管线的腐蚀特征及防腐技术浅谈

摘 要：本文针对现河采油厂草南联合站生产系统地面工程设施（主要是管线）的腐蚀特点，分析其腐蚀机理，为该站以后的改造（在防腐处理方面）提供有力的支持。

关键词：防腐 管线 腐蚀

前言

现河采油厂草南联合站建站于1990年，作为一个老站，其地面工程设施均存在着不同程度的腐蚀、老化现象。随着使用年限的延长，腐蚀现象更加突出。产生的安全隐患、环境污染，更高的维修费用。因此我们将腐蚀技术作为本次研究的主题。

一、联合站腐蚀现状

1.主要工艺流程现状

草南联合站建于1990年5月，担负着草古1地区、草20地区、采油三矿沙三、沙四段产液的集中处理和输送任务。日处理液量8000m3，日处理原油900吨。处理液量能力8×103t/d，原油外输能力3×105t/a。主要生产工艺包括油气分离、沉降脱水、原油加热、电脱等。

原油处理系统：采油队采出液经过两相分离器，油水和天然气完成了初步分离后，进入一、二级沉降罐，加入的药剂在沉降过程中作用，油水初步分离，溶解在原油中的轻组分挥发出来，使原油的成分趋于稳定，最后进入外输罐外输；在一二级沉降罐中，原油和污水进行初步分离，污水进入污水处理系统进行进一步油水分离。在污水罐中，原油成分在药剂作用下分离上浮，回收进入原油处理系统，污水在沉降后外输回注；

2.主要设施腐蚀现状

（1）原油罐底部罐壁腐蚀穿孔日益突出。

（2）3台ф2200×8200油气分离器，已运行了20年，因油气腐蚀性强，出口管线穿孔频繁。

（3）管线穿孔越来越频繁。该联合站原油、污水管线50余条。据统计仅2008―2013年穿孔就达上百次。

二、该站腐蚀机理及存在问题

（1）化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的腐蚀破坏，其特点是金属表面的原子与非电解质中的氧化剂之间直接发生氧化还原反应，形成腐蚀产物，没有电流产生；

（2）电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质（电解质）发生电化学反应而引起的破坏。例如，碳钢在酸液中发生腐蚀时，在阳极区上铁被氧化成Fe2+离子，放出的电子由阳极（Fe）流至钢中的阴极（Fe3C）上被H+离子吸收还原成氢气，即

阳极反应：FeFe2++2e

阴极反应：2H++2eH2

总反应：Fe+2H+Fe2++H2

1.内外防腐的质量差

（1）管线内防腐因素：该站频繁穿孔的管线，有一些是因为内防腐层脱落，主要是由于内防腐质量差。内防腐技术在施工过程中存在着对内壁的除锈、清扫要求高，喷涂（挤涂）技术要求高等技术难题，使得内防腐的质量难以保障；

（2）管线外防腐因素：管线的外防腐层老化脱落；由于外在的机械伤害造成外防腐层的破损；钢管在大气腐蚀、土壤腐蚀等外在的腐蚀环境作用下，腐蚀速度明显加快。

（3）超负荷运行、污水流速过快、含砂引起的冲蚀

以联合站运行的1#～4#分离器的为例，对其腐蚀因素进行了调查分析：（见表1）

表1分离器处理液量统计表

来油线路名称 液量

（m3/d） 油量

（t/d） 含水率

（%） 压力

（mPa） 温度

（℃）

采油12队 3500 230 92.3 0.3 59

采油15队 1700 150 95.0 0.29 63

采油34队 2200 200 93.8 0.26 63

这三台分离器的出口均是DN200的管线，根据公式计算混合液的流速V：

半径d=（219-2×7）/2=102.5mm=0.1025m

S=3.14×（0.1025）2/4=8.25×10-3m2

V=3500/（24×60×60×8.25×10-3）≈7m/s

从以上分析中可以看出，草南联合站采用一个采油队进一台分离器的生产方案，已严重超负荷运行，由此产生的油水混合液（含砂）流速过快（合理的流速应在4m/s以下），且油水介质中含砂量高，因研磨作用而导致破坏金属内壁。

三、现有防腐措施

针对该站的腐蚀环境，推荐一些现有的防腐技术：

1.焊口的防腐处理

（1）地面管线可以采取法兰连接，这样可以大大减少焊口处的内防腐问题，取得了比较理想的现场效果；

（2）对必须焊接的管线，现在多采用不锈钢接口，使用不锈钢焊条进行焊接，这样利用不锈钢的耐腐蚀性，尽量减少焊口处的腐蚀速率。

2.内防腐处理

为解决污水对管道内壁的腐蚀问题，采用了H87、环氧玻璃鳞片、水泥沙浆复合衬里、玻璃钢内衬、热喷玻璃釉的内防腐技术和玻璃钢管道的技术、复合管道技术，在一定程度上延长了管道的使用寿命。

该站2008年后投产的部分污水管线采用了玻璃钢管道、环氧玻璃鳞片内防腐技术，防腐技术在现场收到比较好的效果。

3.外防腐处理

现有的管道的外防腐层材料有：石油沥青、煤焦油瓷漆、聚乙烯胶粘带、溶结环氧粉末、挤出聚乙烯和环氧煤沥青等。

石油沥青覆盖层具有较好的防腐性能，但是石油沥青属于热属性材料，低温时硬而脆，随温度升高变成可塑状态，升高至软化点以上则具有可流动性，发生沥青流淌的现象。

对于埋地管线，管径较小温差较大的可以采用黄夹

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克覆盖层，草20区块至该站至原油外输DN273管线采用此技术，从2005年投产至今无任何穿孔现象。

（4）阴极保护

①牺牲阳极法：在腐蚀电池中，阳极腐蚀，阴极部腐蚀。利用这一原理，以牺牲阳极优先溶解，使金属构筑物成为阴极而实现保护的方法。在土壤环境中常用的阳极材料有镁和镁合金、锌和锌合金；

②强制电流法：用外部的直流电源作阴极保护的计划电源，将电源的负极接管道（被保护的构筑物），将电源的正极接至辅助阳极，在电流的作用下，使管道发生阴极极化，实现阴极保护。

结论

根据以上对现河该联合站站腐蚀现状的调查分析和论证，适合于该站管线的防腐工艺措施有：

1、严格的防腐处理（a喷淋除锈b清扫c涂敷工艺d对管线进行相应防腐）；

2、阴极保护（a牺牲阳极的阴极保护b强制电流的阴极保护）；

3、管线尽量地面铺设，采用法兰连接；

4、采用耐腐蚀的非金属材料。

参考文献：

[1]韩晋民，任迅，黄震中.电化学保护技术在油罐区的应用.石油化工设备技术，2001，22（4）：49

[2]李荻，郭宝兰.用闭塞电池研究7075T6合金在EXCO溶液中的腐蚀行为.材料保护，1997，第30卷第8期：11

[3]冯叔初、郭揆常等编，《石油储运与矿场加工》，中国石油大学出版社，2006、5。