用，而玻璃纖維增強塑料則是其中之一。

（5）其他技術。輸油管道由于其特殊性，因此防腐技術也在不斷的發(fā)展和創(chuàng)新中。目前輸油管道已經進入了無底漆涂裝時代。在防腐施工中不能使用普通涂料用于管道防腐施工。必須使用專用涂料進行施工，其操作步驟和操作方法必須符合國家標準。該涂料具有優(yōu)異的防腐性能和一定的附著力。涂料中常見的有雙組份樹脂、聚氨酯、聚丙烯酰胺等。

2.造成油氣儲運中管道腐蝕的原因

為了能夠使得國內能源平衡，所采用的就是油氣儲運的方法，對國內各項事業(yè)的發(fā)展有一定的支撐性。不過在油氣儲運過程中也存在了很多的問題，這其中主要的就是腐蝕狀況，出現腐蝕的因素有很多，對腐蝕因素就要進行全面了解才能夠增強防腐意識，對現在造成腐蝕原因進行詳細的分析，具體如下：

（1）外部因素。外部因素所涉及到的主要是溫度、介質、施工三個方面。

溫度的影響。氣溫變化雖然對儲運管線銹蝕速度不是直接性的影響，但是管線銹蝕速度加速的直接影響源。如果室內外氣溫太高甚至是管道氣溫過高，對管線銹蝕就會有直接性的作用。氣溫增高的前提下，管線銹蝕速率也會提高，銹蝕范圍越大，最后將影響到石油運輸的質量。導致工作溫度過高的因素有許多，比如散熱不良或者是內部磨損問題，這些因素都會導致管道的工作溫度慢慢的升高，對管道銹蝕現象有影響。

介質因素一般指的是石油運輸管線，它主要以鋪設與輸送方式為主，包括上鋪設送、水下鋪設輸送以及地下敷設。對管道鋪設方式的研究并不困難，考慮到石油運輸管線的主要介質為水、氣體及泥土，三種介質之間本來就具有相當的腐蝕性。例如泥土中的酸堿度不同，對管道的侵蝕程度也是不一樣的；而在環(huán)境的作用下，導致整個管道環(huán)境都變得的潮濕，很容易出現腐蝕情況；空氣中含有灰塵，沙塵等一些物質液是現在管道腐蝕的影響因素之一。所以說考慮到不同的介質都會對管道有一定的腐蝕風險，只要在進行問題分析的時候，做到具體情況具體了解，才能夠找到管道出現腐蝕的真正原因，進而設置科學合理性的防腐措施。

除了上述所說到的溫度因素、介質因素，施工環(huán)境對管道腐蝕也有一定的影響。部分的施工企業(yè)在施工的過程中沒有達到施工標準，使得儲存管道密封性兼顧性能不符合要求，這樣增加了防腐的危險。另外一些施工單位在材料選擇上疏于管理，所選擇的材料不符合國家相應的規(guī)定，都為后期管道儲運埋下安全隱患。施工企業(yè)在管道鋪設的過程中沒有注重防腐工藝操作，對儲運管道所采取的防腐措施簡單或者是沒有采取防腐措施都是現在管道腐蝕的主要因素。總之在施工的過程中，任何一個環(huán)節(jié)出現的漏洞對儲運管道的腐蝕都會有一定的影響，使得管道腐蝕發(fā)生率有所增高，施工單位在進行施工的過程中對施工管理要強化，從最開始的材料準備階段一直到竣工都不能忽視，要注重整體素質的強化，避免出現任何安全風險。

（2）油氣性質影響。腐蝕屬于化學反應，另外天然氣、石油等化學燃料本身也具有腐蝕特性。管道中一些物料發(fā)生化學反應以后，對管道會有一定的腐蝕。例如煤氣和油中都存在硫化物，硫化物本來就存在較強的腐蝕性，在和空氣接觸以后發(fā)生了化學反應，對管道產生了一定的影響。

3.油氣儲運管道防腐的注意事金

（1）選擇合理的管道材料。為了能夠使得管道腐蝕率有所降低，在防腐技術上要非常的側重。首先是管材選料方面一定要做到嚴格化，這也是降低腐蝕風險的基本要素。材料選擇要對管材整體環(huán)境進行綜合性的考量，例如管道鋪設的環(huán)境以及外部因素，只有選擇適合的管材才能夠在基礎上避免腐蝕率的增加。如果說是水下鋪設，應該選擇耐水性較好的管材，如果是地下鋪設，要選擇耐土壤腐蝕性較好的管材，按照綜合性選擇，要選擇綜合性較強的管材，不僅要有較好的黏著力以及透氣性，同時要具備較強的牢靠性以及電絕緣性。只有這樣才能夠使得儲運管件整體質量得到有效的提高，避免從根源上出現腐蝕。

（2）加強對防腐技術的研發(fā)。國內最近幾年管道防腐技術已經有較好的成績，但是與西方國家相比較還是有很大的差距。很多施工單位在施工的過程中所采用的防腐技術較為單一，并沒有具備先進的工藝，也沒有采用先進的技術。所以對防腐技術研究要不斷的深化，考慮到實際的情況，能夠設計更先進的防腐技術，這樣才能夠提升國內油氣儲運實際需求。研發(fā)過程要考慮到防腐性能，將成本因素融入其中，能夠保證設計出的方案做到高性能、低成本，這樣才能夠在施工范圍中廣泛的推廣，使得防腐技術時效性得到提高。不僅如此，防腐技術工作人員培訓工作不能忽視，要給予設備經費強大的支持，確保技術人員能夠將科研成果在具體的施工過程中運用，在實踐的過程中針對所存在的不足點進行深入的探討，不斷改進與完善，為國內能源事業(yè)發(fā)展提供更好的基礎。

4.油氣儲運中管道防腐工藝設計與應用

（1）涂層防腐技術的設計與應用。國內現在油氣存儲管道防腐施工過程中常用到的是涂層防腐技術，采用涂層防腐技術所具備的優(yōu)勢較多，操作簡便，成本低，對管道周圍環(huán)境沒有較高的要求，并且限制因素較少。所以說現在管道防腐施工過程中，將涂層防腐技術作為主要的選擇。

首先防腐涂層黏著力較強，與管道材料之間能夠形成較好的黏合，不會有縫隙存在，也不會出現化學反應。涂層防腐需要有較強的適用性，在高溫、低溫的環(huán)境下都可能使用，在眾多的環(huán)境中也不會受到影響，涂層防腐所具備的修復效果較好。

涂層防腐技術按照材料進行分類，考慮到其性能不相同，主要是分為納米改性材料、涂層無機非金屬防腐層。納米改性材料涂層是以科技為主的防腐技術，借助于納米技術使得涂層防腐的黏著力有所增強，涂層防腐的牢固得到保障，這種技術所具備的技術價值以及應用價值較高。但是考慮到施工過程中需要較高的成本，所以現在只是在小范圍中使用。涂層無機非金屬防腐層是一種普遍使用的防腐層，在很多范圍中都會使用。此技術有較強的抗老化性，成本較低，不僅能夠使得防腐周期有所延長，同時也是現在工藝改進的基礎。

（2）陰極保護措施。陰極保護措施的適用條件由上述內容可以看出，采用陰極保護技術主要是對電化學腐蝕所采取的。首先要明確的就是腐蝕的介質必須有導電性，只有這樣才能夠起到較好的防腐效果。其次為了使得防腐效果持續(xù)，管道材料選擇上要側重于電子吸引力。在管道設置的過程中要增加絕緣措施，應急保護技術類型。就現在國內所使用到的應急保護類型主要分為三種，分別是排流保護技術、外加電流保護技術、犧牲陽極保護技術，三種不同的保護技術在原則上是并不相同的，施工人員要按照具體的施工環(huán)境選擇適合的方法，只有這樣才能夠起到較好的防護效果。

（3）強化腐蝕工藝管理。管道施工過程中對管道建設要有所重視，管道建設是重要的一個環(huán)節(jié)。管道施工是由多項環(huán)節(jié)所組成的，例如施工水平，防腐材料，涂層方法等。采用土質材料鋪設管道時，對施工現場的自然環(huán)境要展開全面綜合性的調查，并且在設計中將實際環(huán)境情況融入其中，選擇適合的設計方案及防腐方式。按照現在管道建設中防腐工作經濟目標來說，選擇一種廣泛的設計方法是最可行的，在保證經濟效益的同時確保防腐蝕效果。

（4）油氣長輸管道中電絕緣裝置的安裝。油氣長輸管道中需要設置電絕緣裝置，要采用性能達標，符合國家標準的設備，只有這樣才能夠確保整個輸送環(huán)節(jié)的安全性。如果說絕緣裝置失效，對系統會造成一定的影響，使其保護效率喪失。目前油氣管道所采用的電絕緣裝置出廠之前都會經過相應的測試，只有符合質量標準才能夠流入市場，本身所存在的質量問題可能性較小。不過在施工的過程中要注重施工標準，做到規(guī)范施工，避免管道受到雷擊。在管道運營過程中考慮到溫度變化所帶來的影響，是否超過專業(yè)裝備的最高值，這些因素對絕緣裝置失效都有直接性的影響。為了能夠使得電絕緣作業(yè)發(fā)揮最大的效果，在設計的過程中要有相應的保護措施，增設防雷器或者是對設備進行測試，能夠就管線展開應力分析。在絕緣頭附近設置彎頭，避免管道應力，在出現問題之后需要及時進行修補，這樣才能夠保證管道的使用壽命，避免出現較強的腐蝕效果。

（5）防腐涂層防腐。防腐涂層防腐蝕工程所涉及到的是金屬表面處理以及防腐蝕涂層選擇等環(huán)節(jié)，為了可以使管道表面純凈程度增加，防腐管道表層的附著程度必須增加，才可以達到防腐蝕的穩(wěn)定效果。要對管線內金屬表面進行處理，可以采用手工去灰、用動力工具去灰等方法，在防腐層施工前必須進行金屬表面的除銹。而根據石油運輸管線內所使用的環(huán)境特性，防腐層必須充分考慮到其具體的特性，在耐腐蝕介質中形成穩(wěn)定性，持續(xù)性的效果。防腐涂層防腐需要有較強的適應性不會受到外界氣溫較大的影響，不會出現脫落的情況。在潮濕的環(huán)境中也能夠嘗試使用，并且能夠保證較好的性能。施工方便，價格合理，管道防腐層需要做到工廠預制，現場補口的操作，能夠將不利影響降至最小。

5.結束語

油氣儲運過程中管道腐蝕工作是非常關鍵的一個環(huán)節(jié)，對管道腐蝕工作要有效的解決，才能夠保證油氣資源正常的儲存以及高效的儲運，相關技術人員在施工過程中要掌握管道腐蝕出現的原因，考慮到具體的施工環(huán)境，采取合理性的設計方案，做到防腐工藝合理化。在實際工作過程中就所存在的不足點進行完善與改進，提高防腐工藝針對性以及時效性，這也是國內能源建設的支撐，促進能源快速發(fā)展。