石油管道防腐问题及解决对策

常 成

国家管网集团榆济管道有限责任公司沧州输油站 河北沧州 061000

石油管道途经的地形地貌环境复杂，还会受到不可控气候因素的影响，整体工作环境较为恶劣，面临的管道腐蚀情况复杂。因此在石油管道防腐中，也会遇到各种各样的管道腐蚀问题，影响了石油管道防腐的效果。为解决这一问题，有必要加强对石油管道防腐工作开展的探索，采用一些针对性的防腐应对策略，从而提升管道的防腐性能，更好地应对各种腐蚀问题，保证石油管道输送的稳定安全性。

1 石油管道腐蚀机理

石油管道一般深埋于地下，面临的腐蚀问题以外腐蚀为主。从腐蚀情况来看，很少出现大面积腐蚀，局部腐蚀、点状腐蚀比较常见。以钢质管道为例，主要面临两种腐蚀问题：一是化学腐蚀，二是电化学腐蚀[1]。前者主要是因为土壤中的酸性物质与管道发生氧化反应造成腐蚀。后者则是因为土壤中的一些电解质溶液与管道产生了氧化还原化学反应而造成腐蚀。在油田以及附近区域中，如果地层水富含无机盐离子，将会形成一种天然的电解质溶液，从而对管道造成一定的腐蚀。其中管道阳极中的铁原子会形成离子进入电解质溶液，电子流动到阴极表面，将会被电解质溶液中的氧化性物质所消耗，最终造成了管道腐蚀。

2 石油管道防腐中的问题

2.1 微生物腐蚀问题

埋藏石油管道的土壤，如果透气性差，比较潮湿，有腐烂的植物，那么土壤中的细菌微生物一般比较多。石油管道与潮湿的土壤接触时，在管道表面会发生反应形成一层保护膜。一直到土壤中氧气耗尽，这种反应才会停止。但土壤中的一些厌氧微生物会继续促进反应进行。比如厌氧微生物细菌会将硫酸盐还原成某种硫化物。这种硫化物会与石油管道表面接触，形成氢膜相互作用，氢膜在被消耗掉后，石油管道会被溶解，造成管道腐蚀。

2.2 杂散电流腐蚀问题

石油管道在实际运行期间，如果经过了大修，或者管道周围的地形地貌出现了变化，将会面临严重的杂散电流腐蚀问题。尤其是位于高压线或者变电所附近的石油管道，相较于其他石油管段，面临的腐蚀问题一般会更加严重。这些腐蚀主要表现为点状腐蚀。如果腐蚀比较严重，还会出现渗油现象，埋下严重的安全隐患。从实践经验来看，当存在交流电时，钢制石油管道腐蚀电位会向活化方向移动。伴随着电流密度提升，腐蚀也会越来越重。急剧增大。受交流电的影响，钝化电流密度也会不断提升，导致石油管道表面钝化膜加速溶解，造成严重的点状腐蚀问题。

2.3 湍流腐蚀问题

石油管道主要任务是运输石油。如果石油在管道中的流速比较快，那么石油与管壁之间的摩擦力也会越来越大[2]。随着时间的推移，摩擦力将会对石油管道带来持续的磨损，磨损问题也会越来越严重，最终造成湍流磨蚀损坏。与普通的磨蚀问题相比，湍流腐蚀对石油管道带来的破坏更加严重。究其原因在于，受石油流速增加影响，腐蚀介质与石油管道接触频次更多，更容易形成腐蚀。

3 石油管道防腐解决对策

3.1 药剂防腐技术

为解决石油管道微生物腐蚀问题，在进行防腐应对时，可以采用药剂防腐技术。一是在石油管道系统中加入防腐杀菌剂，这种防腐技术成本低，效率高。在实际应用时，既能够在单井井口中加入，还可以直接在管道系统中加入，尤其是在一些SRB 油套管内，加入防腐杀菌剂，能够起到良好的防腐效果。二是在石油管道中加入缓蚀剂。在一些长距离输送石油管道中，加入缓蚀剂，可减小管道的腐蚀速率。缓蚀剂在防腐功能方面表现更加稳定，同样也有着良好的防腐效果。缓蚀剂不同，作用机理也有所差异。比如常见的缓蚀剂作用机理包括吸附、氧化反应、沉淀反应等。在上述作用机理下，都能够在石油管道表面产生一层薄膜，从而降低石油管道腐蚀的速率。钢质管道的腐蚀。比如石油管道如果处于强酸弱碱环境中，为减缓管道腐蚀，可以加入酸性介质的缓蚀剂。这种缓蚀剂能够与水发生反应，电离出腐蚀性的H+，这种H+能够与缓蚀剂中H+形成带有正电性质的共轭电对物质，从而促使石油管道表面带正电，能够有效排斥土壤酸环境中的H+，有效保护石油管道，减缓腐蚀效率。

3.2 阴极保护技术

在石油管道防腐应对中，阴极保护技术也是一种常用的技术方法。该技术方法包括两种，一种是牺牲阳极保护法，另一种是外加电流保护法。如果石油管道输送距离比较远，管道口径比较大，在电流防腐方面，多以外加电流保护法为主，然后采用牺牲阳极为辅，能够起到良好的防腐蚀效果。在具体应用过程中，为了避免阴极保护端电流流失，一般在场站工艺管道的进、出口位置处，设置专门的电绝缘装置。同时为了保障管道防腐层、绝缘装置能够长时间稳定运行，发挥防腐作用，避免遭受一些外力因素影响而失效，比如雷击因素、电力故障因素等，通常会在绝缘接头位置处，安装锌接地电池。在石油管道运输过程中，如果需要穿越一些大型河流，一般会选择在岸两边，各自安装一组锌合金电池，通过牺牲阳极对石油管道进行有效的防腐保护。

3.3 内涂镀层技术

这种防腐应对选择从石油管道内部着手，在管道内壁喷涂一层惰性防腐材料，从而可以有效应对湍流腐蚀问题。在内壁涂抹防腐材料，一方面，可以提升管道内表面光滑度，降低石油流动带来的摩擦[3]。二是材料本身属于惰性材料，相当于在管道内形成了一层保护膜，可以有效保护石油管道，降低管道腐蚀。在涂抹防腐材料时，可以选择环氧粉末材料。相较于其他防腐材料，这种材料有着诸多的优点。比如环氧粉末材料有着非常强的附着力，对管道内壁清洁度要求不高，一般只需要完成表面清理即可，无需喷涂底漆。

4 石油管道防腐施工工艺应用

石油管道防腐是一项专业复杂的工作。其中专业性体现在面对不同的管道腐蚀问题，需要采取针对性防腐措施加以应对。复杂性体现在不同的石油管道所处的土壤环境、周边环境、气候环境等非常复杂多变，这些都导致了管道腐蚀也变得复杂多变，增加了管道防腐的难度。以下是对石油管道防腐施工工艺介绍：

4.1 石油管道热熔结环氧粉末涂料的涂装施工工艺

（1）管道表面处理。在涂抹热熔结环氧粉末涂料前，需要对管道表面进行喷砂处理。喷砂处理主要是利用高压空气喷出的钢砂对管道表面进行冲击，最终形成一些凹凸不平的锚纹。这种处理方式可以很好地清除管道表面油脂、铁锈等附着物。同时形成的锚纹也能够增大底材与涂层的接触面积，促使热熔结环氧粉末涂料更好地附着在管道表面，发挥出涂料防腐功能。通常而言，喷砂处理施工要求能够达到ISO 8501 规定的Sa2.5 级以上标准。

（2）管道预热。在完成石油管道喷砂处理后，需要采用中频电磁涡流对石油管道进行预热，要求将管道表面温度加热235～245℃范围内，便于后续热熔结环氧粉末涂料喷涂。

（3）喷涂施工。在开展喷涂施工时采用了静电喷涂方式。在这一过程中，要求将静电喷枪固定在管道外壁一周，然后通过粉末输送管，完成热熔结环氧粉末涂料输送，确保喷枪有足够的喷涂材料供应。然后借助喷枪工具，将热熔结环氧粉末涂料喷涂在石油管道的表面。要求单层热熔结环氧粉末涂料涂层厚度为300～400μm。如果是双层热熔结环氧粉末涂料，第二层的喷涂厚度在400～500μm。在进行单层热熔结环氧粉末涂料喷涂施工时，只需要一个喷粉房。如果是双层喷涂，则需要两个喷粉房。

（4）固化。在完成热熔结环氧粉末涂料喷涂施工后，可以利用管道余热，促使涂料粉末固化。在充分固化后，还需要在石油管道表面淋水，这一施工过程也被形象地形象地称之为“淬火过程”。从喷涂结束到淬火这段时间即为热熔结环氧粉末涂料固化时间，要求这一时间在95s以上。

（5）检验。在完成石油管道热熔结环氧粉末涂料涂装施工后，还需要对涂装效果进行检验。检验分为两种方式，一是工艺评定检验，二是施工生产检验。前者检验目的是确保涂层材料涂装施工能够达到石油管道的防腐技术要求，主要检验的内容包括是否存在漏点、冲击、阴极剥离等问题。后者检验对象则是涂装施工工艺，检验内容包括涂层是否有漏点。如果发现漏点，需要做好标识，并及时落实修补措施。

4.2 聚氨酯泡沫保温管保温防腐施工工艺

在石油管道中，除了加强防腐，在一些寒冷地区，做好保温也非常重要。因此可以应用聚氨酯泡沫保温管施工工艺。在该施工工艺下，保温管可以直接在工厂车间中预制，整个保温防腐结构如下：内层为3LPE 防腐管道，管道中间层覆盖有硬质聚氨酯泡沫保温层，在管道最外层则涂装了高密度聚乙烯保护层。近年来，这种保温防腐结构在石油管道防腐中应用较为广泛。在实际进行施工过程中，应落实以下几点施工要点：

（1）防腐石油管道进管预热。先将管道通过进管输送至车间。在输送过程中，采用中频电磁涡流进行预热，预热温度范围控制在45～65℃内。为了保障预热温度的准确性，在预热期间，要求施工人员采用红外线测温枪实时监控预热温度的变化。

（2）乙烯外护管生产。生产材料以聚乙烯专用料为主。将该材料放入自动上料机，然后由该设备将聚乙烯颗粒料抽至挤出机加热料仓内。先完成材料预热，再将材料输送至挤出机内部，然后通过搅拌挤出，再经真空定径、冷却、牵引等工序，即可完成聚乙烯外护管的生产。在整个生产过程中，要求施工技术人员实时监控挤出机的生产参数，保障生产质量。

（3）直管保温。将防腐管与聚乙烯外护管同时放在顶管车床之上，然后有车床将防腐管顶进外护管内。在整个顶进操作过程中，要求施工人员在每顶进一段距离后，选择在防腐管外安装一组支撑模块，确保顶进质量。

（4）发泡操作。防腐管在完成穿管后，需要利用发泡车床完成发泡操作，促使内层防腐管与外层保温管组成一个整体。在这一过程中，需要由施工人员采用法兰将管道两端完成封堵，然后调整发泡平台倾斜角度，将液体异氰酸酯和聚乙烯多元醇进行高压混合，最后从管段端注入外护管与钢管之间。待充分发泡后，即可进行管段切割施工。

（5）管段切割施工。在切割时需要采用线位切割机。在防腐管两端，应注意预留一定的长度，保障切割的准确性，在完成切割后，还需要及时清理残留的聚氨酯泡沫。

（6）防水帽安装。在外护管两端安装防护帽，并采用喷枪进行加热，确保防水帽与防腐管端充分贴合，起到良好的防火效果。

5 总结

石油管道防腐是一项专业复杂的工作，为了提高石油管道防腐的效果，还需要深刻认识到当下管道中存在的各种腐蚀问题，并采用各种防腐技术策略加以应对。最后，还应从施工层面入手，加强对石油管道防腐施工工艺的应用，从而进一步提升石油管道防腐的效果，保障管道能够安全稳定地实现石油的输送。