海洋石油机械防腐蚀技术分析及应用

杜 震

（中海石油（中国）有限公司深圳分公司， 广东 深圳 518000）

0 引言

在海洋石油的开采过程中， 如果使用的机械设备已被腐蚀，设备的性能会受影响，同时增加了系统泄漏的可能，最终无法保证整个开采过程的安全进行。面对快速发展的社会，人们逐渐提高了对于油气资源的需求，为了能够促进海洋石油开采程度的进一步提高， 就需要将海洋机械设备的腐蚀概率降低。对此，就要求相关开采企业立足于降低经济成本的原则，保护石油开采机械，并将防腐技术的具体运用效果作为立足点， 科学选择海洋石油机械防腐技术。

1 海洋石油机械防腐的概述

1.1 海洋石油机械防腐的基本特征和影响

海洋石油机械腐蚀主要体现在两个方面：第一，局部性腐蚀。 在海洋石油机械上分布不均，产生腐蚀的面积不大，腐蚀点会产生较强的破坏性，导致设备性能丧失，影响系统正常运行[1]。第二，全面腐蚀。全面腐蚀呈均匀分布状，同时也是海洋石油机械装备的主要腐蚀特点，具有腐蚀面积较大的特点，相较于局部腐蚀，导致的破坏程度较小，若是发现后第一时间展开处理，可以防止影响机械外观，以免降低海洋石油机械的整体安全性。 海洋石油机械发生腐蚀问题后，会增加油气开采中的风险性，同时还会降低生产效率，很难确保油气生产顺利开展。

从总体上而言，海洋石油机械出现腐蚀问题后，会加重机械运行负担，存在较大的安全风险以及经济效益风险。

1.2 海洋石油机械防腐原则

第一，立足于客观数据，不能只借助经验主观判断，工作人员要对各方面的数据进行详细记录，不能为了方便而偷工减料。 要想确保防腐工作的有效性，首先必须保证数据处理正确， 因为数据可以将所有部位的情况充分体现出来，工作者要引起高度重视，第一时间挽救数据不稳定的位置。 若是只借助个人经验进行处理，可能会因为忽视部分细微之处，最终导致事故发生，带来严重后果。

第二，要善于分析数据，不能毫无目的的运用创新设计方案，工作人员在运用新方案的过程中，要展开全面评估， 对诸多数据进行测量和分析。 若是直接运用创新设计，可能会存在诸多不足，导致安全事故发生[2]。工作人员必须严格按照海洋石油机械防腐设计的原则， 认真严谨的对待工作，不能存在侥幸心理，以高效开展海洋石油机械防腐工作。

2 加强海洋石油机械防腐技术运用的意义

运用海洋石油机械设备技术主要是为了借助技术手段促使机械被腐蚀程度降低， 其主要具有下述几个方面的意义：

第一，对企业机械设备使用寿命的延长有利。作为依靠电子信息技术的产物， 所有机械设备具有自身的使用期限，而对使用期限造成影响的因素有腐蚀、老化和磨损等。海洋石油机械主要是在石油的开采中运用，而石油原油中含有诸多硫元素等具有腐蚀性的化学物质。 在这一过程中， 石油机械设备因为长期处于较为复杂的环境之中，长时间受化学物质的腐蚀，机械设备的使用寿命会受到影响。 应用防腐技术，便是降低这种腐蚀程度，促使海洋石油企业机械使用寿命延长。

第二，对海洋石油企业节省成本效益有利。海洋石油企业机械主要是在开采石油中运用， 只要受到了严重的腐蚀，必定会对石油企业机械设备的正常使用造成影响，进而便要维修和更换设备， 这就需要企业投入一定的成本[3]。就算维修投入的费用不高，但对企业而言，更换机械设备必定是一个较大的开销， 提高预算成本必定会使海洋石油企业的经济利润显著降低。相反，如果海洋石油企业做好了机械设备养护工作， 则能延长机械设备的更换周期，由此便能提升企业的经济效益。

3 海洋石油机械出现腐蚀情况的主要原因

开采海洋石油的过程中， 大多数石油资源包含许多的杂质，并且还会附着在海洋石油机械表面，并对其造成腐蚀，影响机械正常开采以及运转。

3.1 氯化物的腐蚀影响

这里的氯化物指的是受海水成分的影响， 海洋石油原油中也有一些盐分存在， 而其最大的一个组成部分就是氯化物，其是侵蚀海洋石油机械的“罪魁祸首”[4]。 在具体作业时，由于机械设备长时间处在水油环境中，可直接接触到氯化物成分，如此一来就为氯化物的分解提供了便利，导致部分酸性化学物质的产生，如盐酸等，进而侵蚀石油机械表面， 最终让还有石油开采工作的实效受到影响，也使开采安全无法得到保障，一旦防护处理不及时，更会造成无可估量的损失。

3.2 目前环烷酸造成的海洋石油机械腐蚀

就海洋石油开采而言，涉及化学性质极强的有机酸，即环烷酸，而海洋石油开采机械的主要构成材料是铁，二者相接触就会发生严重的腐蚀情况， 降低运行质量和安全性。我们通过对环烷酸进行深入分析后发现，其很难与水相溶，但同石油醚、乙醇、苯和烃类等物质的融合性却非常好，所以如果石油原油中有环烷酸存在，那么运用石油机械精制石油产品的过程中，就会与环烷酸出现反应，若情况较为严重，会对铁材料元件造成损坏，进而无法很好的提升的石油机械的安全质量。

3.3 硫化物造成的海洋石油机械腐蚀

通过深入分析石油开采工作可知， 其所开采的原油本就有一些杂质存在， 而其中不可忽视的一项就是硫化物，其本身不会和石油机械“擦出火花”，但一旦遇到海水， 就会有诸多化学反应出现， 硫化氢便是在此时产生的，其属于有毒物质的一种，可溶于水，且也能够同醇类、石油溶剂和原油相溶。与此同时，硫化氢也涉及极强的还原性，能够与石油机械进行反应，使之被腐蚀[5]。 另外，受其自有毒性的影响， 所以也就在一定程度上对石油开采人员的生命安全产生了极大的威胁， 并威胁着石油机械正常、稳定的运转，所以当开采进入到后半部分时，应将关注的重点放在硫化物引起的腐蚀方面。

3.4 多硫化物腐蚀造成的海洋石油机械腐蚀

硫化物在腐蚀石油机械时， 机械表面会出现涉及多种硫化物的腐蚀层， 导致机械表面油漆等相关保护物质出现腐蚀的情况，进而导致机械表面直接接触空气。空气中包含的二氧化碳和水等，与机械裸露处进行接触后，会加快之前的腐蚀反应速度，从而扩大和加重被腐蚀部分。

3.5 二氧化碳腐蚀

1925 年API 首次运用可 “二氧化碳腐蚀” 此术语。1943 年首次认为产生于Texas 油田的油管腐蚀， 被认为是二氧化碳腐蚀。在水介质之中，二氧化碳能够引起钢铁出现局部亦或是全面腐蚀的情况， 设备与管道出现早期腐蚀，通常会引发严重后果。

4 海洋石油机械防腐蚀技术分析及应用

以上述分析为基础， 我们可了解到引起还有石油机械腐蚀的具体原因多种多样，基于此背景，有关企业需要加强石油机械防腐蚀工作， 运用行之有效的石油机械防腐蚀技术，为顺利、安全开展石油生产提供重要保障。

4.1 在石油机械表面涂抹防腐材料

通过反复调查研究可知， 大多数还有石油机械存在的腐蚀问题，主要出现于机械表面。 结合常见腐蚀问题，通常会通过在机械表面涂抹防腐蚀材料的方式， 避免机械受各类腐蚀物质的影响。首先，因为海洋石油原油中囊括了硫化物、 氯化物和环烷酸， 极易和铁此金属产生反应，所以在对石油机械外表材料进行选择的过程中，应严禁选用铁材料，确保防腐蚀材料能够获得良好效果。现阶段，就涂料防腐蚀工作而言，可以运用的防腐涂料类型较多。其中沥青材料是当前运用的较多的一种防腐蚀材料，立足于相关研究可知，在防止机械表面腐蚀中，此材料可以获得良好效果；其次，在选择防腐蚀涂料的过程中，主要可以选择无机聚合物涂料与环保耐酸防腐涂料[6]。前者可以对抑制与降低机械表面的腐蚀情况； 后者可以与硫化氢等化学物产生化学反应，可以减少机械腐蚀问题。除此之外，还能够通过防腐材料覆盖机械表面，以此防止石油机械表面发生腐蚀。 比如在石油机械表面覆盖由高分子有机材料和无机材料共聚形成的复合胶连体， 目前在海洋石油环境中抗腐蚀能力表现优异。

4.2 电镀防腐蚀技术

在海洋石油机械表面防腐中， 电镀防腐技术属于重点。 对于海洋石油机械而言， 电镀指的是立足于电镀原理，在机械表面镀上一层金属亦或是其它合金，能够防止机械表面与石油杂质出现化学反应。 该方式可以加强石油机械所具备的防腐蚀能力， 同时还可以使此机械设备更加耐磨和美观，确保石油开采工作顺利开展[7]。 一般来说，运用电镀防腐技术的过程中，镀层要么使用的是单一金属，要么就是对钛钯、青铜、镉、锌、金等多为合金予以采用。 与此同时，还有复合层材料，如钢上的铜-镍-铬层等或银-铟层等。 此外，还有弥散层，如镍-碳化硅、镍-氟化石墨等，就现阶段的实际情况来说，海洋石油机械应用最多的两种方式分别是钨合金电镀与管接箍。 我们一般会采用电镀的方式，让钢、非铁金属、铸铁、不锈钢等存在于机械的外表层。

4.3 电化学防腐蚀技术

这一技术的核心是电化学原理， 目的在于让海洋石油机械得以更好的使用[8]。 在运用电化学技术的过程中，要求相关人员充分掌握机械发生腐蚀现象的机理，要采用切实可行的防腐蚀措施，具体类型有以下几种：第一，保护阴极，而阴极保护又分为两类，即牺牲阳极防腐蚀技术、外加电流保护技术，借助电位负于被保护的金属，让被保护的对象金属能够接收到电流，从而形成保护回路，通过将阳极牺牲来让与之对应的阴极得到有效保护，防止机械被腐蚀；第二，电化学再碱化技术；第三，电化学除氯防腐蚀技术，如果以土壤为电解质，那么上述两种方式便具有非常强的适用性， 一般比较适用于混凝土外部施工中。

4.4 使用缓蚀剂

原油主要由三部分构成，分别是防腐材料涂层、电偶防腐以及电化学防腐。缓蚀剂主要包括三种，即气相缓蚀剂、无机缓蚀剂、有机缓蚀剂，情况不同，这三种缓蚀剂的作用均有所区别[9]。其中无机缓蚀剂的作用主要体现在让机械设备中的金属阳极慢慢氧化， 促使金属完全不接触氧气，以免金属氧化；而气相缓蚀剂极易挥发，其所散发的蒸汽在于大气接触后， 很快便会被其中的小水珠给分解，同时在机械表面附着，进而起到保护机械表面技术，避免其氧化。 如果在海洋石油机械内部运用一定量的缓蚀剂，则其便会与原油中的腐蚀性杂志发生化学反应，最终让设备可以很好的抗腐蚀。

缓蚀剂的类型不同，最终呈现的效果也就有所差异，就控制位置分类而言， 混合型缓蚀剂可以阻隔海洋中的水、氧等因素，控制其在机械表面的运动范围，使腐蚀情况的恶化程度得到缓解； 而阴极型缓蚀剂则可借助自身成分同阴极区域（包括海洋和机械金属表面）产生的化学反应来形成一层保护膜，附着于机械表面，这样做能够最大程度的减少机械表面和原油杂志的接触， 以免出现腐蚀问题； 阳极型缓蚀剂最常使用的地方在机械表面的金属离子中，二者同样可产生反应并形成一层保护膜，由此防止海水溶解机械金属表层，使防腐蚀的目的顺利实现。

5 结束语

总而言之，近年来我国加快了在石油领域的开采，而由于我国拥有丰富的海洋石油资源， 故很多企业均加入了海洋石油开采行业，试图获得可观的经济效益。但如果要确保所使用的石油开采机械的效率， 节省设备投入资金， 就要求企业首先要结合实际情况选择最适合的开采机械， 并将海洋石油机械防腐蚀技术应用到日常设备管理维护过程中，从而促进石油开采和企业良好发展。