埋地原油集输管道防腐技术适用性分析

肖 娜 邵 骞 刘 轩

（1. 中国特种设备检测研究院，北京 100029；2. 中国腐蚀控制技术协会，北京 100101；3.中蚀国际腐蚀控制工程技术研究院（北京）有限公司，北京 100101）

0 引言

从现实情况来看，一些地区的原油集输管道腐蚀情况尤其严重，甚至新建管线投运就会出现腐蚀穿孔现象。这不仅会造成原油泄漏，还会给环境带来严重污染，给人们的生命财产带来安全隐患。为此，需要采用合适的防腐蚀技术进行管控。

1 原油集输管道的腐蚀环境

1.1 输送介质的腐蚀

水是石油的天然伴生物，这意味着在油田的开采过程中，90%以上的水会与石油一同被开采出来。虽然水在石油开采中扮演了重要的角色，但是它也带来了一些问题，其中最大的问题就是腐蚀。水成为主要的腐蚀介质，这是因为水中存在许多杂质，这些杂质会加速金属的腐蚀速度。水中的杂质可以来自于许多方面，包括地下水源、降雨等，其中最常见的就是水中溶解的各种盐类。主要的腐蚀因素包括溶解盐类、水中溶解的气体、微生物和垢下腐蚀。溶解盐类是最常见的腐蚀因素之一，它们能够加速金属的腐蚀速度，导致管道和设备的损坏。水中溶解的气体也能够加速金属的腐蚀速度，其中最常见的气体包括氧气、二氧化碳和硫化氢。微生物也是造成腐蚀的一个重要因素。许多微生物能够利用管道和设备中存在的有机物质进行生长，同时它们还会产生一些化学物质，这些物质能够加速金属的腐蚀速度。垢下腐蚀则是指管道和设备中的沉积物会吸附水中的杂质，从而加速金属的腐蚀速度。为了减少水带来的腐蚀问题，石油行业采取了许多措施。其中最常见的措施就是使用防腐剂来保护管道和设备。此外，石油行业还会对水进行处理，以去除水中的杂质和微生物，从而降低腐蚀的风险。这些措施的实施旨在保护石油行业设备的安全和稳定运行，同时减少对环境的负面影响。

1.2 埋地土壤的腐蚀

土壤是人类生产和生活的基础，但是土壤的腐蚀问题却经常被忽视。土壤腐蚀主要由电解质溶液、杂散电流和微生物引起。首先，土壤中的电解质溶液和杂散电流均会引起电化学腐蚀。土壤中的电解质溶液可以形成电解质溶液腐蚀，降低金属的电极电位，促进金属离子的溶解，从而导致金属腐蚀。同时，土壤中的杂散电流也会导致金属腐蚀，特别是在金属结构周围的土壤中，由于电位的不均匀分布，产生的杂散电流会加速金属的腐蚀。其次，微生物腐蚀也是土壤腐蚀的重要原因之一。微生物腐蚀主要由硫酸盐还原菌引起，这种菌在土壤中广泛存在。硫酸盐还原菌会利用金属表面的电子，还原硫酸盐，生成硫化亚铁，从而导致金属的腐蚀。为了减少土壤腐蚀对人类生产和生活的影响，需要采取有效的措施。一方面，可以采用防腐涂层等措施来保护金属结构，防止土壤中的电解质溶液和杂散电流对金属的腐蚀；另一方面，可以采用生物学防治等措施来控制微生物腐蚀，减少硫酸盐还原菌的生长和繁殖，从而减少土壤腐蚀对人类生产和生活的影响。

2 埋地原油集输管道防腐技术适用性分析

2.1 缓蚀剂防腐

在石油工业生产中，管道和设备的腐蚀问题一直是一个重要的问题。为了解决这个问题，缓蚀剂被广泛应用。根据输送介质的腐蚀性，缓蚀剂可以分为无机类和有机类。无机类缓蚀剂主要是金属离子，如钝化剂、铬酸盐等。这种缓蚀剂的缺点是腐蚀抑制作用较差，且对环境污染严重。有机类缓蚀剂被广泛应用于油气田，如咪唑啉类、有机磷酸、硫脲等。这种缓蚀剂具有操作简单、见效快、适合长期使用的特点。缓蚀剂的作用是减少腐蚀介质对金属管体的腐蚀。缓蚀剂通过吸附在金属表面形成一层保护膜，阻止腐蚀介质与金属直接接触，从而达到缓蚀的目的。缓蚀剂的选用需要进行大量匹配性实验，因为不同的介质对缓蚀剂具有不同的要求。此外，缓蚀剂的后续工作量也较大，需要不断地进行监测和调整。确定最佳的加药量和周期比较困难。由于生产和含水量的增加，加药量和周期需要不断地调整。因此，缓蚀剂的使用需要进行严格的监测和管理，以确保缓蚀剂的有效性和安全性。

2.2 衬管技术

衬管技术在管道防腐领域中被广泛应用，其中包括穿插和翻衬两种技术。穿插技术是指在金属管道内穿插一条高密度聚乙烯（HDPE）内衬管，而翻衬技术则采用浸透热固性树脂的纤维增强软管作为管道的衬里材料。穿插技术的原理是通过内衬管材质的记忆效应使内衬管外壁与金属管道内壁紧紧地结合在一起，形成防腐层，起到防腐效果。这种技术的优点在于不需要对管道进行拆除和切割，可以在不停止管道运行的情况下进行修复，大大节省了时间和成本。翻衬技术则是采用气压或液压法将软管翻转进管道内，并使浸透热固性树脂的一面贴附在钢管内壁表面并压紧，然后采用热水或蒸汽使软管上的热固性树脂固化，形成防腐层，起到防腐效果。这种技术的优点在于可以对管道进行全面的衬里修复，防腐效果更好，但需要停止管道运行一段时间，成本较高。近年来，衬管技术在油气、化工、水利等领域中得到广泛应用。某原油外输管线在内穿插修复后，应用效果良好，不仅大大延长了管道使用寿命，还减少了管道维护成本，为衬管技术的推广和应用提供了有力的支持。

2.3 内涂层预制技术

预制厂在生产钢管时，会对其进行内部涂层处理。目前常用的涂层材料包括环氧粉末和液体环氧涂料。这种处理方法可以有效地增强钢管的耐腐蚀性能，提高其使用寿命。然而，在钢管的生产过程中，会出现一些问题。其中，最主要的问题是施工现场内补口的问题。一般来说，内补口需要使用补口车进行处理。但是，这种方法存在管径和管线长度的限制，同时补口质量也不易控制。因此，在使用补口车进行内补口时，需要特别注意质量的控制。此外，有一些部位无法进行补口处理，这些地方会形成补口“盲点”，对钢管的使用寿命产生一定的影响。为了解决这个问题，需要采用一些新的技术方法。目前，内衬短管补口技术和机械压接内补口技术等新技术已经被引入钢管生产领域。然而，这些新技术存在操作不便、质量不易保证等问题，需要进一步的改进和完善。

2.4 环氧粉末涂层

环氧粉末涂料是一种喷涂并熔融成膜的防腐涂料，它具有许多优点，如不含溶剂、无溶剂污染、快速固化、附着力强、耐温等级高等。因此，它被广泛应用于各种工业领域，如化工、电力、石油、天然气、水利等。然而，环氧粉末涂料在涂覆小口径管道预制方面存在困难，管径越小，上粉率越低。这是由于小口径管道内部空间狭小，使得涂料无法均匀覆盖，导致涂层质量不佳。因此，需要采取一些特殊的涂覆技术，如旋涂或喷涂，来提高涂覆效率和涂层质量。此外，环氧粉末涂层的耐冲击性能相对较差，但通常与保温层和防水层一起使用，以弥补这一缺点。这种组合涂层能够提供更好的保护和维护管道的整体性能，从而延长其使用寿命。值得一提的是，一些集输管道采用环氧粉末涂层作为保温管线的防腐层，应用效果较好。这是由于环氧粉末涂层具有优异的防腐性能和耐高温性能，能够有效地防止管道内部的腐蚀和氧化。

2.5 阴极保护

管道防腐技术是现代化工和石油行业的一个重要领域。其中，阴极保护技术是一种常用的管道防腐技术，通过引入电流，使管道表面形成一个保护电位，从而达到防腐的目的。阴极保护技术通常与防腐涂层配合使用，以提高防腐效果。对于防腐管线而言，阴极保护技术与防腐涂层的配合效果非常显著，特别是在使用环氧粉末和液体环氧类涂层的情况下。这种配合能够更有效地保护管道，延长其使用寿命，减少安全隐患。然而，与保温管线配合的防腐技术效果却有待进一步研究。这是因为当防腐层出现缺陷时，保温层和防水层会屏蔽保护电流，从而降低了防护效果。因此，需要进一步研究如何在保温管线中应用阴极保护技术，以增强其防腐效果。当管道表面的防腐层出现缺陷时，防腐效果也会大大降低。此时，只有当管体同时露出保温层和防水层时，阴极保护技术才能够发挥作用，从而保护管道不受腐蚀。因此，及时检查和修补管道的防腐层也是非常重要的。

2.6 挤涂技术

挤涂技术在管道防腐领域中是一种常用的涂装工艺。它是将两个挤涂器放入管道内，形成整体涂层。相比于其他涂装工艺，挤涂技术具有一次性挤涂距离长，内补口数量少的优点。然而，挤涂技术也有其局限性。挤涂长度受限，一般不超过2km，挤涂段之间难以进行连接处的内补口。此外，挤涂技术的质量控制也相对困难。在挤涂环氧涂料时，管道内壁除锈、涂膜质量无法全面掌握。而在挤涂水泥砂浆或水泥聚合物砂浆-粘接层-防腐层复合涂层时，容易出现与管体的分层情况。尽管挤涂技术存在一些缺陷，但是在某些情况下仍然是一种有效的涂装工艺。在管道内部较为平坦的情况下，挤涂技术的涂层质量可以得到保证。同时，挤涂技术也可以应用于大直径管道的防腐施工，这种情况下，挤涂技术的优点更加明显。因此，在选择管道防腐工艺时，应根据具体情况进行选择。挤涂技术是一种有效的工艺，但是在使用时需要注意其局限性，以免影响后续的使用效果。

3 结语

总之，原油集输管道是油田开发生产的重要组成部分，但腐蚀问题一直是阻碍其安全稳定运行的关键因素。只有通过引进新的防腐蚀技术和方法，才能提高其防腐技术水平，延长使用寿命，保障管道的安全稳定运行。