張 廷，劉宇閑，劉玉棟，郭遠(yuǎn)智，賀紅云，李麒麟，李寧英，楊倩倩

（中國石油長慶油田分公司第六采油廠，陜西西安 710000）

1 管道現(xiàn)狀

X 廠建有集輸管道1 483 條2 947.8 km，其中輸油管道29 條288.4 km，集油管道110 條512.2 km，出油管道1 261 條1 852.4 km，伴生氣管道46 條80.5 km，天然氣管道37 條214.3 km。服役＜5 年1 857 km，占比62.9%，5～10 年913.5 km，占比30.9%，10～15 年159 km，占比5.3%，≥15 年18.3 km，占比0.9%。

2020 年共發(fā)生集輸管道泄漏53 次，失效率0.019次/千米·年，其中內(nèi)腐蝕失效50 次，占總次數(shù)94.3%，集輸管道泄漏的主要原因為管道內(nèi)腐蝕[1]。

根據(jù)目前X 廠腐蝕工況調(diào)查分析，油田輸油管道存在較嚴(yán)重腐蝕問題。為了能對輸油管道腐蝕控制起到一定參考性，開展了針對輸油管道的緩蝕劑防腐實驗研究以及探討了涂層、陰極保護(hù)、內(nèi)襯、非金屬管材和耐蝕合金等技術(shù)并給出了管材選擇建議。

2 靜態(tài)掛片緩蝕劑評價

本實驗是在模擬長慶油田X 廠輸油管道礦場環(huán)境下進(jìn)行的，介質(zhì)T=40 ℃，常壓，緩蝕劑濃度100 mg/L、145 mg/L、200 mg/L，掛片時間20 d。對比兩種改性的咪唑啉類緩蝕劑（HSJ-01 和HSJ-02）對20#管道鋼材料的緩蝕效果[2]。

2.1 腐蝕速率及緩蝕效率

20#鋼在兩種緩蝕劑不同濃度作用下的腐蝕速率對比結(jié)果（見表1）。20#鋼在緩蝕劑作用下腐蝕速率大大降低，隨緩蝕劑濃度提高其腐蝕速率不斷降低。相比HSJ-01，20#鋼在HSJ-02 作用下腐蝕速率稍有降低，可判斷HSJ-02 緩蝕劑具有更好的緩蝕效果。

表1 20#鋼在兩種緩蝕劑不同濃度作用下的腐蝕速率對比

20#鋼在兩種緩蝕劑不同濃度作用下緩蝕效率對比結(jié)果（見表2）。20#鋼在緩蝕劑作用下，當(dāng)緩蝕劑濃度升高，緩蝕效率也隨之提高，但緩蝕劑濃度從145 mg/L提高至200 mg/L，其緩蝕率并沒有大幅提高。結(jié)果顯示緩蝕劑濃度提高至145 mg/L 后緩蝕劑效率均在83%以上，具有良好的緩蝕效果。從經(jīng)濟成本和緩蝕效果來看，將緩蝕劑加注濃度初步確定為145 mg/L 可作為礦場投加合理濃度。

表2 20#鋼在兩種緩蝕劑不同濃度作用下的緩蝕效率對比

2.2 腐蝕形貌

兩種緩蝕劑在145 mg/L 濃度時20# 鋼腐蝕后形貌（見圖1）。加注緩蝕劑后，試樣表面光滑，沒有大量腐蝕產(chǎn)物形成，而沒有加注緩蝕劑的試樣表面則受到一定程度的腐蝕。

圖1 20#鋼在兩種緩蝕劑（145 mg/L）作用下的表面腐蝕宏觀形貌

20#鋼在兩種緩蝕劑（145 mg/L）作用下的表面腐蝕微觀形貌特征（見圖2）。相比同條件下的空白試樣，緩蝕劑作用后的表面僅有少量腐蝕產(chǎn)物形成，表明了緩蝕劑起到了較好的緩蝕效果。

圖2 20#鋼在兩種緩蝕劑（145 mg/L）作用下的表面腐蝕微觀形貌

2.3 產(chǎn)物分析

20#鋼在兩種緩蝕劑（145 mg/L）作用下表面腐蝕產(chǎn)物的EDS 分析（見表3）。通過試樣表面形成的腐蝕產(chǎn)物膜的能譜分析（EDS），可分析判斷主要產(chǎn)物為鐵的氧化物和碳酸鹽如Fe2O3、FeCO3等，個別試樣還探測到少量CaCO3等物質(zhì)。

表3 20#鋼在兩種緩蝕劑（145 mg/L）作用下腐蝕產(chǎn)物EDS 分析

3 緩蝕劑電化學(xué)腐蝕行為

為了進(jìn)一步掌握室內(nèi)篩選的HSJ-01 和HSJ-02緩蝕劑在油田輸油管道20#鋼的電化學(xué)腐蝕行為，擬工況條件下，研究緩蝕劑電化學(xué)腐蝕行為。

20#鋼模擬條件下的電化學(xué)腐蝕極化曲線（見圖3）。加了緩蝕劑后，20#鋼的腐蝕電位向正方向移動，說明加了緩蝕劑提高了20#鋼抗腐蝕傾向；但兩種緩蝕劑的腐蝕電位差值ΔEcorr變化不大，表明這兩種緩蝕劑抑制腐蝕性能差別不大。另外，很明顯與空白曲線相比，加了緩蝕劑的極化曲線都發(fā)生了較大變化即大大右移即腐蝕電流密度大大增大，表明緩蝕劑阻滯了腐蝕過程的陰陽極反應(yīng)，對碳鋼起到了良好緩蝕效果。

圖3 20#鋼在兩種緩蝕劑（145 mg/L）作用下的極化曲線

通過20#鋼在兩種緩蝕劑（145 mg/L）作用下極化曲線的擬合，再根據(jù)擬合的腐蝕電流密度icorr值來計算緩蝕效率即η%值，見公式（1）。

通過計算，得出兩種緩蝕劑在145 mg/L 濃度下的緩蝕效率η%分別為84.76%和87.03%，這與上述腐蝕掛片結(jié)果是較一致的，說明這兩種緩蝕劑均有較好緩蝕效果。

4 X 廠主要管道防腐蝕技術(shù)

X 廠目前使用的內(nèi)襯管主要有兩種：玻璃鋼內(nèi)襯管和不銹鋼內(nèi)襯管。玻璃鋼內(nèi)襯管-采用玻璃鋼襯管和碳鋼基管，經(jīng)高壓澆鑄黏合或纏繞模壓而成的內(nèi)襯防腐管道，既保留了管道的強度和耐壓，又增加了耐蝕性。由于玻璃鋼內(nèi)襯管的內(nèi)襯材料和特殊復(fù)合工藝的限制[3]，決定了玻璃鋼內(nèi)襯管的通徑規(guī)格過小（Φ51～Φ56），影響使用；現(xiàn)場施工需要截斷成品管后連接，其端面無法密封處理，使用過程中易造成端面及螺紋局部腐蝕。

不銹鋼內(nèi)襯管-以碳鋼管為基材，充分發(fā)揮碳鋼管優(yōu)良的機械力學(xué)性能和價廉特征；以耐腐蝕合金材料為防腐覆蓋層，充分發(fā)揮耐腐蝕合金優(yōu)異的耐蝕性能，從而使不銹鋼內(nèi)襯管具有優(yōu)異的耐蝕性和優(yōu)良的機械力學(xué)性能[4]。不銹鋼內(nèi)襯管的防腐效果好，但也存在價格過高和需提高接頭螺紋密封和連接處密封的問題。

5 X 廠不同管材選用建議

根據(jù)腐蝕程度、壓力、使用溫度等因素給出了幾種管材選用建議供采油廠管道建設(shè)設(shè)計時參考（見表4、表5）。

表4 不同管材選用建議

表5 不同管材選用建議

綜上所述，金屬管目前仍是無法替代的，但隨著科技的發(fā)展，非金屬管材的性能必然會取得較大的提高，從而在工業(yè)中逐步取代金屬管材。

6 結(jié)論與認(rèn)識

通過對兩種緩蝕劑在模擬長慶油田X 廠的實驗評價，得出如下結(jié)論：

（1）20#鋼在緩蝕劑作用下腐蝕速率大大降低，隨緩蝕劑濃度提高其腐蝕速率不斷降低；緩蝕劑濃度提高至145 mg/L 后緩蝕效率均在83%以上，具有優(yōu)越緩蝕效果；腐蝕產(chǎn)物為鐵的氧化物和碳酸鹽，個別試樣有少量CaCO3等物質(zhì)。

（2）通過極化曲線測試和擬合，兩種緩蝕劑在濃度為145 mg/L 的緩蝕效率η%分別為84.76%和87.03%，兩種緩蝕劑均有較好緩蝕效果。

（3）探討了涂層、陰極保護(hù)、內(nèi)襯、非金屬管材和耐蝕合金等技術(shù)，并給出了不同管材在不同服役環(huán)境下的選材建議。