地面采油机械设备的腐蚀问题探析

2021-01-21赵可远

设备管理与维修 2021年20期

赵可远

（中国石油辽河油田辽兴油气开发公司，辽宁盘锦 124010）

0 引言

随着我国经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，对石油的需求量也逐渐增多，采油工程受到了越来越多人的重视。在建设地面采油工程时，相关设备不可避免地会受到环境的侵蚀，所以在设计使用相关设备时，一定要考虑工作场地的腐蚀性环境，深入研究各种分离石油、气体和水资源设备的性能。因为进行采油工作时，相关机械设备长期处在腐蚀性较强的环境中，经常会出现严重的腐蚀问题。由于机械设备所承受的腐蚀问题不同，所以需要严格监控其使用情况，按时检查设备的性能。而机械设备在工作过程中，可能会因为压力变化、温度变化、水量变化或化学反应等情况加剧腐蚀问题，所以在进行采油工作时一定要注意调整工作环境。

1 采油机械设备所处的工作环境

在实际生产中采油设备始终处于腐蚀性环境中，直接影响设备的使用性能，甚至阻碍采油工作的正常进行。为有效解决设备的腐蚀问题，首先需要对设备所处的工作环境进行深入研究，分析出现腐蚀环境的具体情况，这样才能制定出有效的解决策略。实际上，采油设备所遭受的腐蚀性环境在很大程度上是由于自然界的电化学反应造成的。

设备工作的腐蚀性环境又可以分为非酸性腐蚀环境和酸性腐蚀环境两种。在二氧化碳、有机酸、氧气和水的作用下，工作现场呈现非酸性腐蚀环境，腐蚀产物有较高的黏着性，不会轻易被流体速度变化所影响。而酸性腐蚀环境则是因为硫化氢和水反应导致的，腐蚀产物会轻易地从腐蚀面脱离下来，这样设备表面的金属仍然会受到非酸性腐蚀环境的影响，设备性能会被严重破坏。酸性腐蚀对设备的影响通常小于非酸性腐蚀，但当受到各种外力因素影响时，酸性腐蚀的严重程度可能会高于非酸性腐蚀，因此也需要格外重视。

2 机械设备的腐蚀类型

在不同的腐蚀环境下，采油机械设备会出现多种多样的腐蚀问题，主要的腐蚀类型有以下7 种。

（1）机械金属表面被全面腐蚀。全面腐蚀就是指采油设备表面因腐蚀环境的影响受到全方位的腐蚀，设备的整个金属表面都被均匀腐蚀。酸性腐蚀环境和非酸性腐蚀环境都会造成这种侵蚀问题，实际上采油设备也很容易出现这种问题。

（2）设备中出现麻点状腐蚀。顾名思义，麻点状腐蚀就是采油设备局部出现金属腐蚀问题，而且由一个腐蚀点扩散到整个金属表面，进而在原材料上产生尖角形状的腐蚀洞。麻点状腐蚀通常是由非酸性的环境造成的，但是在极特殊的状况下如硫化氢过多也会导致这种腐蚀发生。

（3）因硫化物应力影响导致机械零件致脆破裂。一旦硫化氢气体遇水溶解，就很容易形成一个腐蚀性较强的酸性环境。尽管硫化氢气体的数量非常少，但仍然会造成严重的腐蚀问题。因为机械设备长期遭受张应力的影响，处在酸性腐蚀环境当中原材料就会产生破裂问题。为了有效解决这类腐蚀问题，就必须选择钢铁硬度适中的机械设备，如洛氏硬度22 HRC 或硬度更低的材料。

（4）采油设备的狭缝被腐蚀。在长期的工作运行过程当中，采油设备不可避免会出现一些裂缝，并且设备零件中间也有一些间隙，这些缝隙和周围位置就很容易出现腐蚀问题。

（5）周围的沉积物腐蚀金属设备。在腐蚀产物和其他固体物质的影响下，设备周围很容易出现沉积物。实际上，在一些具有较多堆积物的位置或在扎制铁鳞边缘，经常会发生沉积物腐蚀金属的问题。

（6）原电池腐蚀。机械设备是由多种金属混合制成的，一旦有两种或两种以上的金属在电解质中结合到一起，就会产生原电池腐蚀问题。

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（7）设备焊缝遭受不同程度的腐蚀。采油设备母体金属和焊接地方的主要结构大不相同，所以在电解过程中很容易出现阳极和阴极，设备的缝隙就会受到不同的腐蚀。为此，必须要高度重视焊接工作，确保焊缝在管子上呈现为正V 形。

3 腐蚀监测的有效方法

造成采油设备被腐蚀的因素有很多，为了制定有效的解决方案，就必须先进行实时监测，这样才能明确采油设备被腐蚀的具体原因。

3.1 直接观察的方式

目视观察是腐蚀检测工作最直观的方式，一般情况查看采油设备的外观情况就能发现腐蚀损害的程度。这种方法能够检查所有的采油设备，与其他方法相比，它的检测范围比较广，局限性较小。在检测过程中，相关工作者一定要严格记录相关数据，重视监测细节问题，根据检测标准和具体的要求，检查压力装置和储罐，确保及时发现腐蚀问题。

3.2 挂片检测的方式

腐蚀挂片实际上就是一种金属挂片，它的材料类型和采油机械设备大致相同。可以仔细清洁金属挂片，提前称量金属挂片的质量，然后明确在长期的腐蚀环境影响下金属挂片质量的变化。这种方式操作比较简单，可以将金属挂片挂在流动速度较快的液体中，然后定时将其取出，通过称量质量的方法来了解机械设备的腐蚀情况。

3.3 电阻探针检查法

应用电阻探针检查金属腐蚀面积的原理很简单：监测金属设备在被腐蚀期间的横截面积，观察电阻增大后的腐蚀情况，进而起到监测腐蚀情况的作用，也可以利用电读数了解采油设备被腐蚀的现实情况。此类电阻探针不需要利用电解质，可以用来监测水分较少的设备。

3.4 线性极化探针监测法

在腐蚀环境中，机械设备的金属被腐蚀就会产生极化现象，可以利用线性极化探针记录用电读数，进而了解金属损耗问题、推算出设备被腐蚀的实际情况。但是，只有在电解质中才能应用线性极化探针，所以这种腐蚀监测方法只适用于一些有大量水的采油设备。该方法还能高效检测出设备金属表面腐蚀的实际速度，帮助工作人员找到腐蚀原因，进而选取恰当的防腐方案。

3.5 其他检测方法

工作人员还可以应用超声波壁厚测量方式、氢探针查看因氢腐蚀和应用漏磁探伤、磁粉探伤等方式。

总之，一定要根据现场工作环境的实际要求和设备设备的性质、特点，选择恰当的防腐监测方案，以便及时制定出有效的防腐策略。

4 有效的防腐方案和具体要求

4.1 选用合适的金属材料

众多的地面采油机械设备会用到大量钢材，为有效解决设备腐蚀问题，首先要充分考虑金属材料的质地和性能，金属材料最好选择强度较高的优质碳钢，一些小的零部件则可以考虑合金钢，包括阀门、阀门微调器、湿气提取器等。

4.2 完善设计方案，缓解腐蚀问题

在设计应用采油设备的方案时，一定要先进行深入的分析和研究，结合采油的实际环境和金属设备的性能，完善设计方案，尽可能减少腐蚀问题，节约设备维修费用。具体来讲，在出油管以及集气管线的井口位置，必须根据安装要求设置绝缘法兰或玻璃纤维加强后的塑料接头。而且，一定要设计出合适的流体速度，缓解石油管线内的腐蚀问题。为避免因泵站、油罐场和装置设备中出现破坏性较强的原电池，就需要在相关设备上涂上一层保护膜，避免原电池加剧腐蚀问题，条件允许时还可以适当地采取一些阴极保护措施。

4.3 积极应用化学防腐剂

地面采油设备的防腐工作，通常会选用化学防腐方法，因为化学防腐剂能在金属和腐蚀空间当中建立一层隔断，有效缓解腐蚀环境对设备的不利影响。不过，化学防腐剂保护一般呈薄膜状，如果采油设备长期处于工作状态，这个保护薄膜就会逐渐消失，所以必须要定时使用化学防腐剂。如果能够及时应用化学防腐剂并选择合理的填充方式，就可以在很大程度避免腐蚀问题。

经常用到的化学防腐剂有机胺防腐剂，可以采用连续注入的方法，能够有效防止采油设备被腐蚀。此类防腐剂种类非常多，包含能溶于水和溶于油的防腐剂等。

4.4 确保涂层的完整性

金属涂层能够有效地将腐蚀空气和金属表面隔绝开来，一定要根据客观环境和相关标准设置涂层。而且必须要确保涂层的完整性，因为一旦涂层不完整，就有可能将金属材料完全展露到腐蚀环境中，加剧设备的腐蚀。发现涂层被损坏时，一定要及时进行添补工作。目前金属涂层的类型有多种多样，如环氧树脂、水泥、衬料、聚氨酯和酚醛树脂等，工作人员可以根据实际情况进行选择。