舒小橋

中海石油（中國）有限公司秦皇島32- 6 作業(yè)公司 天津 300450

油氣集輸管道作為海上油、氣田輸送系統(tǒng)中的重要組成部分，是輸送油氣最高效、便捷、安全的方式，也是目前應(yīng)用最廣泛的油氣運輸手段。由于海水的腐蝕性比淡水更強，油氣集輸管道在海洋環(huán)境中更容易被損壞，油氣集輸管道的防護工作成為相關(guān)工作人員的主要工作內(nèi)容之一，對我國海上油氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

1 油氣集輸管道在海洋環(huán)境中存在的腐蝕類型

1.1 內(nèi)腐蝕類型

1.1.1 由溶解性酸性氣體導(dǎo)致的失重腐蝕

二氧化碳和硫化氫是油田開發(fā)過程中油田伴生氣的重要組成部分，會在運輸過程中和油氣一起進入集輸管道，對油氣集輸管道造成的腐蝕。二氧化碳和硫化氫氣體溶于水對鋼鐵具有極強的腐蝕性，對低碳鋼的腐蝕速度為3.5～6.5mm/ a，最高可達7.8mm/ a，二氧化碳腐蝕效果比較嚴重。二氧化碳腐蝕會導(dǎo)致腐蝕產(chǎn)物堆積在管道內(nèi)壁上，使管道內(nèi)壁變得更加粗糙，導(dǎo)致運輸過程中額外消耗很多能量。失重腐蝕會給海上油氣田產(chǎn)業(yè)帶來大量損失，我國東部九個油田各類管道腐蝕穿孔每年接近兩萬次，更換管道長度累計達500km，每年因腐蝕造成的經(jīng)濟損失超1 億元[1]。

1.1.2 由硫化氫存在導(dǎo)致的腐蝕開裂

與酸性腐蝕相比，硫化氫造成的腐蝕開裂破壞力更強，是集輸管道里常見的危害。在海洋環(huán)境中，應(yīng)力和海水中的特殊介質(zhì)共同作用在集輸管道上導(dǎo)致應(yīng)力脆斷，這種現(xiàn)象與應(yīng)力的作用有關(guān)，故也稱為應(yīng)力腐蝕開裂。在輸送油氣的過程中，硫化氫的含量超過管道所能承受的臨界值會導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂。管道制造過程中，管道所具有的高應(yīng)力和海水中電化學(xué)腐蝕的共同作用是集輸管道出現(xiàn)裂紋的主要原因，管道所具有的應(yīng)力一般造成裂紋，應(yīng)力和電化學(xué)腐蝕的交替作用使裂紋逐漸擴大，最后導(dǎo)致管道斷裂。

1.1.3 流體沖蝕

流體沖蝕是一種磨損腐蝕，指腐蝕流體高速沖擊管道表面導(dǎo)致金屬管道被破壞，是流體的沖擊和腐蝕共同導(dǎo)致的結(jié)果。流體沖蝕在石油化工行業(yè)中廣泛存在，是一種非常嚴重的局部腐蝕，暴露在流體中的設(shè)備均會遭到破壞，直接減少設(shè)備的使用壽命。流體對管道進行沖刷的過程會促進氧元素到達管道表面，使腐蝕產(chǎn)物和鈍化膜脫離管道表面，從而加速腐蝕。流體沖擊會給管道施加一個非常大的力，導(dǎo)致管道內(nèi)部產(chǎn)生磨痕，若不及時進行修復(fù)會使新的金屬部分裸露在外，使管壁越來越薄，導(dǎo)致油氣集輸管道徹底毀壞。

1.2 外環(huán)境腐蝕類型

1.2.1 電偶腐蝕

海水是一種非常好的電解質(zhì)，電阻極小。在海水中，電解反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕效果會變得非常強。海水中金屬的電極電位不是一個恒定值，不同金屬之間的接觸會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，加快低電位金屬的腐蝕速度，減緩高電位金屬的腐蝕速度。在海洋環(huán)境中對管道金屬進行調(diào)整可以有效降低電偶腐蝕的腐蝕速率。

1.2.2 縫隙腐蝕

管道間存在縫隙，縫隙間存在介質(zhì)，金屬會與相應(yīng)的介質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，導(dǎo)致腐蝕。在全浸狀態(tài)下的縫隙腐蝕情況最嚴重，且縫隙腐蝕也會在海洋大氣中發(fā)生。

1.2.3 點蝕

海水環(huán)境中的大量氯離子會在管道金屬表面形成點蝕，造成管道被腐蝕。

2 油氣集輸管道在海洋環(huán)境中的防護措施

2.1 外腐蝕的防護措施

2.1.1 合理選材

外腐蝕可以通過合理選材進行預(yù)防，鈦及鎳鋁合金的防腐蝕性最好，在建造管道的過程中應(yīng)適當(dāng)加入鈦及鎳鋁合金，提升管道的防腐蝕性。

2.1.2 電化學(xué)保護法

安裝犧牲陽極可以有效防止陰極金屬被腐蝕，但是該方法只能在全浸狀態(tài)下使用。

2.1.3 涂層保護

在鋼材上涂抹保護層是有效的防腐措施之一，可以節(jié)約材料，且防護性能好。

2.2 內(nèi)腐蝕的防護措施

2.2.1 使用耐腐蝕材料

使用耐腐蝕材料是提升油氣集輸管道防腐能力的有效方法。在材料選擇的過程中，應(yīng)充分考慮內(nèi)腐蝕類型。運輸含有硫化氫氣體的物質(zhì)時，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)選擇采用抗酸性環(huán)境開裂材料，如馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼等材料。在選擇管道建造材料時，應(yīng)充分考慮材料的經(jīng)濟性，管道在設(shè)計年限內(nèi)的完整性要求較低時，可以使用碳鋼制造油氣集輸管道，并在打造期間加入一些常見的防腐材料或應(yīng)用一些常見的防腐措施。如果碳鋼加上相應(yīng)的預(yù)防措施不能夠滿足管道的完整性要求，就應(yīng)當(dāng)采用滿足相應(yīng)要求的耐腐蝕材料。在選擇耐腐蝕材料期間，相關(guān)工作人員充分考慮海水中的環(huán)境因素以及維修管道期間會對管道造成的影響[2]。

2.2.2 限制流體的流速

在應(yīng)對流體沖蝕時，相關(guān)工作人員應(yīng)適當(dāng)降低管道內(nèi)油氣的運輸速度，減輕流體對管道的沖擊。建設(shè)管道時，應(yīng)考慮流體運輸過程中是否夾帶一些固體顆?；蛄黧w內(nèi)是否含有水，如果存在這兩種現(xiàn)象，需要在管道的建造中采取相應(yīng)的保護措施，可以在管道內(nèi)部涂上相應(yīng)保護層。

2.2.3 應(yīng)用緩蝕劑

使用含有表面活性劑的緩蝕劑可以有效防止集輸管道被腐蝕，經(jīng)濟性較強，是長距離輸油、輸氣管道中非常有效的防腐措施。

3 結(jié)語

油氣集輸管道的防腐措施非常豐富，但是在應(yīng)用過程中依舊存在很多問題，且一些防腐措施的效果仍需要時間檢驗。在開展后續(xù)工作的過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)努力提高海洋環(huán)境中的管道防腐技術(shù)，保證我國的還有油氣產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。