談石油埋地管道腐蝕問題防范
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我國石油與天然氣的運(yùn)輸主要由集輸管網(wǎng)和長輸管網(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。我國的油氣管道大部分為埋地金屬管道，由于長期在地下，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。管線事故對于經(jīng)濟(jì)和資源都是巨大的損失及消耗。在我國，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，提出有針對性的解決策略，以及對管道腐蝕防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行定時(shí)檢測與改進(jìn)，從而降低事故發(fā)生概率來加長管線使用壽命。
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
對于埋地管道防腐最基本且必須采取的防范是對管道進(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)對于管道內(nèi)壁的腐蝕，延長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，有助于延長管道的安全使用時(shí)長，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聚乙烯管對管材進(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焊接的質(zhì)量要求。
4腐蝕監(jiān)測
4.1環(huán)境腐蝕性檢測
針對埋地石油管道的環(huán)境腐蝕檢測。首先是土壤腐蝕檢測，在檢測土壤腐蝕性的時(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，在檢測雜散電流腐蝕性中，一般用測量石油埋地管道對地電位的偏移量，測量石油埋地管道附近土壤中的電位梯度來識別雜散電流的腐蝕影響。
4.2外防腐層檢測
外防腐層破損檢測技術(shù)有交流電流衰減技術(shù)、密間隔電位測試、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。針對外防腐層的絕緣電阻率、破損情況、外防腐層厚度、粘結(jié)力檢測評價(jià)方面，主要有RD－PCM400、SL管線探測儀、膜層測厚儀等。一般用直流電位梯度法與智能雜散電流檢測儀(SCM)綜合檢測對于外防腐層破損點(diǎn)大小與嚴(yán)重程度。
4.3陰極保護(hù)系統(tǒng)檢測
在檢測陰極保護(hù)系統(tǒng)情況中，首先測量管地電位，然后測量管道沿線電位分布。管地電位測量在于分析和消除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
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。現(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，需要對我國實(shí)際土壤環(huán)境進(jìn)行調(diào)研。
4.5管道管體腐蝕檢測技術(shù)
管道管體腐蝕檢測基本分三種，首先可以用內(nèi)腐蝕預(yù)檢測技術(shù)，然后也可以用智能內(nèi)檢測技術(shù)最后是管道腐蝕外檢測技術(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。管道外腐蝕檢測大多就是常規(guī)的無損檢測方法。
4.6管道腐蝕監(jiān)測技術(shù)
對于存在差別的腐蝕環(huán)境，有各種對應(yīng)的監(jiān)測管道腐蝕技術(shù)。我國在初期使用的是掛片失重法來檢測土壤中的腐蝕情況，但掛片失重法的檢測周期太長，需要大量的材料，對時(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管道的使用時(shí)間。最后如果能夠及時(shí)的檢測，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。
參考文獻(xiàn):
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作者：張亞楠 單位：西安石油大學(xué)
