石油管道防腐問題及解決對策

常 成

國家管網集團榆濟管道有限責任公司滄州輸油站 河北滄州 061000

石油管道途經的地形地貌環境復雜，還會受到不可控氣候因素的影響，整體工作環境較為惡劣，面臨的管道腐蝕情況復雜。因此在石油管道防腐中，也會遇到各種各樣的管道腐蝕問題，影響了石油管道防腐的效果。為解決這一問題，有必要加強對石油管道防腐工作開展的探索，采用一些針對性的防腐應對策略，從而提升管道的防腐性能，更好地應對各種腐蝕問題，保證石油管道輸送的穩定安全性。

1 石油管道腐蝕機理

石油管道一般深埋于地下，面臨的腐蝕問題以外腐蝕為主。從腐蝕情況來看，很少出現大面積腐蝕，局部腐蝕、點狀腐蝕比較常見。以鋼質管道為例，主要面臨兩種腐蝕問題：一是化學腐蝕，二是電化學腐蝕[1]。前者主要是因為土壤中的酸性物質與管道發生氧化反應造成腐蝕。后者則是因為土壤中的一些電解質溶液與管道產生了氧化還原化學反應而造成腐蝕。在油田以及附近區域中，如果地層水富含無機鹽離子，將會形成一種天然的電解質溶液，從而對管道造成一定的腐蝕。其中管道陽極中的鐵原子會形成離子進入電解質溶液，電子流動到陰極表面，將會被電解質溶液中的氧化性物質所消耗，最終造成了管道腐蝕。

2 石油管道防腐中的問題

2.1 微生物腐蝕問題

埋藏石油管道的土壤，如果透氣性差，比較潮濕，有腐爛的植物，那么土壤中的細菌微生物一般比較多。石油管道與潮濕的土壤接觸時，在管道表面會發生反應形成一層保護膜。一直到土壤中氧氣耗盡，這種反應才會停止。但土壤中的一些厭氧微生物會繼續促進反應進行。比如厭氧微生物細菌會將硫酸鹽還原成某種硫化物。這種硫化物會與石油管道表面接觸，形成氫膜相互作用，氫膜在被消耗掉后，石油管道會被溶解，造成管道腐蝕。

2.2 雜散電流腐蝕問題

石油管道在實際運行期間，如果經過了大修，或者管道周圍的地形地貌出現了變化，將會面臨嚴重的雜散電流腐蝕問題。尤其是位于高壓線或者變電所附近的石油管道，相較于其他石油管段，面臨的腐蝕問題一般會更加嚴重。這些腐蝕主要表現為點狀腐蝕。如果腐蝕比較嚴重，還會出現滲油現象，埋下嚴重的安全隱患。從實踐經驗來看，當存在交流電時，鋼制石油管道腐蝕電位會向活化方向移動。伴隨著電流密度提升，腐蝕也會越來越重。急劇增大。受交流電的影響，鈍化電流密度也會不斷提升，導致石油管道表面鈍化膜加速溶解，造成嚴重的點狀腐蝕問題。

2.3 湍流腐蝕問題

石油管道主要任務是運輸石油。如果石油在管道中的流速比較快，那么石油與管壁之間的摩擦力也會越來越大[2]。隨著時間的推移，摩擦力將會對石油管道帶來持續的磨損，磨損問題也會越來越嚴重，最終造成湍流磨蝕損壞。與普通的磨蝕問題相比，湍流腐蝕對石油管道帶來的破壞更加嚴重。究其原因在于，受石油流速增加影響，腐蝕介質與石油管道接觸頻次更多，更容易形成腐蝕。

3 石油管道防腐解決對策

3.1 藥劑防腐技術

為解決石油管道微生物腐蝕問題，在進行防腐應對時，可以采用藥劑防腐技術。一是在石油管道系統中加入防腐殺菌劑，這種防腐技術成本低，效率高。在實際應用時，既能夠在單井井口中加入，還可以直接在管道系統中加入，尤其是在一些SRB 油套管內，加入防腐殺菌劑，能夠起到良好的防腐效果。二是在石油管道中加入緩蝕劑。在一些長距離輸送石油管道中，加入緩蝕劑，可減小管道的腐蝕速率。緩蝕劑在防腐功能方面表現更加穩定，同樣也有著良好的防腐效果。緩蝕劑不同，作用機理也有所差異。比如常見的緩蝕劑作用機理包括吸附、氧化反應、沉淀反應等。在上述作用機理下，都能夠在石油管道表面產生一層薄膜，從而降低石油管道腐蝕的速率。鋼質管道的腐蝕。比如石油管道如果處于強酸弱堿環境中，為減緩管道腐蝕，可以加入酸性介質的緩蝕劑。這種緩蝕劑能夠與水發生反應，電離出腐蝕性的H+，這種H+能夠與緩蝕劑中H+形成帶有正電性質的共軛電對物質，從而促使石油管道表面帶正電，能夠有效排斥土壤酸環境中的H+，有效保護石油管道，減緩腐蝕效率。

3.2 陰極保護技術

在石油管道防腐應對中，陰極保護技術也是一種常用的技術方法。該技術方法包括兩種，一種是犧牲陽極保護法，另一種是外加電流保護法。如果石油管道輸送距離比較遠，管道口徑比較大，在電流防腐方面，多以外加電流保護法為主，然后采用犧牲陽極為輔，能夠起到良好的防腐蝕效果。在具體應用過程中，為了避免陰極保護端電流流失，一般在場站工藝管道的進、出口位置處，設置專門的電絕緣裝置。同時為了保障管道防腐層、絕緣裝置能夠長時間穩定運行，發揮防腐作用，避免遭受一些外力因素影響而失效，比如雷擊因素、電力故障因素等，通常會在絕緣接頭位置處，安裝鋅接地電池。在石油管道運輸過程中，如果需要穿越一些大型河流，一般會選擇在岸兩邊，各自安裝一組鋅合金電池，通過犧牲陽極對石油管道進行有效的防腐保護。

3.3 內涂鍍層技術

這種防腐應對選擇從石油管道內部著手，在管道內壁噴涂一層惰性防腐材料，從而可以有效應對湍流腐蝕問題。在內壁涂抹防腐材料，一方面，可以提升管道內表面光滑度，降低石油流動帶來的摩擦[3]。二是材料本身屬于惰性材料，相當于在管道內形成了一層保護膜，可以有效保護石油管道，降低管道腐蝕。在涂抹防腐材料時，可以選擇環氧粉末材料。相較于其他防腐材料，這種材料有著諸多的優點。比如環氧粉末材料有著非常強的附著力，對管道內壁清潔度要求不高，一般只需要完成表面清理即可，無需噴涂底漆。

4 石油管道防腐施工工藝應用

石油管道防腐是一項專業復雜的工作。其中專業性體現在面對不同的管道腐蝕問題，需要采取針對性防腐措施加以應對。復雜性體現在不同的石油管道所處的土壤環境、周邊環境、氣候環境等非常復雜多變，這些都導致了管道腐蝕也變得復雜多變，增加了管道防腐的難度。以下是對石油管道防腐施工工藝介紹：

4.1 石油管道熱熔結環氧粉末涂料的涂裝施工工藝

（1）管道表面處理。在涂抹熱熔結環氧粉末涂料前，需要對管道表面進行噴砂處理。噴砂處理主要是利用高壓空氣噴出的鋼砂對管道表面進行沖擊，最終形成一些凹凸不平的錨紋。這種處理方式可以很好地清除管道表面油脂、鐵銹等附著物。同時形成的錨紋也能夠增大底材與涂層的接觸面積，促使熱熔結環氧粉末涂料更好地附著在管道表面，發揮出涂料防腐功能。通常而言，噴砂處理施工要求能夠達到ISO 8501 規定的Sa2.5 級以上標準。

（2）管道預熱。在完成石油管道噴砂處理后，需要采用中頻電磁渦流對石油管道進行預熱，要求將管道表面溫度加熱235～245℃范圍內，便于后續熱熔結環氧粉末涂料噴涂。

（3）噴涂施工。在開展噴涂施工時采用了靜電噴涂方式。在這一過程中，要求將靜電噴槍固定在管道外壁一周，然后通過粉末輸送管，完成熱熔結環氧粉末涂料輸送，確保噴槍有足夠的噴涂材料供應。然后借助噴槍工具，將熱熔結環氧粉末涂料噴涂在石油管道的表面。要求單層熱熔結環氧粉末涂料涂層厚度為300～400μm。如果是雙層熱熔結環氧粉末涂料，第二層的噴涂厚度在400～500μm。在進行單層熱熔結環氧粉末涂料噴涂施工時，只需要一個噴粉房。如果是雙層噴涂，則需要兩個噴粉房。

（4）固化。在完成熱熔結環氧粉末涂料噴涂施工后，可以利用管道余熱，促使涂料粉末固化。在充分固化后，還需要在石油管道表面淋水，這一施工過程也被形象地形象地稱之為“淬火過程”。從噴涂結束到淬火這段時間即為熱熔結環氧粉末涂料固化時間，要求這一時間在95s以上。

（5）檢驗。在完成石油管道熱熔結環氧粉末涂料涂裝施工后，還需要對涂裝效果進行檢驗。檢驗分為兩種方式，一是工藝評定檢驗，二是施工生產檢驗。前者檢驗目的是確保涂層材料涂裝施工能夠達到石油管道的防腐技術要求，主要檢驗的內容包括是否存在漏點、沖擊、陰極剝離等問題。后者檢驗對象則是涂裝施工工藝，檢驗內容包括涂層是否有漏點。如果發現漏點，需要做好標識，并及時落實修補措施。

4.2 聚氨酯泡沫保溫管保溫防腐施工工藝

在石油管道中，除了加強防腐，在一些寒冷地區，做好保溫也非常重要。因此可以應用聚氨酯泡沫保溫管施工工藝。在該施工工藝下，保溫管可以直接在工廠車間中預制，整個保溫防腐結構如下：內層為3LPE 防腐管道，管道中間層覆蓋有硬質聚氨酯泡沫保溫層，在管道最外層則涂裝了高密度聚乙烯保護層。近年來，這種保溫防腐結構在石油管道防腐中應用較為廣泛。在實際進行施工過程中，應落實以下幾點施工要點：

（1）防腐石油管道進管預熱。先將管道通過進管輸送至車間。在輸送過程中，采用中頻電磁渦流進行預熱，預熱溫度范圍控制在45～65℃內。為了保障預熱溫度的準確性，在預熱期間，要求施工人員采用紅外線測溫槍實時監控預熱溫度的變化。

（2）乙烯外護管生產。生產材料以聚乙烯專用料為主。將該材料放入自動上料機，然后由該設備將聚乙烯顆粒料抽至擠出機加熱料倉內。先完成材料預熱，再將材料輸送至擠出機內部，然后通過攪拌擠出，再經真空定徑、冷卻、牽引等工序，即可完成聚乙烯外護管的生產。在整個生產過程中，要求施工技術人員實時監控擠出機的生產參數，保障生產質量。

（3）直管保溫。將防腐管與聚乙烯外護管同時放在頂管車床之上，然后有車床將防腐管頂進外護管內。在整個頂進操作過程中，要求施工人員在每頂進一段距離后，選擇在防腐管外安裝一組支撐模塊，確保頂進質量。

（4）發泡操作。防腐管在完成穿管后，需要利用發泡車床完成發泡操作，促使內層防腐管與外層保溫管組成一個整體。在這一過程中，需要由施工人員采用法蘭將管道兩端完成封堵，然后調整發泡平臺傾斜角度，將液體異氰酸酯和聚乙烯多元醇進行高壓混合，最后從管段端注入外護管與鋼管之間。待充分發泡后，即可進行管段切割施工。

（5）管段切割施工。在切割時需要采用線位切割機。在防腐管兩端，應注意預留一定的長度，保障切割的準確性，在完成切割后，還需要及時清理殘留的聚氨酯泡沫。

（6）防水帽安裝。在外護管兩端安裝防護帽，并采用噴槍進行加熱，確保防水帽與防腐管端充分貼合，起到良好的防火效果。

5 總結

石油管道防腐是一項專業復雜的工作，為了提高石油管道防腐的效果，還需要深刻認識到當下管道中存在的各種腐蝕問題，并采用各種防腐技術策略加以應對。最后，還應從施工層面入手，加強對石油管道防腐施工工藝的應用，從而進一步提升石油管道防腐的效果，保障管道能夠安全穩定地實現石油的輸送。