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        關(guān)于輸油管道陰極保護(hù)防腐技術(shù)的探析

        2016-12-31 00:00:00王彥青肖劍烽
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年19期

        摘 要:現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,離不開石油,石油在社會(huì)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的作用越來(lái)越大,而輸油管道是否運(yùn)行良好,直接影響到石油的傳輸效果與質(zhì)量。管道防腐技術(shù)越來(lái)越受到重視,在近些年來(lái),管道技術(shù)與能力有了全面的提升,通過創(chuàng)新與發(fā)展,新的陽(yáng)極保護(hù)材料、強(qiáng)制電流儀器和防腐涂料等等新技術(shù)得到廣泛使用。文章主要通過對(duì)輸油管道陰極保護(hù)防腐技術(shù)的分析,全面論述了國(guó)內(nèi)外輸油管道防腐現(xiàn)狀和問題,進(jìn)一步提出了陽(yáng)極材料、強(qiáng)制電流法和附加涂層等措施。

        關(guān)鍵詞:管道;防腐;陰極保護(hù);材料

        前言

        經(jīng)濟(jì)建設(shè)不斷深入,石油開采和使用也不斷增加,我國(guó)輸油管道也得到了快速發(fā)展,管道數(shù)量不斷增加,跨國(guó)干線直接影響著國(guó)際國(guó)內(nèi)的用油質(zhì)量,為了保證管道運(yùn)行良好,防腐問題引起相關(guān)部門科研人員的重視。通過管道輸油是一種常見的原油運(yùn)輸方式,原油源源不斷的輸送到各地區(qū),為經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供強(qiáng)大動(dòng)力。近年來(lái),在管道運(yùn)行中,不斷出現(xiàn)事故,主要問題則出現(xiàn)在管道近觀到腐蝕影響,這種情況導(dǎo)致的管道問題占問題總量的三分之一。導(dǎo)致管道受到腐蝕的成因較多,多數(shù)是環(huán)境惡劣造成的,輸油管道在通過環(huán)境惡劣的區(qū)域,其周邊土壤性質(zhì)不同,多數(shù)是含鹽、含水,因?yàn)楣艿来嬖谝欢ǖ目紫?,土壤pH值就會(huì)對(duì)管道材料產(chǎn)生一定的影響,另外,管道原油還含有CO2、H2S等流態(tài)不同的液體,長(zhǎng)期使用后,也會(huì)在一定程度上導(dǎo)致管道腐蝕和破壞,影響石油傳輸效果。

        1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

        腐蝕能夠嚴(yán)重破壞管道,對(duì)石油傳輸產(chǎn)生巨大的危害。腐蝕主要是因?yàn)榻饘偎幁h(huán)境導(dǎo)致的,環(huán)境存在導(dǎo)電現(xiàn)象,在長(zhǎng)期使用中,會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng),這就是通常所說的破壞性侵蝕。那么,在管道使用過程中,產(chǎn)生腐蝕的成因較多,通過歸納成因主要表現(xiàn)如下:一是管道自身性質(zhì)原因。管道的材質(zhì)是關(guān)鍵,不同的材質(zhì)會(huì)產(chǎn)生不同程度的腐蝕,管道選料非常重要,不同的材質(zhì)在不同的環(huán)境下,也會(huì)出現(xiàn)不同的影響。二是所處土壤環(huán)境的原因。不同的環(huán)境會(huì)出現(xiàn)不同的土壤,土壤對(duì)管道的影響也較大,由于地形不同,會(huì)出現(xiàn)土壤的潮濕現(xiàn)象,如果管道處在懸空狀態(tài),則在應(yīng)力腐蝕下出現(xiàn)嚴(yán)重影響,導(dǎo)致土壤電阻率不斷降低。三是施工不當(dāng)原因。由于施工技術(shù)與水平不同,在進(jìn)行施工時(shí),輸油管道深埋地下處理不當(dāng),有一些管道防腐層在安裝前就受到了一定程度的破壞,那么,在放入地下時(shí),在安裝過程中就出現(xiàn)了不合格管道,有一些施工單位和人員,責(zé)任心不強(qiáng),技術(shù)能力不夠,出現(xiàn)了違規(guī)操作問題,導(dǎo)致了管道應(yīng)力過分集中。當(dāng)前,國(guó)內(nèi)的陰極保護(hù)技術(shù)已經(jīng)被認(rèn)可與推廣,在較大范圍內(nèi)得到全面的應(yīng)用。從我國(guó)管道腐蝕保護(hù)率上看,國(guó)內(nèi)僅為78.3%,而在西方和歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家,陰極保護(hù)已經(jīng)進(jìn)入了規(guī)范化。

        2 陰極保護(hù)防腐技術(shù)

        陰極保護(hù)技術(shù)在近些年來(lái)不斷創(chuàng)新發(fā)展,其技術(shù)能力有了全面的提升,這項(xiàng)技術(shù)工作原理主要是在外加電流保護(hù)下的變壓器-整流器等電源運(yùn)轉(zhuǎn)模式,全面實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)數(shù)據(jù)采集與整理,做好綜合性的儲(chǔ)存、分析和應(yīng)用。

        2.1 犧牲陽(yáng)極法

        犧牲陽(yáng)極材料保護(hù)的方法,主要是用陽(yáng)極材料替換管道、設(shè)備金屬,把還原性非常好的金屬當(dāng)成陽(yáng)極,這樣就能和管道構(gòu)成良好的銜接,形成原電池,這樣在使用過程中,陽(yáng)極材料就會(huì)產(chǎn)生氧化,不斷減少和消耗,從而延長(zhǎng)了管道、設(shè)備年限,確保管道具備穩(wěn)定性。陽(yáng)極材料較為廣泛,主要由陽(yáng)極和輔助陽(yáng)極材料構(gòu)成,當(dāng)前,先進(jìn)的技術(shù)較多,常用的陽(yáng)極材料主要是Mg-Mn、Mg-Al、Zn-Sn、Zn-Hg和AI-Zn-In合金等;很多材料都可以用做輔助陽(yáng)極材料,最新的主要是氧化鐵、鋁銀合金、鍍鉑鈦、混合金屬氧化物等。不同的材料有不同的功能,其中,合金里面鎂的密度較少、電位比較低、極化效率小,非常適合土壤內(nèi)工作;鋅合金陽(yáng)極腐蝕程度弱、極化效率高、壽命比較長(zhǎng),一般是用于酸性和堿性土壤;鋁電位處于鎂和鋅間,表面易鈍化,通常與Zn-Al、Al-Hg合金形式起到作用。雖然陽(yáng)極材料不斷更新改善,但是從整體上看,陽(yáng)極材料還有一定的弊端無(wú)法得到有效解決,主要表現(xiàn)是:自身調(diào)節(jié)能力不足;特殊環(huán)境出現(xiàn)極性逆轉(zhuǎn);輔助陽(yáng)極氣阻值略高;屏蔽時(shí)會(huì)影響陰極保護(hù)。

        2.2 強(qiáng)制電流法

        這種方法主要是利用恒電位儀起到作用,讓電流一次性通過陽(yáng)極,進(jìn)入到管道并速出土壤,產(chǎn)生流動(dòng)進(jìn)入到金屬管道內(nèi),然后,再由連接到管道的陰極電路形成強(qiáng)大的匯流,推動(dòng)到恒電位儀處,這樣就會(huì)使數(shù)值出現(xiàn)一定的變動(dòng),電位穩(wěn)定到控制電位范圍之內(nèi),確保通電點(diǎn)電位穩(wěn)定不產(chǎn)生大的變動(dòng),這樣才能起到改變陰極電位的作用,從而實(shí)現(xiàn)了陰極保護(hù)功能。通過強(qiáng)制電流法能夠產(chǎn)生巨大的保護(hù)電流,這種方式保護(hù)距離較長(zhǎng)、方便調(diào)節(jié)電流及電壓,所以在許多地方均能得到利用,使用范圍非常廣泛,這類方法適用長(zhǎng)輸油管道和管地電位變化超越犧牲陽(yáng)極保護(hù)能力的情況,能起到良好的保護(hù)作用。強(qiáng)制電流法主要是指外加電流對(duì)金屬極化曲線形成改變,這樣通過系統(tǒng)分析,達(dá)到降低電化學(xué)腐蝕的良好效果,這種方法較為復(fù)雜,操作起來(lái)較難把握,特別是與陽(yáng)極材料相比,需要嚴(yán)格的進(jìn)行控制才能起到良好效果。要想完全實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù),需要注意如下幾個(gè)方面:對(duì)電壓做好介定;保證回路電阻定量分析;輔助陽(yáng)極個(gè)材料、距離等參數(shù)做好控制;科學(xué)選定好參比電極。強(qiáng)制電流法具備較明顯的優(yōu)勢(shì),任何情況均可使用,對(duì)電壓變化形成可調(diào);土壤電阻率對(duì)其無(wú)法形成較大的影響與限制;測(cè)試位置在進(jìn)行設(shè)置時(shí)數(shù)量不多、測(cè)試儀安裝起來(lái)非常方便快捷。

        2.3 附加絕緣層

        輸油管道防腐是一項(xiàng)長(zhǎng)期工程,需要不斷研究與探索,以上兩種方法是常用方法,在此基礎(chǔ)上,通過對(duì)犧牲陽(yáng)極和強(qiáng)制電流法的創(chuàng)新,研究出了一種新型方法,主要是通過對(duì)管道表面熱處理、增加防腐涂層等方式,使防腐效果達(dá)到最好的效果,這種方式就是附加法。所以說,要想達(dá)到完美的防腐作用,就一定要科學(xué)合理的選擇使用防腐涂層,如果選用不當(dāng),不但不會(huì)達(dá)到防腐效果,而且還會(huì)導(dǎo)致管道表面腐蝕加劇的現(xiàn)象,嚴(yán)重的則會(huì)誘發(fā)另外的腐蝕,在進(jìn)行施工操作中,要嚴(yán)格技術(shù)管理,不能出現(xiàn)涂層施工不當(dāng)?shù)膯栴},否則會(huì)重疊整體的防腐效果。如果在傳輸過程中,管道外表面是干燥的,則不會(huì)出現(xiàn)電化學(xué)反應(yīng),這樣的環(huán)境就很難出現(xiàn)腐蝕的問題。涂漆防腐主要原理就是利用良性涂料進(jìn)行外涂,把現(xiàn)有的管線與土壤進(jìn)行隔離,通過陰極保護(hù)避免出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。這個(gè)過程中,涂層材料是關(guān)鍵,漆膜保護(hù)層管道表面與電解液發(fā)生接觸,漆膜對(duì)應(yīng)金屬就是第一個(gè)被腐蝕的,只有全面避開管道表面腐蝕,才能起到陰極保護(hù)的作用。在進(jìn)行管道保護(hù)時(shí),需要注意如下幾個(gè)問題:一是不能把含鋅類涂層用到奧氏體不銹鋼設(shè)備上,不但達(dá)不到效果,還會(huì)破壞原有表面;二是含鋅涂層鋅含量要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,如果不合格,則起到陰極保護(hù)作用;三是聚氨脂涂層在表面光滑的管道進(jìn)行外涂,避免對(duì)多孔、粗糙管道表面外涂,起不到效果;四是土壤酸堿性、含水量、原油性質(zhì)均對(duì)保護(hù)效果有影響,只有通過對(duì)不同問題的具體分析,才能選擇使用更加合適的涂層材料。

        3 結(jié)束語(yǔ)

        選擇陰極保護(hù)時(shí),一定要進(jìn)行綜合考慮,理論與實(shí)踐結(jié)合得出如下結(jié)論:一是材料腐蝕機(jī)理和管道材料要不斷研究,使腐蝕計(jì)算模型更加精準(zhǔn),定量、定點(diǎn)防腐;二是根據(jù)環(huán)境的不同,需要注意電流大小、測(cè)試距離,避免出現(xiàn)大的測(cè)試誤差;三是深埋的輸油管道,一定要使用外加防腐絕緣層和陰極保護(hù)法聯(lián)合的方式;四是管道從施工到防腐需要從整體把握,科學(xué)設(shè)計(jì)防腐方案全面降低損失。

        參考文獻(xiàn)

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