生产管道腐蚀现象及预防措施探讨

张涛，张群

胜利油田分公司海洋采油厂，山东 东营 257237

0 引言

随着油气田开发生产年限的日渐延长以及油田综合含水率的逐年升高，以及注入水采出影响，管道输送介质矿化度逐渐上升，加之油气井产出液及伴生气中含有大量的侵蚀性物质，如NA+﹑K+﹑CA+﹑MG2+﹑及H2S﹑CO2﹑少量溶解氧﹑细菌等，H2S﹑CO2﹑细菌﹑溶解氧是主要的腐蚀剂，对腐蚀的发生具有强烈的催化作用，而原油或天然气中的水是腐蚀剂的载体，油田注水﹑油气集输管线等油田生产设施必然遭受严重的腐蚀,是造成采集设备事故频发的主要原因。

1 钢铁腐蚀的影响因素

金属管道常见的腐蚀按其作用原理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。在海洋环境中，空气中的盐雾﹑水分﹑海水中电解质浓度﹑含氧量﹑微生物，以及海浪﹑砂石的冲刷作用，对防腐涂层和钢结构都有不同程度的破坏和腐蚀。

1.1 pH值

一般情况下，当pH值在4～10时，在pH值不大于4的酸性范围内，碳钢表面的氧化物覆盖膜将完全溶解，致使钢铁表面和酸性介质直接接触。当pH值在10～13的碱性范围内时，随碳钢表面的pH值升高，Fe2O3覆盖膜逐渐转化为具有钝化性能的r—Fe2O3保护膜，腐蚀速率会有所下降。但是当p H值过高时，腐蚀速率又会上升，其原因是碳钢表面的钝化膜溶解成可溶性的铁酸钠（NaFeO2）。

1.2 溶解氧

氧腐蚀是油田注水系统的主要腐蚀形式之一，是由于脱氧水质不合格，或者处理﹑储存过程管道存在渗漏。介质中含有极低浓度的氧（低于1mg/L）就可造成极为严重的腐蚀，如果同时有H2S或CO2气体存在，腐蚀速度会急剧升高。O2在水中的溶解度取决于温度﹑压力和水中Cl-的含量。O2的腐蚀一般为局部腐蚀，其局部腐蚀速率为其平均腐蚀速率的（2～4）倍。

1.3 矿化度

在所有对管壁产生腐蚀的介质中，海水和油田污水的腐蚀力是最强的。油田污水不仅含有原油，而且在地下油层中因高温高压而溶解了多种无机盐和气体，所以油田污水的矿化度可高达5000mg/L～8000mg/L，对金属的腐蚀性极大，含盐量﹑Na浓度﹑电阻率都会导致海水的导电性增大，腐蚀加速。

1.4 二氧化碳

CO2可以溶解在水中，生成碳酸，引起电化学腐蚀。二氧化碳的溶解度是温度﹑压力以及水的组成的函数，低碳钢的腐蚀速率可达3 mm/年～6mm/年，甚至7mm/年。

1.5 细菌

大量研究结果表明，细菌经常是造成油田注水系统腐蚀的重要因素。细菌的生长繁殖，会导致腐蚀速率明显上升。20#钢的腐蚀属于活性溶解腐蚀，阴极过程为氧的去极化，当pH值为8.5时，阴极过程主要是：

除硫酸盐还原菌外，在油气开采过程中造成腐蚀的菌种还有腐生菌（TGB）和铁细菌。

1.6 温度

实验研究表明，在封闭系统中，腐蚀速率随温度升高而不断增加，因此温度是影响腐蚀的重要因素。温度与湿度相互间的协同效应，影响钢铁的腐蚀速率，在高温高湿环境下，金属的电化学反应加速，使钢铁的腐蚀加快。

1.7 湿度

金属发生电化学反应与氧和水的作用关系甚大。在大气环境中，受空气相对湿度的影响，当空气中相对湿度超过60%以上时，钢铁的腐蚀速率呈指数曲线上升。空气相对湿度低于50%，腐蚀速率极低。

2 涂层保护防腐技术

2.1 目前钢材常用防腐涂料

涂料的防腐一般通过底漆﹑中涂漆﹑面漆的协同作用来完成，涂装一定的膜厚，来达到要求的防腐年限。

2.1.1 富锌底漆

富锌底漆相比其它品种底漆具有防腐性能强，耐热性优良，附着力好，耐候性好，不影响焊接施工等优点。富锌底漆的防腐机理是基于金属锌对钢铁的阴极保护作用

2.1.2 重防腐蚀环氧粉末涂料

环氧粉末涂料是由环氧树脂﹑固化剂﹑颜料﹑添加剂组成的热固型粉末涂料。除具有环氧树脂涂料的优良防腐性能外，还具有一次涂层厚﹑无溶剂挥发﹑无针孔等优点。

2.1.3 环氧玻璃鳞片重防腐涂料

环氧玻璃鳞片重防腐蚀涂料是以环氧树脂为主要成膜物质，以薄片状的玻璃鳞片为骨料，配以各种添加剂组成的厚浆型涂料。玻璃鳞片很薄，能在涂层中重叠﹑平铺﹑定向排列，形成独特的屏蔽结构，因此具有优良的耐磨性，硬化时收缩率小，热膨胀系数小，耐温度骤变性好，这种防腐涂层也有较好的防护效果。

2.1.4 H87环氧耐温涂料

H87环氧耐温涂料是针对油田高温污水腐蚀专门研制的，是一种新型的含SAT无机材料的改性环氧涂料。由于H87涂料涂层的中间层添加了SAT无机材料，使防腐层提高了隔热﹑耐热性能，有效地阻止高温介质的破坏作用，并增强了涂膜的防渗透性能和耐水﹑耐油﹑耐化学药品的性能。

2.1.5 8701环氧树脂涂料

8701环氧树脂涂料是由环氧树脂（基料）﹑改性胺类固化剂﹑溶剂﹑助剂﹑颜料组成，并分底漆和面漆两种。因采用新型无毒固化剂固化涂层，该涂料与普通涂料相比，具有固体含量高﹑溶剂污染小﹑固化温度低﹑涂料气味小﹑涂层耐酸﹑耐碱﹑耐油﹑耐水性优异等特点。该涂料在很多油田的污水管道﹑原油储罐内防腐涂层中应用，取得了很好的防腐效果。

2.1.6 环氧改性聚氨酯重防腐涂料

该涂料的漆基是由液体环氧树脂与甲苯二异氰酸酯(TDI)反应生成的含有一定量羟基的共聚物，与研制的固化剂匹配，能够满足室温固化的技术要求。在油田污水﹑卤水管道和设备内壁中有着很长的应用历史。

2.2 防腐涂料涂装的注意事项

2.2.1 表面处理

在防腐涂料的施工前，必须将钢材表层的旧漆﹑油渍﹑铁锈﹑污垢擦拭干净，用钢丝刷或钢丝轮打磨平整，完全露出金属本体，才可以进行涂装，并且严格按照涂料进行配料，不能为了进行喷涂方便任意掺加稀释剂，降低涂料的附着性和防腐性能。

2.2.2 温度湿度

施工时一定要注意被涂钢材的表面温度必须高出环境的露点温度3℃以上。否则，会在钢材表面产生冷凝水。因为涂料在成膜过程中，溶剂挥发吸收热量，使钢铁表面温度下降，接近露点温度，水汽开始冷凝，这种现象在温度较低的注水系统和产气量大的油井管道出现很多，所以更应该在管道没有投产前完成防腐工作。

2.2.3 施工工序

由于一般人过于注重面漆质量，经常会忽视底漆的作用，甚至会不经意的省略掉底漆刷涂工序，底漆通常是金属防腐层的最后一道“防线”，必须严格按照施工设计执行刷涂遍数，确保每一道底漆和面漆刷涂质量。