稠油埋地集输管线腐蚀分析及对策研究

乔林(中油辽河工程有限公司， 辽宁 盘锦 124010)

稠油埋地集输管线腐蚀分析及对策研究

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稠油粘度大，开采过程中需要注入介质开发，而且需要加热，因而增加了原油输送的复杂性。温度较高，管道应力急剧增大，造成管道变形、拱起；集输管线被腐蚀后，容易发生穿孔，造成环境污染和财产损失。

稠油；集输管线；输送；腐蚀；防腐

在石油天然气生产中，金属设备和零件的腐蚀与防护直接影响着一个企业的生存和发展。作为管道运输行业，金属管道的防腐保护技术，直接影响着管道的寿命和服役的期限。在日常生产中，埋地管道防腐保护技术问题错综复杂，需要引起我们的高度重视。

1 管线腐蚀的类型分类

管线按腐蚀环境分类可以分为大气腐蚀、土壤腐蚀、海水腐蚀。按作用机理分类可分为化学腐蚀、物理腐蚀。化学腐蚀其反应历程的特点是金属表面的原子与非电解质中的氧化剂直接发生氧化还原反应。电化学腐蚀是属与离子导电的介质发生电化学反应而引起的破坏。物理腐蚀由于单纯的物理溶解作用而引起。按腐蚀形态分类可分为三种，一是全面腐蚀，包括均匀腐蚀，腐蚀均匀地发生在金属表面上。二是局部腐蚀。三是应力作用下的腐蚀，应力腐蚀断裂是应力与某种介质共同作用产生的结果，应力和介质两个条件相互促进，加速腐蚀。我国气候多变，地下水运移复杂、土壤酸碱含量大，造成腐蚀机理复杂，架设管线地形多变，跨度大，新老管线交织，油水混输，腐蚀类型多样。

2 稠油输送管道腐蚀原因分析

(1)硫化氢的影响 稠油开采的过程中，会伴有硫化氢，尤其是蒸汽驱生产的稠油油藏，产出的硫化氢溶于水后，对管壁产生腐蚀生成硫化铁，硫化铁难溶于水，形成聚集的黑色的沉淀物。输送介质中溶解盐类越多，就会加速硫化氢的腐蚀速度。这种腐蚀通常称为电化学腐蚀。对管道产生严重的破坏，主要表现为两种，其一为氢脆，在化学反应过程中，氢渗管壁内部造成韧性减弱，严重情况变成微裂纹，改变钢材材质。其二为应力腐蚀，输送过程中在应力的作用下，微裂纹进一步发展，积累到一定程度后，就会突然发生破裂。

(2)土壤的影响 管线埋于地下，不可避免的接触土壤，管线的腐蚀速度和土壤环境密不可分，不同的环境腐蚀速度不同。主要受到含水率、矿化度、电阻率等因素影响。当含水率高的土壤，离子交换速度加快，有利于形成电化学腐蚀，含水率在20%左右的区域内，腐蚀达到最大。矿化度增加，在相同的电位下，腐蚀电流随之增加。硫酸盐离子的腐蚀速度比氯化物离子更大，而重碳酸盐离子则不同，有抑制的倾向。随着盐浓度的增加，腐蚀速度也增加，达到一定数值后，迅速降低，这种性质和含水率表现相似，在饱和的盐浓度下，腐蚀速度变得极低。主要是受到导电性和氧溶度的影响。盐浓度增加导电性增加，氧溶度降低的缘故。电阻率对管线腐蚀有着重要的影响。电阻率是土壤中重要的指标，是土壤中含水率、矿化度、酸碱度等的集中反映，电阻率越小，腐蚀速度就越大，我们根据电阻率大小可以把土壤分为强腐蚀型、中腐蚀型和弱腐蚀型。

(3)温度的影响 由于管线输送的是稠油，所以必须有一定的温度稠油才能正常输送，在一定的氧浓度下，随着温度的升高，离子运行速度加快，腐蚀增加。管线的腐蚀速度与温度具有很强线性相关，温度升高30℃，管线腐蚀就会翻倍。在80℃左右达到最大值。随后降低。稠油输送必须在确保正常输送的前提下，尽量降低温度。

(4)管线防腐层破坏 目前管线防腐层都使用耐高温的防腐涂料，从外向内是防水层、保温层，但是由于稠油管线温度变化大，产生破坏应力，造成涂层脱离、错位，丧失防腐作用。另外在施工的过程中，工程质量不过关，不按照施工要求去做，防腐层破损现象时有发生。

3 管线防腐对策

管线防护首先要分析影响腐蚀的最主要因素，抓住主要矛盾，对症下药，充分考虑投资和回报的关系，选择适合的耐高温的防腐蚀涂料。同时也要考虑注意材料的相容性，减轻电偶腐蚀。目前在油井加缓蚀剂保护比较流行，我国虽然起步较晚，但是取得的研究成果逐步应用在长输管道的防腐上，具有保护管道、节约成本，实施简单的特点。少量分散在油中，随着上返缓蚀剂在金属表面被吸附形成保护膜，从而起到防护作用。阴极保护是目前国内外公认的经济有效的防腐蚀措施。阴极保护系统分外加电流与牺牲阳极两种。防腐施工质量是保证腐蚀控制效果的关键因素，尤其是涂层防腐技术，加强施工质量管理，减少现场施工环节，增加工厂化预制，在现场仅是补口施工，这样能更好的保证施工质量。在现场施工条件下，管线外壁涂装时除锈处理只能采取手工或动力工具进行，然后在现场恶劣的涂装环境下进行人工涂装，造成涂装质量差，如果采用工厂化预制，可以采用喷射除锈处理，喷涂涂装，可以提高防腐涂层的质量，起到更好的屏蔽防腐效果。同时严格施工管理和验收，是提高管线防腐技术水平，有效控制管线腐蚀的关键。除此之外，控制好弯头防腐、管道补口补伤质量，因为这些部位直接影响到整个管道防腐施工的质量。

4 结语

(1)管线腐蚀严重的多为管道直径设计过大，输送液量低，含水70%以上，流速低于0．3m/s。发生在管道底部腐蚀最为严重。

(2)管线的材质影响着腐蚀速度，无缝钢管一般比螺纹钢管抗腐蚀，其原因是有的螺纹钢管含有超标的非金属夹杂物，如MnS，Ca，Si，Mn，S 等。

(3)长输管线穿孔多发生在管线中下游，这是因为中下游层流趋势更明显。长输管线输送过程中掺水后，腐蚀更加严重。

[1]魏新春,李鹏程,李强,刘建桥.新疆油田管道及设施腐蚀原因分析[J].石油化工腐蚀与防护.2009,(05).