談石油埋地管道腐蝕問題防范
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我國(guó)石油與天然氣的運(yùn)輸主要由集輸管網(wǎng)和長(zhǎng)輸管網(wǎng)的油氣管道網(wǎng)運(yùn)輸，因?yàn)楣艿肋\(yùn)輸不但最經(jīng)濟(jì)并且最高效，有著不可替代的位置。我國(guó)的油氣管道大部分為埋地金屬管道，由于長(zhǎng)期在地下，受到地形復(fù)雜、土壤性質(zhì)、各種自然災(zāi)害以及管道老化的影響，都會(huì)導(dǎo)致管線事故幾率增加，甚至管道報(bào)廢。管線事故對(duì)于經(jīng)濟(jì)和資源都是巨大的損失及消耗。在我國(guó)，因?yàn)榻饘俟艿栏g而引發(fā)的事故與災(zāi)害約占30%。所以，要積極的探索關(guān)于石油埋地管道腐蝕中的問題與防范措施，提出有針對(duì)性的解決策略，以及對(duì)管道腐蝕防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行定時(shí)檢測(cè)與改進(jìn)，從而降低事故發(fā)生概率來加長(zhǎng)管線使用壽命。
1石油埋地管道的影響因素
1.1土壤性質(zhì)因素
絕大部分管道都是金屬材質(zhì)，在土壤中的埋設(shè)會(huì)因?yàn)橥寥佬再|(zhì)因素而導(dǎo)致腐蝕問題的出現(xiàn)。因?yàn)橥寥乐写嬖诓煌慕鹣嘟Y(jié)構(gòu)，制成管道的金屬材料十分容易與土壤中不同的金相結(jié)構(gòu)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而出現(xiàn)腐蝕性電流和電解質(zhì)等情況，隨著時(shí)間累積更加重了其土壤腐蝕的惡化。一般埋在土壤中的管道外壁會(huì)加以防腐處理，但是由于管道是不停運(yùn)轉(zhuǎn)的，日積月累外壁的防腐物質(zhì)會(huì)不斷與土壤融合或者出現(xiàn)脫離等現(xiàn)象。這會(huì)加重破壞外壁防腐層的防腐保護(hù)，最后導(dǎo)致石油埋地管道外壁與在土壤中的腐蝕性物質(zhì)相互接觸，從而造成管道腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)。
1.2溫度因素
石油管道中流動(dòng)的介質(zhì)產(chǎn)生溫度的變化也同樣會(huì)影響腐蝕情況的輕重，管道外部的溫度隨著一年四季外界溫度的變化而不同。在長(zhǎng)時(shí)間暴曬下石油管道外部環(huán)境的溫度會(huì)升高的時(shí)候，溫度較高的管道部分腐蝕速率將加快，所以為了減少溫度對(duì)管道腐蝕的影響。一般的方法是會(huì)將管道的埋設(shè)繼續(xù)加深來提高管道的使用安全，防止腐蝕的現(xiàn)象。
1.3微生物腐蝕
微生物腐蝕是存在于石油埋地管道中非常普遍的一種電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象，即由于因?yàn)槲⑸镉绊懙母g及微生物產(chǎn)生的腐蝕。本質(zhì)是因?yàn)槁裼诘叵碌奶烊粴夤艿琅c管道內(nèi)的微生物之間長(zhǎng)期產(chǎn)生直接接觸，從而管道內(nèi)外壁之間產(chǎn)生一定的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致腐蝕現(xiàn)象的形成。根據(jù)調(diào)查，每年因?yàn)槲⑸锔g石油埋地管道都會(huì)損失較大的經(jīng)濟(jì)效益，因此加強(qiáng)對(duì)于微生物的防范已經(jīng)是亟待解決的問題。
1.4油氣腐蝕
在管道使用時(shí)間不斷的增加下，一定會(huì)使管道老化更容易受到腐蝕。流動(dòng)在石油埋地管道中的介質(zhì)或多或少會(huì)存在著相應(yīng)的腐蝕性。當(dāng)然在時(shí)間較短的范圍內(nèi)并不會(huì)嚴(yán)重腐蝕管道造成損害，但隨著使用時(shí)間逐日遞增，內(nèi)流動(dòng)在石油埋地管道中的介質(zhì)依然對(duì)石油埋地管道所發(fā)生的腐蝕程度會(huì)漸漸加深［1］。石油介質(zhì)中的部分硫化合物本身性質(zhì)也具有腐蝕性，比如H2S，與水接觸后的H2S氣體具有很強(qiáng)的腐蝕性，很可能對(duì)金屬管道造成腐蝕。硫化合物在含量少的情況下并不容易腐蝕管道，但是隨著時(shí)間積累，硫化物逐漸變多，在一直接觸的情況下會(huì)腐蝕管道內(nèi)壁，進(jìn)而使得腐蝕程度大大加深。
2石油埋地管道腐蝕的危害影響
2.1經(jīng)濟(jì)影響
在經(jīng)濟(jì)效益方面，石油埋地管道腐蝕的問題都會(huì)帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失。腐蝕現(xiàn)象在石油埋地管道很多區(qū)域出現(xiàn)的時(shí)候，就需要相關(guān)工作人員進(jìn)行對(duì)管道的維護(hù)，從而使得在管道方面后期的成本大大上升，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益縮減。更嚴(yán)重的情況是腐蝕一直積累在石油埋地管道中到達(dá)嚴(yán)重的程度時(shí)，將使得管道直接發(fā)生泄漏，這種情況則會(huì)直接造成額外且數(shù)目較大的損失［1］。埋地管道泄漏現(xiàn)象給很多各地區(qū)的企業(yè)都直接帶來了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。
2.2安全影響
在開發(fā)和輸送石油的工作環(huán)節(jié)一直都存在著很高的危險(xiǎn)性。因?yàn)槭途哂锌扇夹?，?dāng)石油埋地管道腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)而導(dǎo)致管道使用安全大幅度下降，會(huì)無法保障周邊區(qū)域的人員安全性。如果發(fā)生管道泄漏的面積大，很可能會(huì)導(dǎo)致更嚴(yán)重的事故災(zāi)害。這些事故災(zāi)害都會(huì)嚴(yán)重地威脅到石油埋地管道周圍片區(qū)的生命和財(cái)產(chǎn)的安全。
2.3環(huán)境影響
石油作為一種普及應(yīng)用于生活的能源，在現(xiàn)代化建設(shè)和發(fā)展中有著重要的地位。因?yàn)槭唾Y源自身的屬性的原因，如果石油埋地管道腐蝕現(xiàn)象嚴(yán)重的時(shí)候引發(fā)管道泄漏，其中的有害物質(zhì)必然會(huì)對(duì)周邊的動(dòng)植物及環(huán)境造成嚴(yán)重的惡劣影響。
3石油埋地管道腐蝕防范
3.1涂刷防腐層
對(duì)于埋地管道防腐最基本且必須采取的防范是對(duì)管道進(jìn)行開展防腐層的涂刷或噴涂工作。在管道進(jìn)行完涂刷防腐材料之后，防腐材料通過固化所形成能起到隔離作用、絕緣作用、附著作用的保護(hù)膜，大大提高石油埋地管道的使用時(shí)間，確保油氣資源可以得到安全且穩(wěn)定的傳輸。防腐層的材料有許多種，但都首先得滿足能與金屬有很好的黏接性，絕緣電的能力好，必須要防水同時(shí)防腐材料的化學(xué)穩(wěn)定性較高，考慮到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方面，同樣要確保防腐層的材料易修復(fù)，施工操作簡(jiǎn)單和低成本價(jià)格的要求［2］。目前使用的埋地石油管道的外防腐層基本是有機(jī)材料，種類較多有石油瀝青防腐涂層、聚乙烯防腐層、聚乙烯膠黏帶防腐層、聚氨酯泡沫防腐保溫層和熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層等種類。
3.2緩蝕劑技術(shù)
緩蝕劑普遍用于傳輸流體類物質(zhì)的管道中，也取得了不錯(cuò)的應(yīng)用成效。使用緩蝕劑的作用是可以極大程度上使管道內(nèi)壁腐蝕速率變低，緩解油氣介質(zhì)對(duì)于管道內(nèi)壁的腐蝕，延長(zhǎng)管道使用的安全使用時(shí)間。在實(shí)際工作過程中，緩蝕劑盡管可以保護(hù)管道內(nèi)層，但是難以保護(hù)到管道的外層，所以還需將外層防腐涂層等技術(shù)與內(nèi)層防腐技術(shù)相輔相成的使用來提升管道整體的防腐能力，有助于延長(zhǎng)管道的安全使用時(shí)長(zhǎng)，避免腐蝕問題的出現(xiàn)。想要使緩蝕劑與管道內(nèi)壁充分接觸，發(fā)揮更高的作用，可在緩蝕劑中加入阻垢劑和殺菌劑，并且定期清洗管道中的沉積物。
3.3陰極保護(hù)
陰極保護(hù)法有兩種最主要的方法。首先是犧牲陽極法。犧牲陽極法是將被保護(hù)金屬與一種電位更負(fù)的金屬材料或合金相連接起來，在被保護(hù)金屬與電位更負(fù)的金屬材料形成的“電池”中，被保護(hù)金屬為陰極，電位更負(fù)的金屬材料則為陽極被優(yōu)先腐蝕從而能有效對(duì)被保護(hù)金屬的保護(hù)，多用于短距離且分散的管道。然后是強(qiáng)制電流法，強(qiáng)制電流法是把被保護(hù)金屬與外加電源的負(fù)極連接在一起，把另一輔助陽極接到外加電源的正極，利用外部的陰極電流在管道和輔助陽極間形成較大的電位差，進(jìn)行陰極極化的方法，保護(hù)原理是:外部電源通過輔助陽極將電流提供給被保護(hù)金屬，使被保護(hù)金屬在地下為陰極，使被保護(hù)金屬不發(fā)生氧化反應(yīng)，避免被保護(hù)金屬的腐蝕，多用于長(zhǎng)距離且被保護(hù)面積大的情況［3］。
3.4采用新型管材
聚乙烯管材是管道材料應(yīng)用最廣泛的材料之一，但是聚乙烯管材的受壓能力較差，受壓力影響聚乙烯管材的使用限制。材料為強(qiáng)力聚乙烯管材和加內(nèi)襯鋼管發(fā)展前景的較好。對(duì)于強(qiáng)力聚乙烯管，不但能保護(hù)管道的內(nèi)部，而且能將外殼一起結(jié)合。管道外部使用玻璃鋼加工，在管道的內(nèi)部用金屬材料通過對(duì)聚乙烯管對(duì)管材進(jìn)行加厚。如果條件允許，可普及運(yùn)用新型管材，如玻璃鋼管道、塑料管材等。這樣能夠大大提高管道的安全使用時(shí)間。
3.5提高管道焊接質(zhì)量
在鋪建石油埋地管線的任務(wù)下，存在著較多的管道焊接方面的任務(wù)。而管道焊接工作的不規(guī)范，將出現(xiàn)瑕疵。焊接區(qū)域所出現(xiàn)的瑕疵可能會(huì)優(yōu)先被腐蝕，使得腐蝕現(xiàn)象在管道的瑕疵區(qū)域內(nèi)速率加快。因此，需要提升工作人員的焊接水平，在焊接管道的過程中提高對(duì)焊接的質(zhì)量要求。
4腐蝕監(jiān)測(cè)
4.1環(huán)境腐蝕性檢測(cè)
針對(duì)埋地石油管道的環(huán)境腐蝕檢測(cè)。首先是土壤腐蝕檢測(cè)，在檢測(cè)土壤腐蝕性的時(shí)候，首要工作是要求確定土壤腐蝕性的參數(shù)，找出合適的測(cè)量方法，最后得出能夠適用的土壤腐蝕在不同材料埋地石油管道上特點(diǎn)的規(guī)律。然后是雜散電流腐蝕檢測(cè)，在檢測(cè)雜散電流腐蝕性中，一般用測(cè)量石油埋地管道對(duì)地電位的偏移量，測(cè)量石油埋地管道附近土壤中的電位梯度來識(shí)別雜散電流的腐蝕影響。
4.2外防腐層檢測(cè)
外防腐層破損檢測(cè)技術(shù)有交流電流衰減技術(shù)、密間隔電位測(cè)試、人體電容法、直流電流電壓法、直流電位梯度法等。當(dāng)下需要解決的首要任務(wù)是外防腐層剝離的檢測(cè)。針對(duì)外防腐層的絕緣電阻率、破損情況、外防腐層厚度、粘結(jié)力檢測(cè)評(píng)價(jià)方面，主要有RD－PCM400、SL管線探測(cè)儀、膜層測(cè)厚儀等。一般用直流電位梯度法與智能雜散電流檢測(cè)儀(SCM)綜合檢測(cè)對(duì)于外防腐層破損點(diǎn)大小與嚴(yán)重程度。
4.3陰極保護(hù)系統(tǒng)檢測(cè)
在檢測(cè)陰極保護(hù)系統(tǒng)情況中，首先測(cè)量管地電位，然后測(cè)量管道沿線電位分布。管地電位測(cè)量在于分析和消除IR降誤差取得管道真實(shí)保護(hù)電位，采取密間隔斷電法(CIS)［4］。
4.4環(huán)境應(yīng)力腐蝕開裂檢測(cè)
環(huán)境應(yīng)力腐蝕開裂是很難預(yù)知的，是極其嚴(yán)重的腐蝕災(zāi)害?，F(xiàn)階段可以確定環(huán)境應(yīng)力腐蝕開裂的土壤環(huán)境有兩種，第一是高pH值環(huán)境應(yīng)力腐蝕開裂，第二是近中性pH值環(huán)境應(yīng)力腐蝕開裂。環(huán)境應(yīng)力腐蝕開裂的發(fā)生有關(guān)于實(shí)際土壤，需要對(duì)我國(guó)實(shí)際土壤環(huán)境進(jìn)行調(diào)研。
4.5管道管體腐蝕檢測(cè)技術(shù)
管道管體腐蝕檢測(cè)基本分三種，首先可以用內(nèi)腐蝕預(yù)檢測(cè)技術(shù)，然后也可以用智能內(nèi)檢測(cè)技術(shù)最后是管道腐蝕外檢測(cè)技術(shù)。局部腐蝕現(xiàn)象多出現(xiàn)于石油管道內(nèi)腐蝕，因?yàn)榫植扛g所在區(qū)域由輸送流體自身的性質(zhì)、管件的尺寸結(jié)構(gòu)和精確位置流體的流速等所產(chǎn)生相對(duì)的規(guī)律性，所以一般分析石油管道中出現(xiàn)的沖蝕規(guī)律去確定管道的穩(wěn)定性較低的位置。管道外腐蝕檢測(cè)大多就是常規(guī)的無損檢測(cè)方法。
4.6管道腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)
對(duì)于存在差別的腐蝕環(huán)境，有各種對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)管道腐蝕技術(shù)。我國(guó)在初期使用的是掛片失重法來檢測(cè)土壤中的腐蝕情況，但掛片失重法的檢測(cè)周期太長(zhǎng)，需要大量的材料，對(duì)時(shí)間和人力都是很大的消耗，不易發(fā)現(xiàn)掛片在土壤中具體時(shí)間段的腐蝕變化。近代為了提高腐蝕監(jiān)測(cè)的效率更快發(fā)現(xiàn)腐蝕造成的危害，便發(fā)展了許多實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)，如超聲波法、電阻法、電偶法、聲發(fā)射法、射線技術(shù)等［5］。
5結(jié)語
在現(xiàn)展中，石油一直扮演必不可缺的角色。在石油供給量不斷增加的情況下，管道也隨之變多。首要任務(wù)就是處理好如何防范管道腐蝕。使用陰極保護(hù)的方法是現(xiàn)如今所使用方法中一直認(rèn)為是效果極佳的保護(hù)方法并且在埋地管道的腐蝕保護(hù)上普及應(yīng)用;在石油埋地管道的內(nèi)外表面進(jìn)行涂刷或噴涂防腐涂層的工作，如果能再配合陰極保護(hù)法將很大程度上能夠延長(zhǎng)管道的使用時(shí)間。最后如果能夠及時(shí)的檢測(cè)，使用更數(shù)字化、智能化的方法去實(shí)時(shí)監(jiān)控，就可以使得管線更加安全可靠。
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作者：張亞楠 單位：西安石油大學(xué)
