淦邦

摘要：油氣輸送是一項復(fù)雜且風(fēng)險極高的工程作業(yè)。與其他輸送介質(zhì)相比，油氣介質(zhì)具有易燃、易爆等特點，因此油氣輸送事故一旦發(fā)生，往往造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會后果。目前，油氣輸送的管道以鋼管為主，鋼管具有承載力大、可塑性好、便于焊接等優(yōu)點，但其最大的問題是耐腐蝕性差，腐蝕破壞已成為油氣管道的主要失效形式。對于油氣長輸管道來說，其服役環(huán)境更加復(fù)雜。鑒于此，本文對油氣長輸管道腐蝕與防護(hù)研究進(jìn)展進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：油氣長輸管道;腐蝕機(jī)理;影響因素;防護(hù)技術(shù)

引言

油氣管道工程和管理、管道防護(hù)技術(shù)的應(yīng)用是一項科學(xué)且嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ?，相關(guān)工作人員在開展管道防腐工作的同時，需要考慮多重因素影響，通過對實際防腐需求的科學(xué)分析，采取最恰當(dāng)?shù)墓艿婪栏夹g(shù)手段，加強(qiáng)施工質(zhì)量管理和日常監(jiān)測維護(hù)來保證管道運輸工作的順利開展，從而為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展及公眾日常生活提供便利。

1影響油氣管道腐蝕的關(guān)鍵因素

1.1環(huán)境因素

高強(qiáng)度油氣長輸管道腐蝕可以分成海水腐蝕、土壤腐蝕和大氣腐蝕三種，由于陸地管道大多數(shù)采用埋地敷設(shè)方式，所以土壤腐蝕成為影響管道運行安全的最主要因素。土壤環(huán)境對管道腐蝕造成影響的因素有pH值、溫度、微生物和二氧化碳濃度。

1.2管道運行參數(shù)

第一，油氣資源在管道內(nèi)的流動速度與管道腐蝕速度成正比。當(dāng)油氣資源流動速度加快，管道表面本身的腐蝕反應(yīng)物質(zhì)交換速度就會加快，而且還會阻止腐蝕保護(hù)膜的形成。研究數(shù)據(jù)表明，當(dāng)管道內(nèi)油氣處于靜止?fàn)顟B(tài)時管道腐蝕速率大約在0.002mm/a，但是當(dāng)流動速度變成0.742m/s以后，管道的腐蝕速率將至少增加2倍;當(dāng)流動速度變成1.484m/s后，腐蝕速度將增加10倍之多。而且當(dāng)油氣資源流動速度增加時，管道的腐蝕將從均勻腐蝕變?yōu)榫植啃愿g，當(dāng)油氣流動速度進(jìn)一步加快，管道腐蝕又會從局部腐蝕變成均勻腐蝕。第二，油氣管道使用的鋼材鋼級別越高，油氣運輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性就越好，油氣管道運輸量越大，管道的壓力越高，經(jīng)濟(jì)性也越好。但是，當(dāng)壓力通過大時管道腐蝕的速度就會產(chǎn)生變化，在極大的尤其壓力之下，管道裂紋將不斷擴(kuò)大，最終必然會產(chǎn)生十分嚴(yán)重的事故，所以對于管道運輸壓力的研究也很重要。第三，焊縫區(qū)因素。長輸管道連接采用焊接工藝，在焊接時因為鋼材要經(jīng)過相對復(fù)雜的處理，所以焊縫區(qū)力學(xué)性質(zhì)就會出現(xiàn)不均勻的變化。而在焊縫區(qū)域出現(xiàn)微小的缺陷，這些缺陷導(dǎo)致焊縫區(qū)域更容易被腐蝕，所以焊縫區(qū)也是導(dǎo)致管道油氣泄漏所在。

2管道防護(hù)技術(shù)的質(zhì)量控制措施

2.1外防腐技術(shù)

高強(qiáng)度油氣長輸管道外防腐技術(shù)主要包括兩種，即外涂層技術(shù)和陰極保護(hù)技術(shù)。首先，在油氣管道外表面敷設(shè)外涂層是防止管道外表面腐蝕的最有效方式。這是因為在增加外涂層以后，管道的表面就和周圍環(huán)境隔離開來，管道無法和空氣或土壤接觸，就不會受到土壤復(fù)雜介質(zhì)和空氣氧氣的影響。在采用外涂層技術(shù)時要注意以下幾個特點：首先力學(xué)性能強(qiáng)可以抵消管道在土壤中的細(xì)小移動，當(dāng)溫度變化大時外涂層也不會因為熱脹冷縮而發(fā)生脫落;其次外涂層的材料有很好的抗腐蝕性能，能對微生物、酸堿物質(zhì)和大氣等進(jìn)行隔絕。此外，由于外涂層材料經(jīng)濟(jì)實用，厚度又薄，所以可以大規(guī)模地被應(yīng)用在管道外表面抗腐蝕工作中。

2.2陰極保護(hù)技術(shù)

主要的陰極保護(hù)技術(shù)有兩種，分別是外加電流的陰極保護(hù)法和犧牲陽極的陰極保護(hù)法。外加電流的陰極保護(hù)法就是在管道中通入電流，從而防止管道被腐蝕，這種方法的優(yōu)點在于對保護(hù)管道的長度無限制，即適用于長輸管道的保護(hù);犧牲陽極的陰極保護(hù)法就是在管道表面增設(shè)一種比管道金屬活躍的材料，使管道成為原電池的陰極，從而防止被腐蝕，這種方法的優(yōu)點在于不需要通入電流，操作較為簡單。根據(jù)管道運行特點，在保證管道防止被腐蝕的前提下，對兩種技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行對比，陰極保護(hù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性較為突出的情況下可以選擇陰極保護(hù)技術(shù)。

2.3管道材料的優(yōu)化

管道材料的種類和品質(zhì)直接決定了其耐腐蝕性能，管材的耐腐蝕性大小關(guān)系到了管道服役時長和腐蝕發(fā)生的幾率。選擇耐腐性較強(qiáng)的管道材料，是從根源上預(yù)防管道腐蝕的有效方法。油氣管道常用的管材是碳素鋼管，分為無縫鋼管和焊接鋼管等。長輸管道由于輸送里程較長，一般都是采用焊接鋼管。為改善碳素鋼管的耐蝕性能，開始應(yīng)用不銹鋼和合金材料的鋼管，但是其生產(chǎn)工藝相對復(fù)雜且成本較高。隨后，非金屬材料的管道應(yīng)運而生，包括陶瓷和塑料管道，其中塑料類管道因其耐腐蝕性強(qiáng)、成本低得到青睞[31-32]。在實際應(yīng)用過程中，應(yīng)依據(jù)輸送介質(zhì)和環(huán)境條件的不同合理選擇管道材料，既要滿足油氣工程的需要，又要盡可能地降低成本。

2.4外涂層技術(shù)

在油氣管道外表面增設(shè)外涂層是防止管道外壁腐蝕最有效的手段。管道外壁增設(shè)外涂層后，管道將和周圍的環(huán)境相隔離，此時的管道將無法和土壤及空氣產(chǎn)生接觸。選擇的外涂層技術(shù)不同時，管道外壁的保護(hù)作用也將不同。采用外涂層材料必須具有以下三大特點：力學(xué)性能較強(qiáng)，可以抵消管道在土壤中的微小移動，且在環(huán)境出現(xiàn)熱脹冷縮時，外涂層不會脫落;外涂層材料具有較強(qiáng)的抗腐蝕性，可以抵抗微生物、酸堿物質(zhì)以及大氣的腐蝕;外涂層材料較為經(jīng)濟(jì)，且厚度較薄，可以得到大規(guī)模的應(yīng)用。

結(jié)束語

由于管道輸量的增大，管道正朝著大口徑、高壓力方向發(fā)展，對管道的力學(xué)性能要求不斷提高，高強(qiáng)度的鋼材得到了廣泛應(yīng)用。使用高強(qiáng)度鋼材不但可以保障管道運輸安全，還有利于降低建設(shè)成本。根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研，鋼管的鋼級每升高一個單位，管道的建設(shè)成本可降低7%，因此對高強(qiáng)度鋼材進(jìn)行研究和開發(fā)成為國內(nèi)外專家的研究重點。

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