油气输送管道的粘修及防腐工艺研究

唐忠伟 姚飞 马帅

摘要：油气输送管道由于所处的工作环境和其工作性质，与具有腐蚀性的物质常年接触，与土壤接触还会引发电化学腐蚀，所以油气输送管道极容易受到腐蚀的侵害，管道就会出现各种各样的问题，需要对其进行修复工作。传统的修复方式会浪费大量的人力、物力、财力，所以文中通过管道粘修方式，研究了湿法复合修复技术和预成型法复合管道修复技术，这两种方式都是通过利用胶粘剂、结合复合材料进行的粘修方法，这两种方法不仅施工简单、快捷，而且适用环境较为广泛、安全性极高。与传统的修复方式相比，该两种粘修方式是省时、省力、省财，工作人员的安全性也能得以保障。最后再对油气输送管道的防腐工艺进行了分析，用来降低油气输送管道的腐蚀速度，减少管道的修复次数，从而延长管道的使用寿命。

关键词：油气输送管道;粘修;防腐

中图分类号：TQ437;TE988.2 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2019）12-0033-04

石油天然气在我国发挥着非常重要的作用，其蓬勃发展能够对我国的经济起到推动作用，还会影响着人们的日常生活。石油天然气工业中的输送环节是必不可少的，可想其作用是非常重要的。起到输送作用的管道会受到很多腐蚀物质的侵扰，不管管道是使用哪种材料，油气输送管道都会受到腐蚀侵害，只是时间的问题。而且我国很多的油气输送管道都是在70～80年代所建成的，距离现在已经有20～30年的时间了，所以油气输送管道普遍存在腐蚀严重的现象[1]。所以，为了能够让油气输送管道更好的运行，需要对其发生腐蚀的地方进行修复工作，其修复工作对于保障油气输送管道安全运行起到极其重要的作用。

与油气输送管道相关的企业对管道修复工作已经越来越重视，各种的修复技术不断在发展。我国传统的修复方法包含着停输做水压实验、局部更换管段、打金属卡箍等等，不同的方法针对的管道问题是不一样[2]。这些方法虽然可以解决管道的谋陷问题，但是其中也存在一个共同的缺陷就是需要将停止生产将会影响输送量，需要使用大型的机械设备，进行大面积的工程作业，这些都需要花费比较长的时间，而且还会涉及到焊接工作。对管道进行更换时还会对环境造成一定程度的污染和清空管道时的损失。工作人员还会在存在电压的环境下工作，对工作人员的生命安全也造成隐患。所以传统的方式对管道进行修复工作需要很多人力、物理、财力和时间。于是随着科学技术的发展，管道复合修复技术让管道修复工作变得更加的简单、方便，还能够具有很大的安全保障。

管道复合修复技术与传统的修复方式完全不一样，但是其使用效果是非常好的。现在已经在管道修复中广泛使用。管道复合修复技术就是利用胶粘剂将复合材料套筒粘接到受损的管道上，这样复合材料就可以与管壁一起承担着应力，可以减少管道的承载能力。这种利用胶粘剂的复合修复技术也可以称为油气输送管道的粘修工作。与传统的方式相比，这种粘修工作的安全性高、耐久性强、经济性高、效率快等优势[3]。油气输送管道粘修方式有2种，一种是湿法复合修复技术，另一种是预成型法复合管道修复技术[4]。本文将会对这两种粘修方式进行阐述，然后为了减少管道受腐蚀侵害，对防腐蚀工艺进行研究。

1 油气输送管道的粘修方式

1.1湿法复合修复技术

1.1.1湿法复合修复技术的介绍

湿法复合修复技术在美国用于管道修复已经被运用得非常熟练了，在我国的发展还有待进一步的提高。湿法复合修复技术所使用的复合材料是高强度的纤维布，这种纤维布是在航空航天或者军事工业中所使用的，所以其性能会非常强，能够对管道起到很好的承受能力。湿法复合材料所使用的胶粘剂是具有专利技术的高强度粘胶和固化剂，该胶粘剂能够将纤维布紧紧的粘接在管壁上，还具有一定的力学性能和机械性能。湿法复合修复技术要求是高强的复合材料和胶粘剂，所以在其生产制作过程中、还包含检测过程都要能够严格的遵守新型国际标准准则。该种粘修方式能够在不停止管道输送工作就可以进行修复，而且施工方式比较简单、方便，而且其适用性能比较强，能够对直管进行粘修，还能够在变径管道处、弯头和T型连接的地方进行直接使用，其他异性的管道处都可以用湿法复合修复技术，如图1所示，比传统的修复方式更加的灵活。

1.1.2湿法复合修复技术的优势

湿法復合修复技术是在传统的修复方式上发明的新型修复方式，所以该修复方式能够拥有传统的修复优势，还对传统修复的缺点进行了改进，所以湿法复合修复技术的优势更加的多。其具有以下几点优势：

1）该方法是直接用胶粘剂将复合材料粘接在管壁上，所以不需要进行焊接，就不会动火，对工作人的安全起到很大的保障作用。

2）通过对上文的湿法复合修复技术的施工方式就以明白，其施工方式是非常简单，易于操作，能够减轻工作人员的工作强度，而且也有利于保障修复质量。

3）湿法复合修复技术所使用的材料具有非常强的拉伸强度，纤维布还具有高弹性模量，能够承受管道的各种压力，还能够减少对管壁的应力，有助于管道安全运行。

4）传统的修复需要有大型的机械设备，而湿法复合修复技术不需要大型的机械设备，对于修复成本有很大程度的降低。

5）传统的修复方式是需要将管道停止运输才能进行修复工作，而湿法复合修复技术在施工过程中不需要将管道停止运输，这种方式很大程度的减小生产影响，还能节约清空管壁所造成的浪费，也减小了对环境造成的污染。

6）湿法复合修复技术比较灵活，能够在很多的作业环境中运用，不想传统的修复方式，不同的作业环境需要不同的修复方式。而且该种修复方式能够不影响任何管道作业，也不会影响阴极保护系统。

1.2预成型法复合管道修复技术

预成型法复合管道修复技术是美国研究机构开发的，该方式所需要的产品是按照最新国际标准所生产的。图2所示的就是通过预成型法粘修的管道，其中包含着3个部分，图中所显示的①是复合套筒，该套筒是由复合材料所制成;②是胶粘剂，是将套筒的每层之间进行粘接，该胶粘剂是一种高强度的物质，能够将每层间的套筒紧密粘接;③是填料，这种填料是具有高强度的性能，作用是将管道被腐蚀或者不平整的地方进行填充，从而将管道与复合材料能够紧密的贴合。该产品是具有很强的力学性能，能够起到管道的修复作用。当对被修复的管道完成修复施工后，需要大约2h胶粘剂才能完全固化，这3个组成部分的有机结合作用于管壁上形成完整的复合修复层，能够将存在问题的管道处进行修复，使其能继续工作。

预成型法复合管道修复技术作为一种新型的油气输送管道修复技术，与传统的更换管道或者是补焊的方式对管道进行维修相比，这种新型的方式所展现出的优势将会更加明显，能够弥补传统修复方式的缺陷。这种粘修方式与湿法复合修复技术一样，操作简单、快捷，能够在不停止油气输送的情况下对出现缺陷的管道进行维修，也不会运用到焊接，整个粘修工作将会在非常安全的情况下进行，所以不仅提高的管道维修的质量，其安全性能也得以很大程度提高。开发预成型法复合管道修复技术时，美国的相关组织对其进行了大量的研究测试，经过了3年的实验测试，还经过了7年的现场测试，所以该方法是经过长时间的不断考验，对油气输送管道粘修能够起到很好的作用。其研究结果表明：预成型法是通过了长时间可靠性测试的产品，具有非常高的安全性、实用性和可操作性，对于油气输送管道小于80%的缺陷都能够起到非常强的修复作用，而且粘修成功后，其使用寿命可以长达50年以上。

2 油气输送管道的防腐工艺分析

由于油气输送管道的特殊工作环境，随着时间的推移，不管用什么样的材料或者防腐蚀工艺，管道都会发生腐蚀侵害。但是我们可以做到最大可能的减小腐蚀发生的速度，于是接下来将对油气输送管道的防腐工艺进行分析。

2.1油气输送管道内外壁涂层工艺

油气输送管道是金属所制成的，金属长期与具有腐蚀的物质接触，就会非常容易发生腐蚀现象，所以对管道内外壁进行涂层工艺措施，能够提高管道的内外壁的光滑程度，可以减少腐蚀物质的紧密粘附，还能够提高油气输送管道的输送效率。

油气输送管道内外壁进行涂抹工艺，所使用的涂层材料有很多，而且对于管道的内壁和外壁的涂层工艺不一样。对内壁所使用的最佳的涂层材料有环氧树脂和合成树脂材料，这两种材料的性质很稳定，能够很大程度的延长金属管道发生腐蚀的现象。还能减小金属管道内壁的粗糙程度，管道内越光滑，对油气输送管道的输送速度也会有提高的作用，尤其对于长输送管道，其增加速度将会更加的明显。对管道内壁进行涂层工艺，能够保障油气输送管道的顺利进行，提高企业的生产效率。

对油气输送管道的外壁进行涂层处理，需要在管壁上进行3层的包裹技术措施，从而提高油气输送管道外壁的耐腐蚀性能。因为管道外壁是与土壤进行接触的，土壤中的物质更加的丰富，所以相比于内壁更容易收到腐蚀侵害。而且外壁与土壤接触，会形成原电池，就会形成电化学腐蚀，电化学腐蚀属于一种伤害性较高的腐蚀。所以将外壁进行3层包裹的防腐蚀层技术，可以很大程度深降低发生电化学腐蚀的概率，对油气输送管道的使用寿命也会起到延长的作用。对管道外壁进行多层的防腐蚀工艺，还能够起到保温的作用，还可以避免管道发生泄漏的情况。所以对管道外壁的涂层工艺要能够有较高的重视程度，进行涂层工作时能够严谨的对待。

油气输送管道的内外壁涂层工艺进行防腐蚀工作是一个比较普遍和常规的工艺措施。对于管道的材质选择也是比较重要的，要能够根据输送管道系统的特点，选择最为合适的材质，并且管道涂层的材料也需要进行合理的选择，对涂层工艺施工时也要能够保证涂层厚度均匀，工作要认真，不能出现少涂的现象，不然该涂层工作就会事倍功半，达不到很好的防腐蚀效果。总的来讲，通过对油气输送管道进行内外壁涂层工艺，能够起到一定程度的防腐蚀作用，还能够改善管道内壁上的粗糙程度，提高油气输送管道的内壁输送效率。

2.2阴极保护工艺

阴极保护工艺能够起到很好的防腐蚀作用，其中主要的方式有两种个，分别为牺牲阴极法和外加电源法，这两种方式都是将石油输送管道作为保护对象，属于阴极处理，就可以将金属管道的承载能力缩小[5]。阴极保护工艺可以减低电化学腐蚀的伤害，减小油气输送管道穿孔现象，就可以保障输送管道的安全运行，提高其使用寿命。

通过使用阴极保护工艺对油气输送管道进行防腐蚀，需要选择最为合适的设备和设施，比如选择石墨、锌等材料作为阳极，这样就对阴极的保护将会达到更好的效果。在使用该方法时，需要经常的对阳极和阴极的状况进行检查，从而能够及时的发现问题。使用阴极保护的工艺时，还要需要选择稳定的电源系统，只有达到不间断的稳定供电，阴极保护工艺才能起到保护作用。对阴极保护工艺所使用的设备实施也要进行保养，以免发生问题达不到防腐蚀的作用。阴极保护工艺对油气输送管道能够起到很好的防腐蚀作用。

2.3优化油气输送管道的防腐蚀措施

油气输送管道的材质有的容易发生腐蚀，有的不容易發生腐蚀，所以为了减小腐蚀现象，首选能够防止腐蚀的材质，并且该材质还要具有一定的强度，才能满足与油气输送管道的需求。需要加强对油气输送管道系统的检测，这样就可以及时的发现腐蚀现象，从而减小腐蚀所带来的伤害。还需要对发生腐蚀的现象进行分析检测，从而可以更加科学性的解决问题。

可以将自动化控制系统运用到油气输送管道的检测中，这样就可以随时掌握管道的运行参数，能够对管道中的腐蚀情况进行监督，就可以及时的发现管道的问题，该方式会比人工检测更加的准确，发现问题，就可以开动应急处理措施，对管道进行粘修处理或者其他的维修方式。通过使用自动化控制系统，能够提高油气输送管道的安全运行。

3 结语

油气输送管道作为石油天然气工业的重要组成部分，关系着油气的输送效率，进而影响着我国经济的发展和人民生活的水平。油气输送管道不管如何进行管理都会发生腐蚀的现象。所以油气输送管道长时间的运行后就会出现不同程度的腐蚀现象，为了延长其使用寿命，可以从2个方面入手，①降低管道发生腐蚀的速度，②及时的用正确的修复方式对出现问题的管道部分进行修复。本文分析的2种粘修方式与传统的修复方式相比，就能够节约修复的经济成本，还有利于施工、施工人员的安全性得以保障。这2个方面一个是减少管道发生问题的频率，一个是对发生问题的管道进行处理。这两方面进行有机结合，能够很大程度上的延长油气输送管道的使用寿命。随着时代的发展，将来还会出现更加先进、有效的方式提高油气输送管道的使用寿命。

参考文献

[1]郭建永，胡军，李庆达，等.国内外油气管道腐蚀与防护的研究进展[J].材料保护，2017，50（6）：83-87.

[2]何芳芳.圆形钢质输送管道的碳纤维布修复补强研究[D].合肥：合肥工业大学，2013.

[3]李长春，杨加栋，张晓灵，等.纤维复合材料在海洋油气输送管道修复补强中的应用研究[J].石化技术，2016，23（10）：80-81.

[4]陆军.油气输送管道补强修复新技术[J].石油和化工设备，2015（1）：67-70.

[5]殷永社.油气输送管道阴极保护系统影响因素与解决对策[J].石化技术，2018（2）：292.