浅谈油气运输管道腐蚀及防护.doc

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资源描述

1、浅谈油气运输管道腐蚀及防护摘要 随着社会的不断进步和发展,我国多数油气输送管道已进入“中老年期” ,到了事故多发阶段,对于新建管道的防腐问题更要特别重视。本文主要分析了几种常见大型油气长输管道的腐蚀原因及相应防护措施。 关键词 油气管道 现状腐蚀原因防护措施 中图分类号: P641.4+62 文献标识码:A 文章编号: 随着西气东输、陕京二线、忠武线、中俄输气管道、土库曼斯坦和西伯利亚至中国的输气管道等管道工程以及川气东送等管线的相继建成、建设,我国油气输送管道业进入了快速发展时期。统计资料表明,腐蚀因素是管道发生事故的主要原因,占事故总数的 70 901。目前,我国多数油气输送管道已进入“中

2、老年期” ,到了事故多发阶段,对于新建管道的防腐问题更要特别重视。尽早准确地发现管道腐蚀出现的区域、时间及破损状况,通过管道腐蚀检测评价技术理论及工程事例来对管道的运行、维修和更换方案,提供理论依据,对石油管道的腐蚀治理具有很大意义。 1 海洋管道腐蚀及防护问题 1.1 我国海洋管道的现状 目前海洋管道分为:跨海供水管道、采油的输油管道、深海排污管道等。由于海洋潮汐流动的不稳定性,对管道的自体强度要求较高。以上几类管道中,输油管道的防腐等级最高,它采用的是目前防腐界普遍采用的 3PE 防腐。含 3 层结构,喷砂除锈后喷涂环氧粉末,然后涂共聚物胶,再缠 PE 带,其中的共聚物胶会与环氧涂层和 P

3、E 带发生化学反应,使 3 层材料融为一体。 海洋供水管道大多也采用 3PE 防腐,内涂环氧类瓷漆或采用水泥沙浆防腐。近年来,为保护近海环境,国家规定污水一定要深海排放。排海管道的大幅延长,使腐蚀更换的费用大幅增加。大幅提高污水排海管道的防腐等级已极为重要。 1.2 防腐新技术应用 1.2.1 聚脲做海洋管道外防腐 采用聚脲做海洋管道外防腐是目前首选的最佳方案,主要优点有: a 耐酸碱腐蚀性能优越; b 耐撞击强度高; c 整体性好,全线无接口; d, 操作方便,可现场施工及修补;e 自体有独立承压能力,2 mm 厚涂层独承压可达 1O kg 以上。 1.22 海洋管道内防腐 选用高质量的钢塑

4、复合管,根据输送介质和耐温要求设计钢管内涂层,是目前海洋管道内防腐的最好选择。氯黄化聚乙稀和氟碳类聚乙稀有着良好的耐温、耐油性能,可考虑在海洋输油管道上应用。特别是钢塑复合管单面焊接、双面成型技术的出现,解决了钢塑复合管不能焊接连接的技术难题。 2 埋地输油管道的腐蚀及防护 2.1 管道腐蚀的主要原因 地下金属管道按腐蚀部位不同可分为内壁腐蚀和外壁腐蚀。内腐蚀是输送介质中的水在内壁生成水膜,形成原电池腐蚀条件所发生的电化学腐蚀;外壁腐蚀主要是硫化氢和一氧化碳与金属发生反应,引起化学腐蚀。一般情况下化学腐蚀和电化学腐蚀同时存在,也可能存在一种 2。2.1.1 电化学腐蚀 金属管道与含有水分的大气

5、、土壤、湖泊、海洋接触,这些介质中含有 SO:、HC1、NaC1 及灰尘,它们都是不同浓度的电解质溶液。金属本身含有杂质,由于铁元素和杂质元素的电位不同,当钢铁暴露于潮湿空气中,由于表面吸附作用,使铁表面上覆盖一层极薄的水膜。水的电离度虽小,但仍能电离成 H 离子和 OH 一离子。在酸性介质的大气环境中,H 的数量由于水中溶解了一氧化碳和二氧化硫等气体而增加。因此,铁和杂质就好像放在含有等离子的溶液中一样,形成原电池。铁为阳极,杂质为阴极。Fe(OH)2:被空气中的氧气氧化为 Fe(OH)3,及其脱水产物,是红褐色铁锈的主要成分。该腐蚀实际上是在酸性较强的情况下进行的3。 2.1.2 化学腐蚀

6、 金属裸露在空气中,与空气中的等接触时,在金属表面上生成相应的化合物。通常金属在常温和干燥的空气里并不腐蚀。但在高温下就容易被氧化,生成一层氧化皮(由组成),还会发生脱碳现象。此外,在油品中含有多种形式的有机硫化物,它们对金属输油管道也会产生化学腐蚀。这几种腐蚀以二氧化碳腐蚀对管道的影响最为严重,它的特征是管道的局部产生点蚀、藓状腐蚀和台面状腐蚀,其中,台面状腐蚀是腐蚀过程最严重的。 2.2 常用腐蚀防护技术 2.2.1 内腐蚀防护措施 在油气田生产中,对内腐蚀主要采用以下防护措施: (1)根据不同介质和使用条件,选用合适的金属材料。如在含硫化氢及二氧化碳的介质中选用耐腐蚀合金钢 N 一 80

7、、13Cr 等4。 (2)选用合适的非金属材料(如玻璃钢衬里及玻璃钢管线)及防腐层。 (3)介质处理。去除介质中促进腐蚀的有害成分,调节介质的 pH 值,降低介质的含水率等,以降低介质的腐蚀性。 (4)添加化学药剂。在介质中添加少量阻止或减缓金属腐蚀的物质,如缓蚀剂、阻垢剂等,减少介质对金属的腐蚀。 (5)合理的防腐蚀设计及改进生产工艺流程,以减轻或防止金属的腐蚀。 2.2.2 外腐蚀防护措施 外防腐层一般分为普通级和加强级,有些防腐层也有特加强级。选择防腐层应根据土壤的腐蚀性、相关环境腐蚀因素、管道运行参数以及管道使用寿命等来确定。场、站、库内埋地管道以及穿越铁路、公路、江河、湖泊的管道均应

8、采用加强级防腐。对于长输管线及集气干线一般应采用防腐层与阴极保护联合的保护。对于土壤腐蚀性等条件恶劣的地区,可选用煤焦油沥青、环氧煤沥青涂料、两层聚乙烯、三层聚乙烯等防腐层5。 3 燃气管道腐蚀情况分析研究 3.1、腐蚀原因 输送燃气的钢管按其腐蚀部位分为内壁腐蚀和外壁腐蚀。 1 内壁腐蚀水在管道内壁生成一层亲水膜,形成原电池腐蚀的条件,产生电化学腐蚀。由于输送的燃气中可能含有硫化氢。二氧化碳氧硫化物或其它腐蚀性化合物直接和金属起作用,引起化学腐蚀。内壁防腐的根本措施是将燃气净化,使其杂质含量达到允许值以下。还可以在管道内用合成树脂或环氧树脂等作内涂层,可防止管道内壁的腐蚀。 2 外壁腐蚀架空

9、或埋地钢管都会发生外壁腐蚀。埋地钢管的化学腐蚀是全面性的腐蚀,管壁厚度的减薄是均匀的。所以化学腐蚀的危害性不大。而造成钢管表面出现凹穴,以至穿孔的主要原因来自电化学腐蚀,其次杂散电流。土壤中微生物细菌对钢管的腐蚀作用也不可忽视。 3.2 防腐方法 1采用耐腐蚀的管材,如铸铁管。塑料管或其他非金属管道。 2增加埋地钢管和土壤之间的过度电阻,减小腐蚀电,如采用防绝缘层使电阻增大,在局部段采用地沟敷设或非金属套管等方法。 3采用电保护法。一般与绝缘层防腐法相结合同时采用,以减小电流的消耗。 根据电化学腐蚀原理,阴极保护站直流电源的正极与接地阳极连接,负极与被保护的管道连接。外加电流从电源正极通过导线

10、流向接地阳极,直流电由接地阳极经土壤流人被保护的管道,再从管道经导线流回负极。这样使整个管道成为阴极,而与接地阳极成为腐蚀电池,使接地阳极不断受到腐蚀。 参考文献 1徐海军石油管道腐蚀检测评价技术研究西安石油大学机械工程学院,西安 71006 焊管第 31 卷第 1 期2008 年 1 月 2洪乃丰一桩惊动世界的腐蚀事例C2006 年山东石油学会第四届腐蚀与防护技术学术交流会论文集山东:胜利油田腐蚀与防护研究所,2006:160162 3 De Raad J AComparison between ultrasonic and magnetic flux pigs for pipeline i

11、nspectionJPipes and pipelines International, l 98732(1): 7 l5 4 石油天燃气管道安全监督与管理暂行规定中华人民共和国国家经济贸易委员会第 1 7 号令,2000E6 He FengqiComputerized Ultrasonic Testing of MLC Capacitors by Impulse count method and image processing TechniqueC1 2th WCNDTAmsterdam ,1989:1599 一 l601 5何风岐宽频自动超声技术在管道检测机器人中应用,第八届全国无损检测新技术学术会议,大连:国家质检局特检中心,20029

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