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埋地石油集輸管道防腐蝕技術(shù)研究

2023-04-06 14:18白曉亮
全面腐蝕控制 2023年1期
關(guān)鍵詞:防腐蝕內(nèi)襯集輸

白曉亮

(大慶油田工程建設(shè)有限公司油田工程事業(yè)部,黑龍江 大慶 163000)

0 引言

埋地石油集輸管道作為石油輸送體系不可缺少的重要組成部分,由于長期處于地下埋置環(huán)境,加上所輸送的石油介質(zhì)中存在一定的腐蝕因子,使得集輸管道飽受腐蝕問題的困擾,在這樣的情況下,做好集輸管道的防腐蝕工作就顯得尤為重要。但就目前來看,國內(nèi)埋地石油集輸管道雖然采取了一定的防腐措施,但實(shí)際應(yīng)用效果有限,難以充分發(fā)揮防腐蝕作用,故而就埋地石油集輸管道的防腐蝕技術(shù)開展進(jìn)一步分析,是非常有必要的,這對(duì)解決集輸管道的腐蝕問題、提高集輸管道的使用壽命而言,有著非常積極的現(xiàn)實(shí)意義。

1 埋地石油集輸管道腐蝕原因分析

埋地石油集輸管道一般多為金屬材質(zhì)的管道,在其長期的石油輸送工作中,難免會(huì)出現(xiàn)一定的腐蝕問題,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成管道穿孔、破裂等,給石油輸送工作的正常進(jìn)行形成極大的干擾。而造成埋地石油集輸管道的原因比較復(fù)雜,從其來源上區(qū)分,可以將其分為兩個(gè)方面的原因:

1.1 埋地環(huán)境腐蝕

埋地環(huán)境腐蝕主要是由于管道所埋置土壤環(huán)境的不穩(wěn)定性,在其中一些腐蝕因子的作用下,而使得管道出現(xiàn)腐蝕問題。比如說土壤中微弱的電解質(zhì)溶液,與管道金屬構(gòu)成了原電池而發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成電化學(xué)腐蝕;土壤中所存在的硫酸鹽還原菌在其活動(dòng)影響下,產(chǎn)生硫化氫等酸性物質(zhì),與管道發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起腐蝕。此外,土壤中還有微弱雜散電流活動(dòng),通過管道時(shí)會(huì)產(chǎn)生電解作用,也會(huì)引發(fā)管道腐蝕問題[1]。

1.2 輸送介質(zhì)腐蝕

輸送介質(zhì)腐蝕主要是所輸送的石油中含有其它物質(zhì),在這些物質(zhì)的作用下而引起的管道腐蝕問題。眾所周知,石油伴生物中,以水的比重最高,這就使得所開采的石油中含有大量的水溶液,而其中所存在的氯化物、硫化氫、二氧化碳、微生物等能與埋地石油集輸管道發(fā)生反應(yīng),進(jìn)而產(chǎn)生腐蝕問題。輸送介質(zhì)所引發(fā)的腐蝕,從管道內(nèi)壁開始,使得管道內(nèi)壁變薄,而逐漸無法滿足石油集輸要求。

2 埋地石油集輸管道防腐技術(shù)分析

腐蝕問題的存在,嚴(yán)重制約了石油集輸管道應(yīng)有作用的實(shí)現(xiàn),為避免因集輸管道腐蝕而引起的石油泄漏問題發(fā)生,做好集輸管道的防腐工作就顯得尤為重要。

2.1 緩蝕劑防腐技術(shù)

緩蝕劑又被稱之為腐蝕抑制劑,其主要是通過制止反應(yīng)物達(dá)到金屬物質(zhì)表面的形式,來阻斷這部分化學(xué)反應(yīng),從而起到一定的防腐效果。緩蝕劑根據(jù)適用環(huán)境的不同,其使用類型也有所差別,從緩蝕劑自身的性質(zhì)上進(jìn)行區(qū)分,可以將其分為無機(jī)緩蝕劑和有機(jī)緩蝕劑兩大類,而后者在我國埋地石油集輸管道防腐中的應(yīng)用極為普遍。在埋地石油集輸管道中加入緩蝕劑,能夠抑制各類腐蝕因子的活動(dòng),減緩其對(duì)管道所形成的腐蝕作用,最終起到一定的防腐效果[2]。從適用性的角度上來看,緩蝕劑作用機(jī)理簡單,操作便捷,不受環(huán)境因素的限制作用,使得其防腐效果較為明顯,但同時(shí)緩蝕劑的適用也存在一定的弊端,其需要充分對(duì)集輸管道的腐蝕機(jī)理進(jìn)行分析,明確腐蝕因子,進(jìn)而才能對(duì)緩蝕劑的具體成分進(jìn)行確定,才能起到一定的防腐效果。而隨著石油開采作業(yè)的持續(xù)進(jìn)行,其伴生物成分也在逐漸變化,這極大的增加了緩蝕劑的應(yīng)用難度,需要大量的檢測(cè)和試驗(yàn)才能保證良好的效果。

2.2 襯管防腐技術(shù)

襯管防腐技術(shù)指的是在集輸管道內(nèi)部增加襯管,以隔絕腐蝕因子與集輸管道的直接接觸,從而起到一定的防腐效果。襯管防腐從其技術(shù)工藝上來看,可以將其分為穿插和翻襯兩種類型,其中前者指的是將高密度聚乙烯內(nèi)襯管,在牽引機(jī)的牽引作用下,將其穿插于集輸管道中,并通過內(nèi)襯管的記憶效應(yīng),促使其舒展開來,并與集輸管道內(nèi)壁緊密的結(jié)合,形成一層防腐層,實(shí)現(xiàn)對(duì)集輸管道的保護(hù)作用。而后者則是以浸透熱固性樹脂的纖維增強(qiáng)軟管作為內(nèi)襯材料,以液壓或者氣壓的方式,將其翻轉(zhuǎn)壓入集輸管道內(nèi)部,促使有浸透熱固性樹脂的一面,與管道內(nèi)壁緊密貼合,并通過加熱的方式促使熱固性樹脂固化,形成一層保護(hù)層,起到一定的防腐作用[3]。

襯管防腐技術(shù)不僅可以用以集輸管道防腐蝕,同時(shí)也可用以進(jìn)行管道的破損修復(fù),能有效對(duì)管道腐蝕問題進(jìn)行解決與處理。但這一防腐技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過程中,也存在一定的問題,其無法實(shí)現(xiàn)長距離的內(nèi)襯施工,這就導(dǎo)致了內(nèi)襯管道無法形成連續(xù)的保護(hù)層,而同時(shí)集輸管道采用法蘭進(jìn)行連接,內(nèi)襯層的存在容易在接口的部位形成壓邊、翻邊等問題,增加了操作難度。另外,由于襯管與集輸管道之間缺少硬性物理連接,使得其內(nèi)襯層一旦出現(xiàn)破損的問題,石油將滲透進(jìn)入夾層,使得內(nèi)襯管與集輸管道脫離,不僅會(huì)失去防腐效果,還容易造成一定的管道堵塞問題。

2.3 電化學(xué)防腐技術(shù)

電化學(xué)防腐技術(shù)又被稱之為陰極保護(hù)法,根據(jù)電化學(xué)有關(guān)原理可以得知,在原電池中,陰極是被保護(hù)的一極,陽極由于還原性更強(qiáng)而容易被氧化產(chǎn)生腐蝕,根據(jù)這一原理只需要將被保護(hù)的金屬作為陰極,就能很好的避免腐蝕問題的出現(xiàn),這就是電化學(xué)防腐技術(shù)。實(shí)際操作中,主要是將石油集輸管道作為陰極,實(shí)現(xiàn)保護(hù)作用,起到一定的防腐效果,包括以下兩種辦法。

2.3.1 犧牲陽極保護(hù)法

犧牲陽極保護(hù)法指的是選用一種還原性比較強(qiáng)的金屬或者合金,將其與集輸管道連接,構(gòu)成原電池,促使還原性比較強(qiáng)的金屬或合金作為陽極,發(fā)生氧化反應(yīng)而被消耗掉,而集輸管道作為陰極則被陽極釋放的電流所保護(hù),從而實(shí)現(xiàn)管道防腐蝕的目的。實(shí)際開展集輸管道防腐工作的時(shí)候,一般選用鋅及鋅合金、鎂及鎂合金等金屬或者合金材質(zhì),作為陽極材料被犧牲而產(chǎn)生保護(hù)作用[4]。其中鎂這種金屬的極化效率較低,電位為負(fù),但其發(fā)電量比較大,適合在土壤電阻率較高的地段進(jìn)行應(yīng)用。而鋅金屬的自我腐蝕能力較差,使用壽命較長,加上其電流效率高的優(yōu)勢(shì),使得其在酸堿性土壤中應(yīng)用較為普遍。鋁的電位序處于鎂和鋅之間,表面容易形成致密氧化膜而得到保護(hù),因此其多以鋁鋅合金等形式而進(jìn)行使用。

2.3.2 強(qiáng)制電流保護(hù)法

強(qiáng)制電流保護(hù)法指的是通過外部施加電流的方式,促使集輸管道作為陰極被極化,從而達(dá)到陰極保護(hù)的作用。強(qiáng)制電流保護(hù)法需要外部電源的參與,同時(shí)還需要輔助陽極的輔助作用,才能構(gòu)成完整的保護(hù)系統(tǒng),避免集輸管道被腐蝕。強(qiáng)制電流保護(hù)法由于外部電源的存在,使得其電流與電壓可以控制,能夠根據(jù)保護(hù)需要而輸出較大的電流,以起到更長距離的保護(hù)效果。強(qiáng)制電流保護(hù)法主要適用于長距離的集輸管道保護(hù),或者是土壤中存在較多的雜散電流,采用犧牲陽極保護(hù)法無法起到保護(hù)效果的情況下,可通過強(qiáng)制電流來對(duì)集輸管道進(jìn)行保護(hù),防止腐蝕問題的發(fā)生。輔助陽極有鋁、鋼材質(zhì)的可溶性陽極,也有鑄鐵、石墨材質(zhì)的微溶性陽極,同時(shí)還有鉑、鍍鉑類的不溶性陽極,實(shí)際應(yīng)用時(shí)要根據(jù)集輸管道保護(hù)的需要,和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際條件來進(jìn)行充分的考慮,選擇合適的輔助陽極[5]。

3 結(jié)語

綜上所述,埋地石油集輸管道在輸送石油方面發(fā)揮著非常重要的作用,而同時(shí)其也受到土壤環(huán)境腐蝕及輸送介質(zhì)腐蝕問題的困擾,為避免管道腐蝕問題的發(fā)生,而給石油輸送作業(yè)帶來不良影響,則勢(shì)必要做好集輸管道的防腐蝕工作。實(shí)際防腐工作中,可采取緩蝕劑防腐技術(shù)、襯管防腐技術(shù)、電化學(xué)防腐技術(shù)等技術(shù),來切實(shí)做好防腐工作,避免管道腐蝕問題的發(fā)生,促使石油埋地集輸管道應(yīng)有的作用得以實(shí)現(xiàn)。

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