管道防腐技术在油气储运中的全程应用

＊李 强

（中海石油（中国）有限公司天津分公司 天津 300459）

前言

油气储运工程包含多方面内容，主要为长距离输送管道、储油装卸、油气田集输以及城市输配等多个系统，这些系统组成了油气从加工到分配再到最终的销售体系全过程[1]。当下工农业等发展势头猛烈，各行业对于油气能源的渴求日趋增多，推动了油气储运工程大力发展，成品油与天然气的管道输送网络形成并逐渐成熟。但是，依旧有一些问题是油气储运管道投入使用后需要应对的，这当中管道腐蚀是影响储运安全的最大问题，因此管道防腐技术以及在油气储运中的应用，是油气储运工程备受重视的方向。

1.管道腐蚀的原因

(1)外界因素的影响

首先是温度对管道的影响，分为管道内部运输的介质温度和外界环境温度两个方面，一般来说温度越高，油气运输管道的腐蚀反应就越严重；其次是地质特征对管道的影响，因为油气运输管道长期埋于地下，地下的水位、水体、土壤成分以及土壤中的微生物都会腐蚀管道；最后是施工技术对管道的影响，油气运输管道的施工比较复杂且工期比较长，施工时一旦有某个环节有疏忽出现问题，将直接影响整个管道工程的质量。

(2)油气自身性质的影响

油气所含成分极为复杂，各个成分给管道带来的影响各异，硫化物与二氧化碳是油气中含量较高的物质，当硫化物含量较高时，会加速对油气运输管道的侵蚀，而二氧化碳溶解所产生的碳酸，会使腐蚀加剧，电化学反应则会破坏金属晶格，使管道的腐蚀情况更为严重[2]。油气其复杂的成分给管道造成的损害是无法避免的，只有运用科学有效的手段来降低腐蚀速度，减少管道腐蚀问题对油气运输管道所带来的危害。

(3)防腐失效问题

经过这些年国内外学者对引起管道腐蚀原因的研究，结果表明管道防腐层失效是导致油气运输管道发生腐蚀问题的主要原因。经过长时间的使用，油气运输管道使用到特定程度后，防腐层与管道则会分离，两者之间形成间隙，防腐层不再具有保护作用，不再保护运输管道，那么管道将会受到各种因素的腐蚀。

(4)防腐措施不恰当

采取了不正确的防腐措施以及错误的防腐技术是致使管道腐蚀的一个关键因素。虽然当前管道防腐备受重视，各单位皆为管道做了防腐措施，然而在实际操作中，不少单位使用的防腐技术和措施不尽准确，缺乏科学性。比如：通常金属管道中一般采用在管道内壁涂上油漆的方式防止其被腐蚀，实际操作过程中，施工人员往往忽略清洁工作，涂刷油漆之前未将管道内壁清洁干净，藏匿在管道内壁的油垢以及灰层会导致油漆无法与管道高度粘合，随着时间推移，油漆开裂、剥落的问题接踵而至，管道内壁则会遭受腐蚀。

2.油气储运中管道防腐技术的应用

(1)管道表面防腐技术

该技术的主要操作方式是对管道表部涂上惰性防腐材料，让其能够保持密封状态，以此来和外部潮湿的环境做到充分隔离，以此来发挥出防腐的作用。因为防腐材料要求具有较佳的密实度与优秀的抗氧化性能，所以，只有在不对防腐层产生破坏的基础上方可保障管道不受到外部空气的侵蚀。在早期阶段，普遍是应用沥青来作为表面防腐涂料，而随着科技的日益先进，许多新型防腐材料逐渐被开发和投入使用，比如环氧树脂、聚乙烯树脂等，都是当前运用极为广泛的，它们不仅防腐效果强大，还不会给环境带来二次污染。

(2)管道内部防腐技术

在对管道进行防腐处理时，管道内壁的防腐是最为重要的，需要尽最大努力做好内壁防腐工作。根据众多的化学研究，可以得知油气大多数是由化学物质组成的，油气中充斥着各种具有高强腐蚀性的化学物质，较为常见的有二氧化碳、硫化氢等，这些介质会严重侵蚀管道内部，所以仅预防外部环境腐蚀油气储运管道是远远不够的，必须解决管道内部的防腐问题，以免内部油气将管道内壁腐蚀[3]。所以，必须加强开发内部防腐技术的力度，以便运输工程有更多的选择，一旦内部出现非常严重的腐蚀问题，将直接对油气储运的质量造成无法挽回的影响，甚至出现较为严重的情况，对于管道中异常薄弱的部位，这些位置对于腐蚀侵害几乎无承受力，若腐蚀严重，管道甚至会爆裂。

当下，我国正大力投入研究防腐效果较好的内部防腐技术，目前最常用的为缓蚀剂和除氧剂，管道的维护人员在运输前给管道涂抹缓蚀剂或者除氧剂，特别是管道中的薄弱位置更是需要重点涂抹。缓蚀剂能够在管道内壁表层形成沉淀膜并附着于内壁之上，使金属管道自身的活化性能下降，从而减缓油气对管道的腐蚀；除氧剂则是通过其吸收氧气的功效，降低管道内部的氧气，管道内部的氧化反应随之减少，进而延缓管道被腐蚀的速度。

此外有必要安装监控系统，方便更加清楚的了解油气储运管道的情况，掌握其腐蚀的程度，当发现腐蚀程度远远超出管道的承受能力时，可立即解决，防止管道的腐蚀问题进一步恶化而导致损失增加。

(3)管道防腐层技术

管道的防腐层技术原理和管道表面防腐原理相同，是在管道的内壁喷涂上惰性金属漆或者非金属材料，这些物质粘结在管道的内壁上并形成内衬，这种高强度的内衬保护管道的内部避免其被腐蚀，此技术所采用的非金属材料（见表1）相较于内涂层技术具有更高的选择性[4]。受科学技术进步的影响，目前我国对于管道防腐层技术的研究取得了不少成就，非金属材料越来越受推崇。许多油气储运工程都采用了这种管道涂层防腐技术，最为著名的西气东输工程使用便是三层聚乙烯作为防腐层对管道进行防腐。双层熔结环氧粉末材料，主要适用于冷弯管外部；对于距离短小、变化频繁的油气管道常使用聚乙烯胶带进行缠绕的方法。

表1 管道防腐层技术材料

使用管道防腐层技术时，应注意两个重要的技术点：

第一，确保管道内壁始终是洁净状态，需要将残留于内壁上的油污、浮尘以及锈渍完全清理，并保证内壁干燥，防腐镀层与内壁的贴合度才会提高，从而发挥涂层的最大功效。

第二，应确保涂层光滑，使油气在运输时与内壁所产生的摩擦减少，油气储运才会更加安全。

(4)阴极保护技术

阴极保护技术主要用于对埋于地下的管道与储罐的保护，结合涂层保护防腐技术使作用物免受腐蚀，这种方式也是目前国内应用较为广泛的技术，因其具有十分明显的防腐作用。阴极保护技术的分类很多，有附加电流阴极保护法（见图1）、牺牲阳极法（见图2）以及排流保护法（急性引流法、强制引流法和直接引流法等）。阴极保护技术，能够发挥较为显著的电化学作用，电化学腐蚀原理是其发挥功效的主要依据[5]。阴极保护系统中，电池的阳极会产生氧化反应，通过这一反应阴极保护技术对抑制金属腐蚀速度和增加金属构件负电位有奇效，进而达到防腐的效果，值得注意的是，应当充分将阴极保护利用起来，必须要有能够和阳极相对应的阴极，且需在阳极和阴极之间加以电介质（土壤或水），以此导电通路。

图1 附加电流阴极保护法

图2 牺牲阳极保护法

3.油气储运中管道防腐的注意事项

(1)控制管材质量

想要做好油气储运中管道防腐工作，那么把控好管材质量是第一要素。众所周知，石油与天然气中含有的大多数物质都具有较强的氧化性和腐蚀性，所以用于管道的材料应尽可能选择耐氧化和耐腐蚀的材质。必须挑选质量优异且与国家标准相符的管材，特别是在抗腐蚀性能上，一定要选择符合工程防腐标准的，如此施工工作和后期防腐工作才能有保障。管材规格的选择同样不可轻视，应选择管径大小和管壁厚度都符合标准的管槽，只有各方面都严格把控，管道的耐腐蚀性得到全面提高，其使用寿命才能更加长久。

(2)控制防腐材料质量

应向正规的供应商采购符合规范的防腐材料，材料到场后应进行检验，只有通过严格筛选，确认其质量与工程项目所要求的标准水平相符后方可投入使用，不符合标准要求的应全部退予供应商。如今市场竞争激烈，为避免油气储运管道腐蚀问题影响管道运输事业，控制防腐材料的质量极为重要，只有符合质量要求的材料才能大规模在项目施工中使用。不仅如此，施工的同时，还应安排专职人员监管材料，以免材料丢失或被损坏。

(3)加强施工监管

当进行油气储运管道施工时，应安排人员做好监管工作，日常检查必不可少，监督施工人员严格按照施工流程进行管道安装，避免刮蹭管道内壁以及外侧出现损伤。检查过程中发现的安全隐患和漏洞应准确标记并整理，监督腐化漏洞抢修工作的完成度，确保管道防腐层完整，避免油气资源造成不必要的浪费。

(4)搜检损伤点

在管道防腐作业过程中，相关规范工序要求是施工的重要依据，应严格以之为标准进行起吊和装卸防腐钢管作业，不可碰撞、挤压或是摩擦管道，防止损坏其防腐层。若施工时产生了损伤，应第一时间进行标记，以便准确无误的处理。焊接钢管组工作开始之前，需先检查防腐层，查看是否存在漏点，若有漏点，同样应第一时间标记，以便处理。不仅如此，焊接工作完成后，还应再次检查，查看焊缝区域中的防腐补口，准确标记出漏点。该处的防腐层还应根据相关规定进行剥离测试，合格之后还需经监理部门核查确认。

(5)补修漏点

应使用符合标准的工具与材料对检查发现的损伤点、漏点以及剥离检验切口进行补修处理，修补需按照相关工艺标准为依据且严格遵守工艺标准。修复后还需再次检查，避免遗漏或补修不合格。

(6)下沟回填

回填工序非常重要，必须严格以其施工工艺为准进行操作，这是由于管道下沟回填时，特别容易产生损伤。施工时，第一步应先对管道下沟的底部进行处理，使其底部平整，第二步需在底部铺盖一层细砂土（需过筛），之后再将管道缓慢吊起放入沟底，再将细砂土铺盖于管道上，覆盖约3m后回填原土。整个回填过程切记应轻缓，拒绝野蛮作业，避免管道出现损伤。

4.结束语

目前油气能源分布的区域和需求的区域严重失衡，为了顺应我国的经济发展和满足各行各业的对油气能源的需求，必须确保油气能够安全运输和及时送达，因此对油气储运系统建设的要求更加严苛。当下油气资源主要还是依靠管道运输的方式进行输送，其管道腐蚀问题是影响运输安全的主要因素，管道防腐技术应在油气储运中全程应用，将管道发生腐蚀问题的可能性降到最低，使油气储运更加可靠和稳定。因此工程单位应根据实际情况使用相应的管道防腐技术，充分发挥管道防腐技术的效用，为油气的安全储运提供保障。