導(dǎo)熱系數(shù)化驗(yàn)機(jī)構(gòu)-廣東檢測(cè)中心

相關(guān)資訊:油氣管道腐蝕及防護(hù)技術(shù)研究進(jìn)展

目前石油和天然氣的輸送主要靠鋼制埋地管道來完成，而腐蝕對(duì)鋼制油氣管道的危害非常嚴(yán)重，相應(yīng)的管道維修費(fèi)事費(fèi)力，大幅度增加了使用成本。本文在介紹管道腐蝕類型及腐蝕機(jī)理的基礎(chǔ)上，綜述了目前輸油及輸氣管道常用的腐蝕防護(hù)技術(shù)，并對(duì)油氣管道的防腐技術(shù)提出了建議。

使用鋼制埋地管道輸送石油天然氣等流體具有成本低，安全性好等優(yōu)點(diǎn)。但鋼制埋地管道易被輸送介質(zhì)、地下水、土壤和雜亂電流腐蝕，導(dǎo)致穿孔泄漏，造成經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全每年因金屬腐蝕造成的損失約2萬億美元。因此，減輕或避免埋地管線的腐蝕，是管道施工作業(yè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本文在介紹管道腐蝕類型及相關(guān)的腐蝕機(jī)理的基礎(chǔ)上，綜述了目前油氣管道常用的腐蝕防護(hù)技術(shù)，并對(duì)油氣管道的防腐技術(shù)提出了建議。

1 油氣管道腐蝕因素分析

01 土壤腐蝕

土壤腐蝕是油氣管道外部腐蝕的主要誘因。土壤是由固相、液相和氣相組成的復(fù)雜系統(tǒng)，并有多種微生物伴生。土壤具有不均勻性、膠體性、導(dǎo)電性和多孔性等特性，電化學(xué)腐蝕是土壤的對(duì)油氣管道的主要腐蝕形式。由于輸送管道通常跨越的地域較廣，涉及不同的土壤類型，導(dǎo)致土壤對(duì)管道的腐蝕速度和程度也不盡相同，而腐蝕的不均勻性會(huì)加劇管道的腐蝕程度。土壤的腐蝕特性是由其理化性質(zhì)決定的：物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、電化學(xué)性質(zhì)和微生物性質(zhì)。其中主要的腐蝕因素包括：

土壤電阻率。土壤電阻率與土壤的含鹽量、含水量和孔隙度有關(guān)。一般來說，土壤的電阻率越小，其腐蝕性越大；

土壤含水量。土壤中的水含量隨季節(jié)變化，腐蝕性隨含水量呈倒V形變化。當(dāng)水含量較低時(shí)，隨含水量的增加溶解鹽增多，土壤腐蝕性增大，當(dāng)達(dá)到臨界值時(shí)，可溶鹽完全溶解，水含量的繼續(xù)增加則會(huì)堵塞空隙，抑制溶解氧的擴(kuò)散，腐蝕性會(huì)減小；

pH值。土壤可分為酸性土壤、堿性土壤和中性土壤，隨pH值的降低土壤腐蝕性增加；

微生物。微生物在新陳代謝過程中產(chǎn)生的物質(zhì)與金屬管道表面接觸后會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕；

土壤鹽分。隨土壤可溶鹽組分的增加，土壤的導(dǎo)電率變大，使其腐蝕性變大。

02 雜散電流腐蝕

雜散電流腐蝕的定義是：由于正常電路漏電或沒有按照設(shè)計(jì)路徑流動(dòng)而產(chǎn)生的意外電流對(duì)金屬產(chǎn)生的電解腐蝕。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)可將雜散電流的來源分為5類：直流電氣設(shè)備；外部結(jié)構(gòu)物的電池電流或等化電流；陽極陣列附近的等效電流；陰極保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)電流。雜散電流的腐蝕特點(diǎn)有：①電流強(qiáng)度大。與土壤中幾十毫安的自然腐蝕電流相比，雜散電流可達(dá)上百安培；②隨機(jī)性強(qiáng)且腐蝕范圍大。雜散電流通常會(huì)從管道阻抗小的位置流入土壤或集中于管道有缺陷的部位，導(dǎo)致局部位置的嚴(yán)重腐蝕。

03 輸送介質(zhì)腐蝕

油氣管線輸送的石油和天然氣等介質(zhì)通常含有二氧化碳、硫化氫、溶解鹽和水等易產(chǎn)生腐蝕的物  。

二氧化碳溶于水后會(huì)生成碳酸，具有較強(qiáng)的腐蝕性，使金屬管道發(fā)生電解質(zhì)腐蝕；

干燥的硫化氫沒有腐蝕性，但硫化氫與水接觸后會(huì)對(duì)油氣管道產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，硫化氫腐蝕的主要類型為電化學(xué)腐蝕、氫脆和氫裂；

鹽類溶于水中后釋放的氯離子、硫酸根離子是主要的腐蝕來源，不同的溶解鹽對(duì)管道的腐蝕速率不同；

含水量對(duì)管道的腐蝕影響非常重要，通常含水量與腐蝕速率成正比。水的存在是產(chǎn)生二氧化碳和硫化氫腐蝕的先決條件。當(dāng)含水量小于30%時(shí)，輸送介質(zhì)一般為油包水狀態(tài)，水為內(nèi)向，對(duì)管線內(nèi)壁的潤(rùn)濕作用較小，腐蝕也較小；當(dāng)水含量低于20%時(shí)，水相完全被包裹在油相中，幾乎沒有腐蝕發(fā)生；當(dāng)水相超過45%時(shí)，輸送介質(zhì)會(huì)成為水包油狀態(tài)，此時(shí)水相對(duì)管線的潤(rùn)濕作用加強(qiáng)，腐蝕大幅度加劇。因此通常將30%作為水相能否產(chǎn)生腐蝕的臨界值。

2 油氣管道常用腐蝕防護(hù)技術(shù)

 

01 使用緩蝕劑

由于腐蝕機(jī)理不同，針對(duì)不同的腐蝕介質(zhì)應(yīng)選用不同的緩蝕劑。通常中性介質(zhì)使用鈍化型和沉淀型的無機(jī)緩蝕劑；酸性介質(zhì)使用具有吸附作用的有機(jī)緩蝕劑。由于被保護(hù)管路通常是由多重金屬組成的合金材質(zhì)，單一的緩蝕劑往往難以滿足需求，所以現(xiàn)場(chǎng)使用的緩蝕劑多以復(fù)配為主。

02 使用涂層管材

使用涂層材料可以將管線內(nèi)壁與腐蝕介質(zhì)隔離開，從而達(dá)到防腐效果，該技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，成本較低。但其防腐效果與涂層工藝技術(shù)關(guān)系較大，一旦存在“漏點(diǎn)”則會(huì)加劇腐蝕。

03 使用耐腐蝕合金管材

含Cr（含量9%～13%）的合金不銹鋼管可用于含CO 2 的油氣井開采，含Cr、Mn、Ni的不銹鋼管對(duì)CO 2 、Cl - 有較好的耐腐蝕效果。該類管材無需配套措施，施工工藝簡(jiǎn)單，但初期投入成本較高。

04 使用非金屬管材

非金屬管材具有耐腐蝕性強(qiáng)、隔熱效果好、水力性能好、可操作性強(qiáng)及適應(yīng)性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，目前已成為油氣輸送管道的主要選擇。非金屬管材主要的類型有：高壓玻璃鋼管、鋼骨架塑料復(fù)合管、柔性復(fù)合管和塑料復(fù)合管。由于非金屬管材具有不同的技術(shù)特點(diǎn)和成型工藝，因此在施工過程中需充分考慮使用環(huán)境、介質(zhì)特性、承載壓力和施工方式等條件。

05 陰極保護(hù)

陰極保護(hù)主要有犧牲陽極和強(qiáng)制電流保護(hù)兩種方法。目前油田主要使用犧牲陽極的方式來保護(hù)油氣管道，但該方法工藝相對(duì)復(fù)雜，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求高，成本較高。管道外防腐與犧牲陽極法聯(lián)合使用是目前比較經(jīng)濟(jì)的防腐措施。

3 結(jié)束語

綜上所述，油氣管道的腐蝕主要因素有土壤腐蝕、雜散電流腐蝕和輸送介質(zhì)腐蝕，在實(shí)際生產(chǎn)中往往是幾種腐蝕兼而有之。常見的防腐措施包括：使用緩蝕劑、使用涂層管材、使用耐腐蝕合金管材、使用非金屬管材和陰極保護(hù)等方法，但上述方法均有各自的優(yōu)點(diǎn)和不足。在實(shí)際生產(chǎn)施工過程中應(yīng)該綜合考慮地質(zhì)條件、輸送介質(zhì)、工程預(yù)算等多方面情況，選擇經(jīng)濟(jì)有效的防腐技術(shù)。

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