石油集输管道防腐机械设备的现状趋势

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摘 要：在油田开采中,由于管线腐蚀而造成管线渗漏、穿孔、破裂等事故的发生,不仅造成重大的经济损失,也造成了严重的环境污染,因此,管线防腐涂层的合理选择和使用,对石油集输管线的安全运行及使用寿命,具有十分重要的意义.本文介绍了石油集输管道防腐机械设备的现状,探讨了石油集输管道防腐机械设备的发展趋势.

关 键 词：石油集输管道；防腐涂层；现状；发展趋势

在油气开采及集输过程中,由于含有大量硫化氢、二氧化碳、凝析油和地层水等介质,对油气井套管、钻采设备、井下工具、集输管线等造成了严重的腐蚀,从而造成套管穿孔、钻采设备失灵、管线开裂等事故,甚至危及人们的生命和财产安全.因此,硫化氢、二氧化碳和高矿化度采出水对油气田集输系统的管线及设备产生的腐蚀问题,成为当今研究的热门课题,管道内防腐是保证管道安全运行和延长管道使用寿命的重要措施.

一、石油集输管道防腐机械设备的现状

国内外对油气集输管道内腐蚀采取了不同的防腐措施,目前在油田应用相对广泛的几种油气集输管道内防腐措施主要包括缓蚀剂防腐、涂料防腐、电镀防腐、复合管防腐等.

缓蚀剂防腐是将少量的缓蚀剂加入到腐蚀介质中,以抑制金属或合金的腐蚀破坏过程和其机械性能改变过程,从而延长金属的使用寿命.缓蚀剂防腐具有用量极少、不改变环境就能获得优良防腐效果、不增加设备投资、操作简便、见效快、同一配方适用不同环境等优点,在油气工业中应用极为广泛.目前,国内外油气集输管道内防腐用的缓蚀剂的主要缓蚀成分是有机物,如链状有机胺及其衍生物、咪唑啉及其盐、季铵盐类、松香衍生物、磺酸盐、亚胺乙酸衍生物及炔醇类等.为确保缓蚀剂的效果,筛选的缓蚀剂除与地层水和油有良好的相容性外,还应与现场使用的水合物抑制剂、除硫剂、破乳剂等有良好的配伍性.

涂料防腐的原理是在管道内壁和腐蚀介质之间提供一个隔离层,从而起到减缓腐蚀的作用.涂层钢管广泛应用于油气田集输管线.内涂层防腐技术可有效防止内腐蚀,节约大量的管材和维修费用,显著提高油气田的输送效率,减少清管次数.目前,应用较多的涂料品种有环氧酚醛、聚氨酯、环氧树脂、改性环氧、富锌、玻璃鳞片、聚苯胺等系列防腐涂料.国外石油天然气管道内壁防腐涂料多采用多元树脂改性重防腐蚀涂料,而环氧酚醛类涂料则为国内所青睐,但环氧酚醛类涂层归属于一种普通高分子型防腐涂层,其耐腐蚀性和耐高温性有限.由于内防腐涂层不可避免地存在针孔,而且流体及固体杂质,如砂子等的冲刷也使防腐层容易出现损伤,所以通常在使用防腐层的同时要添加适量的缓蚀剂.

电镀防腐的电镀层分为阴极性镀层和阳极性镀层.前者是指被保护金属的电极电势低于电镀金属层的电极电势,后者是指被保护金属的电极电势高于电镀金属层的电极电势.当镀层完全覆盖于金属基体表面时,镀层可以隔离腐蚀介质与金属基体.由于被保护的金属在阳极性镀层中是阴极,即使受到损坏,受腐蚀的也是镀层本身,被保护的金属不受腐蚀；但被保护的金属在阴极性镀层时由于其为阳极,一经损坏,被保护的金属将直接与腐蚀介质接触进而腐蚀金属,此时,镀层的存在反而加速了被保护金属的腐蚀.尽管镀层能很好地保护管线,但是由于其价格较高,镀层工艺较复杂,推广应用受到一定限制.

复合管防腐中,目前常用的复合管主要有双金属复合管、玻璃钢内衬复合管和陶瓷内衬复合管.双金属复合管在国外已得到广泛应用,德国Butting公司生产的机械复合管、英国Proclad公司生产的冶金复合管在世界许多国家得到应用；我国的长庆油田分公司靖安首站、大庆油田的注水管道也采用了双金属复合管.玻璃钢由环氧树脂和增强玻璃纤维组成,具有防腐、防垢、减阻等优良性能.陶瓷内衬复合钢管是一种国际先进的复合新材料,从内到外分为陶瓷、过渡层和钢材三层.由于内衬的陶瓷层具有耐磨、耐蚀、耐高温、高强度、高韧性、高抗冲击性和高抗热性等良好的综合性能,能适用于耐磨强度高,甚至更恶劣的环境.复合管能在一定程度上防止集输管线的腐蚀,但其与镀层一样,相对价格较高,而且对于特殊的地段需要特殊的材料,工艺较为复杂,成本较高.

二、石油集输管道防腐机械设备的发展趋势

近几十年来,国外防腐涂料的发展,使涂料产品结构在发生根本性改变,改变方向以节省资源、无污染、经济、高效、有利生产为原则,防腐涂层材料方面朝着环保、高性能、适合流水作业施工的方向发展.在目前的防腐材料研究中,着眼于发展复合材料或复合结构,强调涂层具有良好的导电性能和物理性能,稳定的化学性能和较宽的温度适应性能,既起到防腐绝缘作用,又能保温和提高管道强度.

当前已有一些通过纳米技术对防腐材料进行改性的技术获得了专利,在市场上也已有这样的防腐材料出现.总的来看,纳米防腐技术还仅仅处于起步阶段,但具有极大的发展前景.例如,MikhailL.Zheludkevich等人在涂料中加入包载有缓蚀剂的纳米容器,纳米容器能对微环境的pH值产生响应从而释放出缓蚀剂,实现涂层的自修复.

管道内涂层在长输送管线中的主要作用是减少摩擦阻力损失,降低操作成本,提高管线的输送能力；对于近距离输送不仅能减阻同时还能起到防腐作用.鉴于管道内涂层技术具有管道增输、节能、防腐等巨大优势,其在今后的大型输油输气管道中将进一步推广.

涂料中挥发性有机化合物（VOC）对大气污染越来越受到关注.降低涂料行业VOC排放,发展循环经济,寻找一条适合中国涂料产业的“低碳”经济发展路线,是引领我国涂料产业健康、持续发展的关键措施.因此,高性能、低能耗和低污染的新型涂料品种,是石油集输管道防腐机械设备未来的主要发展方向.