场站管道腐蚀原因分析及防护对策探讨

2023-07-31冷庆

全面腐蚀控制 2023年5期

冷庆

（大庆油田工程建设有限公司油田工程事业部第一工程部，黑龙江大庆 163000）

0 引言

随着我国现代化进程的加快，场站管道建设规模逐渐扩大化，场站管道建设是一个综合性的过程。在场站管道长期运行过程中，容易出现各种各样的问题，其中最突出的就是管道腐蚀问题，造成管道腐蚀的原因包括了环境因素和物理因素，管道运行稳定性对于整个场站运行有着重要作用，相关工作人员需要引起重视。认真开展管道防腐工作，做好各个方面的技术工作，强化管道防腐性能。

1 场站管道腐蚀原因分析

1.1 外部环境

场站管道跨越区域多、环境气候多样，其管道外部极易受周围环境的干扰，尤其是气候变化快、温度变化大的地区，其腐蚀现象更为突出。此外，极端天气、风霜雨雪也会对管道的外壁产生较大的冲击。当管道铺设时，部分管道是架空的，有些是在地面或在地下，尽管在地下的管道可以防止由于气候的改变对管道造成影响。但是，由于 PH值、含盐、含水等因素的影响，会对管道的外表产生腐蚀作用[1]。长时期内，由于外界的侵蚀，会使管道表面发生更严重的腐蚀，最终造成管道穿孔。

近几年，随着石油资源的不断开采，地层压力得到了极大的缓解。在油田开采期间，为了保证开采的需要，满足资源需求，通常采用注水法对储层压力进行了有效的调控，从而提高采收率。然而，由于这种注水方法的应用，导致了场站管道中的某些含水层，有些甚至含有硫化物等腐蚀介质，这种腐蚀性介质一旦与水接触，就会发生剧烈的腐蚀作用，造成管道腐蚀。在石油输送过程中，管材是造成管道腐蚀的主要原因之一。尽管国内场站管道密度较大，但各管道管材之间有较大差别。不同的管网材料，其内部的杂质含量也是有区别的。与之相比，无缝管耐腐蚀性更强，而螺旋焊管则容易受到侵蚀，其原因在于其内部存在着大量的非金属元素。由于非金属的杂质含量太高，在外部的特定的条件下以及所输送产品的各种因素作用下，会加速其管道腐蚀。场站管道的输量与设计偏差也会引起管道的腐蚀。主要表现在是：当管道输送量很少时，其内部会有大量的水分，而水又是引起管道腐蚀的一个重要因素。随着水分含量的增加，油品的流动速度明显下降，石油在管道中任何位置的滞留时间都会增加，从而增大了管道的腐蚀几率。

1.2 物理因素

物理腐蚀是由单纯的物理因素造成的，其中以土壤的应力腐蚀和油砂冲蚀为主，是常见的物理腐蚀因子。一般情况下，在管道的拐弯处、接口或焊缝都会受来自于流体强大的热压力、土壤应力以及管道自身的微小瑕疵和腐蚀性物质的综合影响，使管道薄弱部位腐蚀穿孔的速率越来越快，并且逐步扩大延伸，由此导致泄漏、爆炸，造成较大的安全隐患。在分层条件下，由于油砂所携带的大颗粒受重力作用而沉淀到管道底部，而液体的流淌则会使管道底部产生凹陷，从而加剧管道内部的腐蚀和穿孔。由于场站管道贯穿面比较长，相关人员需要重视场站管道防腐工作的开展。

为了减少管道在输送过程中出现腐蚀的概率，通常会采取一些措施，在管道上设置防腐涂层。然而，在运输过程中，某些原因会造成防腐涂层破损，从而使得防腐涂层失效。若管道输送过程中出现保温层破损问题，则会使水分通过保温层流入管道，使管道中的进水量增加，从而使其不能被迅速排放。在雨季，由于地下水的变动，导致了保温层内部的水分含量发生改变，因此，在管道中、低段，很容易发生局部腐蚀。当管道内的防腐和隔热材料由于施工原因而发生损坏时，会导致管道与土壤的直接接触，从而造成土壤腐蚀。这种腐蚀是由土壤中的某些水分和腐蚀性物质引起的。某些场站管道附近的大功率电器、高压输电线路、光伏电站等都会引起电力系统中的杂散电流，从而使管道发生严重的腐蚀现象。

2 场站管道腐蚀防护对策分析

2.1 阴极保护技术

目前，场站管道腐蚀防护工作普遍采用了阴极保护技术，它将电化学腐蚀的机理具体运用于管道防护中。在实际应用中，通常采用的是外加电流法和牺牲阳极法。采用外加电流方法时，必须将外加直流电压和被保护的场站管道金属（阴极）相结合，并在两者间产生一定的电位差，以确保其阴极电位保持在某一范围内，从而不断地提供保护电流，能对场站管道进行有效的防护。在使用该技术时，必须保证在-1200～850V以下的电位范围内，如果不能满足判定条件，则可以通过极化电位差异来判定。采用牺牲阳极法，将电位较小的金属或合金等材料镀于管道的表层，以达到防腐的目的。以上两种方法具有很强的适应性，外加电流法和牺牲阳极法有着不同的应用特点，针对性范围不同，需要结合管道运行情况进行合理的运用[2]。

2.2 改进管道材质

在采取上述两种管道防护方法的同时，还需要从管材本身的耐腐蚀性能入手，改善管道的材质，可以选用高强度的合金钢材料。例如，某企业采用了单相合金等金属材料进行场地管道防护，从而有效地降低了管道后期维护和其它配套设备的使用。也可以使用塑料复合管、玻璃钢管、聚乙烯材料管道、钢结构塑料复合管等。由于非金属材质的不同，其应用范围也不尽相同，所以在实际应用中，必须依据不同的管道条件选用不同的材质。

2.3 管道内部防腐技术

在场地管道运行过程中，管道内部通常含有水、氧、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、杂质、各种微生物等，有些管道运输中含有细砂，会与管道内部钢材产生氧化还原反应，使钢材内部产生污垢，造成腐蚀。输送中通常没有氧气，所有的氧都是由于后期处理、输送过程中与大气接触而产生的，因此，氧气和水的混合会使管道内壁受到的腐蚀加快。所以，在涂料储存和运输时，应尽可能做到封闭运输，以防止气体渗入管道。管壁上的污垢是由碳酸钙、硫酸钙等组成，这些污垢积累到一定程度上会引起局部侵蚀，有时还会造成管道短时间内的腐蚀和穿孔，而现在普遍采用的办法是添加阻垢剂。此外，在管道输送时，通常会向管道中添加一定数量的阻垢剂，其作用是延缓或阻止管道中的腐蚀性化学物与管道的内壁发生摩擦。在场站管道运输中，原油中含有的微生物特别是硫酸盐还原菌，这种细菌对管道的运输造成了很大的损害，对于这种情况，一般在管道中添加杀菌剂，起到控制和灭杀细菌的效果，有利于维护场站管道的稳定运行[3]。

2.4 完善保护层设计

对于场站管道防腐设计，需要综合考虑各个方面的影响因素。在场站管道铺设过程中，从保护层的角度出发，重点考虑保护层优化设计，提高保护层质量，对于要铺设的区域，需要结合当地的地质情况进行详细勘察，记录好土质勘察中的含水量，将各种对管道质量可能造成的因素统计记录好，然后确定好保护层的厚度指标，根据土质情况选择合适的保护层材料，进一步强化管道质量。有些地层条件比较特殊，如果无法直接铺设，可以采用架空的方式，直接铺设容易受土壤微生物影响造成管道腐蚀。而管道架空的方式则规避了这一问题，在架空过程中，要对管道外表进行严格的防护，紧密封闭，最大程度上降低外界因素对管道的影响。如果架空铺设和地面铺设都无法满足使用条件，可以采取管沟敷设的方式，在地面挖出一条明沟，用明沟阻隔土壤，然后再明沟中铺设管道，这样不仅可以提高管道防腐性能，还极大程度上方便了管道的检修和维护，使工作人员能够对管道问题进行快速处理。

2.5 外涂层技术

在场站管道的腐蚀防护中，最常见的方法就是采用外涂层技术，即在管道的外层喷涂一种具有抗腐蚀性的材料，从而在管道的外层表面形成一层保护膜。采用外涂层可以有效地隔绝管道与水、土壤和空气的直接接触。在不同场站管道中，管道材质有很大差别，所以采用外层技术的时候，在管道的防腐蚀性能方面，必须选择合适的涂层材料。在选用涂料时，应保证所选用的涂料应具备良好的力学性能，以便在输送时抵御土壤的运动，还必须保证所选材料不会因内部和外界的极端变化而发生脱落，具有较高的耐腐蚀性，经济性，适用性。