高強(qiáng)度油氣長輸管道腐蝕與防護(hù)探究范文

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摘要：作為油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的重要組成，高強(qiáng)度油氣長輸管道在運(yùn)輸過程中很容易受到多種因素的影響而發(fā)生腐蝕，從而影響管道的使用壽命甚至?xí)绊懫溥\(yùn)行的可靠和安全性。近年來油氣長輸管道發(fā)生管道泄漏問題并不少見，追其原因主要還是和管道腐蝕有關(guān)，因此做好油氣長輸管道的防腐蝕工作至關(guān)重要。尤其對(duì)于高強(qiáng)度、高壓力、大口徑和長距離的油氣管道，一方面投資巨大，另一方面一旦發(fā)生腐蝕所造成的泄漏、破裂等問題非常嚴(yán)重，不但會(huì)造成極其嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，而且還可能會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染，引起火災(zāi)爆炸等安全事故。鑒于此，本文將從對(duì)高強(qiáng)度油氣長輸管道的腐蝕和防腐工作進(jìn)行研究，在分析影響腐蝕因素的基礎(chǔ)上，對(duì)防腐蝕措施著重探討。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)度；油氣長輸管道；腐蝕；防腐蝕措施

1影響油氣管道腐蝕的關(guān)鍵因素

1.1環(huán)境因素

高強(qiáng)度油氣長輸管道腐蝕可以分成海水腐蝕、土壤腐蝕和大氣腐蝕三種，由于陸地管道大多數(shù)采用埋地敷設(shè)方式，所以土壤腐蝕成為影響管道運(yùn)行安全的最主要因素。土壤環(huán)境對(duì)管道腐蝕造成影響的因素有pH值、溫度、微生物和二氧化碳濃度。其中對(duì)pH值因素的研究很多，而溫度因素對(duì)管道腐蝕只有量的影響沒有質(zhì)的影響，所以本文主要探討的環(huán)境因素是微生物和二氧化碳濃度。首先，因?yàn)橛蜌夤艿篱L期埋于地下，所以其防腐涂層下不可避免地存在包括細(xì)菌、真菌在內(nèi)的微生物，而微生物的腐蝕會(huì)使得管道腐蝕速率加快。這主要是因?yàn)槲⑸镏泻袇捬跣粤蛩猁}還原菌，即SRB。在SRB環(huán)境下，其活動(dòng)會(huì)使致密性產(chǎn)物出現(xiàn)裂紋，而且其代謝還會(huì)產(chǎn)出硫化物，故而造成管道腐蝕。而且SRB的活動(dòng)還會(huì)造成土壤pH值降低，管道表面的腐蝕性產(chǎn)物結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，加上腐蝕性產(chǎn)物電阻性能在SRB環(huán)境下會(huì)發(fā)生改變，所以管道的腐蝕速度很難慢下來。此外，管道長度的不斷增加導(dǎo)致其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，當(dāng)油氣資源被開采出地面以后會(huì)跟著帶出許多二氧化碳伴生氣，在運(yùn)輸過程中這些沒被清除干凈的二氧化碳就會(huì)對(duì)管道造成腐蝕。其實(shí)二氧化碳本身不會(huì)對(duì)金屬產(chǎn)生腐蝕，但是當(dāng)溶于水以后就會(huì)變成含有弱酸性的物質(zhì)，如果附著在管道的表面就會(huì)發(fā)生析氫反應(yīng)，這樣就會(huì)產(chǎn)生大量的氧氣，由于氧氣的增多會(huì)在金屬管道表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)，最終使管道腐蝕。另外，環(huán)境溫度的變動(dòng)也會(huì)使氧化反應(yīng)速度加快。總之，雖然二氧化碳的存在對(duì)于管道有一定的保護(hù)作用，但如果含量太大反而會(huì)因?yàn)槲鰵浞磻?yīng)而加快腐蝕的速度。

1.2管道運(yùn)行參數(shù)

第一，油氣資源在管道內(nèi)的流動(dòng)速度與管道腐蝕速度成正比。當(dāng)油氣資源流動(dòng)速度加快，管道表面本身的腐蝕反應(yīng)物質(zhì)交換速度就會(huì)加快，而且還會(huì)阻止腐蝕保護(hù)膜的形成。研究數(shù)據(jù)表明，當(dāng)管道內(nèi)油氣處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)管道腐蝕速率大約在0.002mm/a，但是當(dāng)流動(dòng)速度變成0.742m/s以后，管道的腐蝕速率將至少增加2倍；當(dāng)流動(dòng)速度變成1.484m/s后，腐蝕速度將增加10倍之多。而且當(dāng)油氣資源流動(dòng)速度增加時(shí)，管道的腐蝕將從均勻腐蝕變?yōu)榫植啃愿g，當(dāng)油氣流動(dòng)速度進(jìn)一步加快，管道腐蝕又會(huì)從局部腐蝕變成均勻腐蝕。第二，油氣管道使用的鋼材鋼級(jí)別越高，油氣運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性就越好，油氣管道運(yùn)輸量越大，管道的壓力越高，經(jīng)濟(jì)性也越好。但是，當(dāng)壓力通過大時(shí)管道腐蝕的速度就會(huì)產(chǎn)生變化，在極大的尤其壓力之下，管道裂紋將不斷擴(kuò)大，最終必然會(huì)產(chǎn)生十分嚴(yán)重的事故，所以對(duì)于管道運(yùn)輸壓力的研究也很重要。第三，焊縫區(qū)因素。長輸管道連接采用焊接工藝，在焊接時(shí)因?yàn)殇摬囊?jīng)過相對(duì)復(fù)雜的處理，所以焊縫區(qū)力學(xué)性質(zhì)就會(huì)出現(xiàn)不均勻的變化。而在焊縫區(qū)域出現(xiàn)微小的缺陷，這些缺陷導(dǎo)致焊縫區(qū)域更容易被腐蝕，所以焊縫區(qū)也是導(dǎo)致管道油氣泄漏所在。

2高強(qiáng)度油氣長輸管道防腐蝕措施

2.1內(nèi)防腐技術(shù)

常見的油氣管道內(nèi)防腐技術(shù)包括以下幾種：首先必須選擇耐腐性較強(qiáng)的管道材料，這是從根源上降低管道腐蝕速率的辦法。一般采用的耐腐性材料有不銹鋼和合金材料。比較常見的耐腐蝕性非管道金屬材料有塑料、陶瓷和塑膠這類，其中又以塑料最優(yōu)，抗腐蝕性強(qiáng)且制作成本低廉。其次，在油氣資源中提前加入適量的緩蝕劑可以有助于在管道內(nèi)部表面形成保護(hù)膜，這層保護(hù)膜的存在可以降低管道的腐蝕速度。使用該方法的好處是經(jīng)濟(jì)且對(duì)環(huán)境無污染，操作也比較簡單不需要額外設(shè)備。再次，在管道內(nèi)表面敷設(shè)涂層也是一種好的方法，管道內(nèi)壁添加了涂層以后不但可以對(duì)管道起到保護(hù)的作用，而且也降低了管道的粗糙程度，這樣油氣的流動(dòng)摩擦系數(shù)就會(huì)降低，從而有效降低油氣運(yùn)輸?shù)某杀尽４送猓梢圆扇∫r里技術(shù)，比如橡膠襯里技術(shù)、玻璃鋼襯里技術(shù)和塑料襯里技術(shù)等。總之，因?yàn)閷?dǎo)致管道內(nèi)腐蝕的因素眾多，所以其腐蝕類型很多，包括均勻腐蝕、點(diǎn)蝕、孔蝕和應(yīng)力腐蝕等。在選擇內(nèi)防腐技術(shù)時(shí)可以結(jié)合具體情況，綜合比較防腐蝕效果、成本和施工難度等因素。比如目前采用常見的金屬耐腐蝕材料為合金鋼，但是其生產(chǎn)工藝相對(duì)復(fù)雜且成本較高，所以可以選擇耐腐蝕性較強(qiáng)的非金屬管道材料，比如抗腐蝕性強(qiáng)且成本相對(duì)較低的塑料材料。在添加緩蝕劑時(shí)必須注意對(duì)量的控制，因?yàn)闈舛鹊脑黾訉⒔档陀蜌獾牧鲃?dòng)，導(dǎo)致防腐性能變差。在敷設(shè)內(nèi)涂層時(shí)要結(jié)合管道腐蝕的特點(diǎn)選擇經(jīng)濟(jì)、技術(shù)可行的內(nèi)涂層材料。綜上，內(nèi)防腐蝕技術(shù)是未來管道防腐蝕研究的一大方向，在應(yīng)用時(shí)應(yīng)結(jié)合具體情況選擇高效率、低成本、施工難度較低且無污染的新型管道防腐蝕技術(shù)。

2.2外防腐技術(shù)

高強(qiáng)度油氣長輸管道外防腐技術(shù)主要包括兩種，即外涂層技術(shù)和陰極保護(hù)技術(shù)。首先，在油氣管道外表面敷設(shè)外涂層是防止管道外表面腐蝕的最有效方式。這是因?yàn)樵谠黾油馔繉右院螅艿赖谋砻婢秃椭車h(huán)境隔離開來，管道無法和空氣或土壤接觸，就不會(huì)受到土壤復(fù)雜介質(zhì)和空氣氧氣的影響。在采用外涂層技術(shù)時(shí)要注意以下幾個(gè)特點(diǎn)：首先力學(xué)性能強(qiáng)可以抵消管道在土壤中的細(xì)小移動(dòng)，當(dāng)溫度變化大時(shí)外涂層也不會(huì)因?yàn)闊崦浝淇s而發(fā)生脫落；其次外涂層的材料有很好的抗腐蝕性能，能對(duì)微生物、酸堿物質(zhì)和大氣等進(jìn)行隔絕。此外，由于外涂層材料經(jīng)濟(jì)實(shí)用，厚度又薄，所以可以大規(guī)模地被應(yīng)用在管道外表面抗腐蝕工作中。陰極保護(hù)技術(shù)可以分成外加電流陰極保護(hù)法以及犧牲陽極的陰極保護(hù)法。第一種保護(hù)方法是在管道內(nèi)增加電流，該方法的優(yōu)點(diǎn)是無論管道多長其保護(hù)范圍都不會(huì)縮小，經(jīng)常被應(yīng)用在長輸管道中。犧牲陽極的保護(hù)方法是在管道的表面增加比管道金屬活躍的材料，這種材料的出現(xiàn)將使管道變成原電池的陰極，使表面的陽極消失從而防止管道被腐蝕。該防腐蝕方法的好處是不用額外加入電流，操作方法簡單。當(dāng)然，除了這兩種管道外防腐蝕保護(hù)方法外，還能通過改變管道周邊環(huán)境，如控制環(huán)境當(dāng)溫度和濕度等來降低腐蝕性介質(zhì)的濃度，從而也能起到一定的防腐蝕效果。在實(shí)際應(yīng)用中，為使防腐蝕技術(shù)可以發(fā)揮最大的價(jià)值，對(duì)管道起到最好的保護(hù)作用，保障管道安全可靠的運(yùn)行，必須對(duì)每一種防腐蝕技術(shù)進(jìn)行評(píng)估分析，比如采用防腐蝕性能測試技術(shù)來選擇最適合當(dāng)前應(yīng)用環(huán)境的防腐蝕方法。

3結(jié)語

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在生產(chǎn)生活中對(duì)于油氣資源的需求會(huì)越來越多，所以油氣資源的開采也會(huì)更加頻繁。而隨著油氣資源量的增加，選擇大管徑、高強(qiáng)度、高壓力的管道成為一大發(fā)展趨勢。為了保障油氣資源運(yùn)輸?shù)陌踩煽浚仨毤哟髮?duì)管道腐蝕的研究，并采取相應(yīng)的措施對(duì)管道進(jìn)行防腐蝕保護(hù)。通過文章分析發(fā)現(xiàn)，影響高強(qiáng)度油氣長輸管道腐蝕的因素眾多，腐蝕類型眾多，所以采取的防腐蝕技術(shù)也各種各樣。但是沒有任何一種防腐蝕技術(shù)可以絕對(duì)保證管道不會(huì)發(fā)生腐蝕，在選擇防腐蝕技術(shù)時(shí)要綜合考慮該技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，盡量選擇成本較低、防腐蝕效率和效果較好、施工簡單、對(duì)環(huán)境友好的防腐蝕技術(shù)，當(dāng)然還要考慮實(shí)際應(yīng)用情況，根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)和管道所處的環(huán)境選擇最合適的防腐技術(shù)。

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作者:李敏瑞 單位:中國石油化工股份有限公司西北油田分公司