输油管道的防腐新技术_石油管道防腐技术

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输油管道防腐技术

摘 要 随着能源市场需求激增,管输事业发展迅猛, 加强对输油管道防腐新技术的研究具有重大意义。着重介绍了几种输油管道防腐新技术,并提出了新的想法,同时对输油管道防腐的发展前景作了展望。

关键词 管道;防腐蚀;输油;新技术

Abstract: The anticorrosion layer is the first defense line of pipe line to resist corrosion.This paper introduces the request o f anticorrosion materials, discues the function and usage condition of interna l and external anticorrosion materials, and introduces new anticorrosion materials and its application.It should investigate and analyze corrosion environment of pipeline while selecting internal and external anticorrosion materials, and should select applicable anticorrosion materials to carry out test, fully take into account techno logy feasibility, economic rationality andmaneuver ability of application.At last, effective anticorrosion scheme is put forward.Key words: pipe line;anti corrosion materials;corrosion;anticorrosion

引言：随着能源市场需求激增, 管输事业发展迅猛,全世界形成了许多洲际的、国际性的或全国性的、地区性的大型供气系统和输油管网。然而,腐蚀是影响管道系统可靠性及使用寿命的关键因素。我国的地下油气管线投产l~ 2年后即发生腐蚀穿孔的情况屡见不鲜,它不仅造成因穿孔而引起的油、汽泄漏损失,以及由于维修所带来的材料、人力上的浪费和停工停产造成的损失,而且还可能因腐蚀引起火灾。特别是成品油管道因腐蚀引起的爆炸,威胁人身安全,污染环境,后果极其严重。所以加强对输油管道防腐新技术的研究具有重大意义[ 1~ 5] 1 管道涂层防腐

采用各类涂层将管道内外表面与介质隔离开, 是目前最普遍采用的防腐蚀措施。使用任何保护涂层的管道, 在涂装前对管道表面必须进行适当的涂装准备, 否则将会影响涂层的使用寿命。一般涂装前对管道先进行脱脂, 再进行除锈处理, 除锈后将管道表面的浮灰清理干净, 即可涂装防腐涂层[ 6]。

1.1 管道防腐涂层的要求

作为管道防腐涂层应具有以下特性:

a 具有良好的电绝缘性;

b 涂层应具有一定的耐阴极剥离强度的能力;

c 具有足够的机械强度;

d 具有良好的稳定性;

e涂层的破损要易于修补。

目前我国在建的长输管道防腐层材料主要为熔结环氧粉末、二层聚乙烯和少量的煤焦油瓷漆;主要集输管道多采用熔结环氧粉末、三层聚乙烯, 非主要管道仍采用石油沥青;城市供水、供气管道多采用环氧煤沥青和胶带。

1.2 管道防腐涂层新发展

当前, 世界各国均十分重视对腐蚀控制问题的研究, 在管道防腐涂层领域也取得了许多成果, 各种新材料、新技术不断涌现。

1.2.1 无机非金属防腐层

当前, 用于管道防腐的涂层以有机涂层为主。虽然有机涂层的性能一直在不断改进, 但始终不可能从根本上消除老化变质、耐热抗寒的问题, 管道的使用寿命也因此受限。于是无机防腐技术便应运而生。无机防腐材料不老化, 耐腐蚀、耐磨损和耐温的性能优异, 使用寿命比有机材料大大提高。现在的无机非金属防腐层主要有陶瓷涂层、搪瓷涂层和玻璃涂层。陶瓷涂层具有高化学稳定性, 耐腐蚀、耐氧化、耐高温, 目前已有蔓延高温合成、热喷涂、化学反应法等较成熟的制备方法。搪瓷涂层具有极强的耐腐蚀性能, 用它对钢制管道进行防腐将会使防腐水平得到极大提高。俄罗斯20 世纪80年代已开始生产搪瓷管道, 我国在该方面的研究才刚刚起步, 只有西安人民搪瓷厂等少数企业引进、开发了搪瓷管道生产技术。玻璃涂层致密性、耐蚀性、耐磨性优异, 涂层表面光滑, 作为内涂层可起到减阻作用。我国的北京伟业科技发展有限公司最新开发出一种制备玻璃涂层的热喷玻璃(釉)防腐技术, 它通过一定的工艺技术, 在金属管道内外壁上形成玻璃与金属的复合无机防腐涂层, 玻璃釉料可根据防腐性能的要求、金属膨胀系数和工艺特点的不同进行配置, 能应用于给排水、化工、石油、天然气管道等诸多领域。其突出特点有:生产工艺先进, 永不老化, 使用安全, 耐腐蚀性能优越, 内减阻及耐磨性、流动性好, 耐候性强(使用温度范围在-50~ 300), 无毒、无害、无污染, 造价低廉, 施工规范, 用途广泛等。

目前无机防腐涂层急需研究解决的问题主要有:陶瓷涂层的封孔处理方法、搪瓷涂层成本的降低、玻璃涂层结合性和韧性的提高、开发适宜的焊后内补技术等。由于无机防腐技术巨大的发展前景, 当前世

界各国均已将无机非金属复合防腐管道作为重点攻关的课题, 该技术有望取得更大的突破。

1.2.2 纳米改性材料涂层

纳米技术是近年来出现的一门新兴技术, 它带来了材料科学领域的重大革命。由于腐蚀防护所涉及的表面材料的性质由微观结构所决定, 纳米技术的出现与应用无疑将给腐蚀控制技术的发展带来巨大的机遇。研究表明, 利用纳米技术对有机涂层防腐材料进行改性, 可有效提高其综合性能, 特别是增加材料的机械强度、硬度、附着力, 提高耐光性、耐老化性、耐候性等。例如: T iO、S iO2、ZnO、Fe2O 等纳米粒子对紫外线有散射作用, 加入这样的纳米材料可有效增

强材料的抗紫外线能力, 使耐老化性显著提高。通过向材料中加入一些颗粒很小的纳米粒子, 能增加材料的密封性, 达到更好的防水、防腐效果。对于无机涂层材料, 如对其结构进行纳米化, 也能达到明显改善其塑性、韧性的作用。

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。不过总的来看, 这项技术还仅仅处于起步阶段, 具有极大的发展前景。2 阴极保护

对裸露的金属表面, 单用阴极保护技术可以起到防蚀作用, 但因耗电巨大而不经济, 甚至不可行。单用涂层保护不用阴极保护技术也是不可行的, 因为理想状态的涂层永远实现不了, 一旦涂层上有针孔或破损, 就会形成大阴极(覆盖部分)、小阳极(针孔或破损部分)的腐蚀电池, 由于这一电池的作用, 使腐蚀集中在破损或针孔的局部, 这一作用的结果比不用涂层还危险, 加速了管道的点蚀速率。由于涂层的使用, 大大地减少了管道裸露的表面, 使得阴极保护的电流密度急剧降低, 极大地扩大了保护范围, 使阴极保护变得经济和可行。所以当今世界上公认的埋地管道防蚀技术是涂层与阴极保护相结合[ 7] , 且国内外标准、规范都有相应的规定。

阴极保护技术应用于埋地管道应符合下列条件:

a腐蚀介质必须是能导电的, 以便能建立起连续的电路;

b 被保护的金属材料在所处的介质中要容易进行阴极极化, 否则耗电量大, 不易于进行阴极保护;

c 电绝缘已成了阴极保护必不可少的条件, 为了降低保护电流密度要采用覆盖层绝缘, 为了防止电流的流失要将保护管道与非保护管道进行电绝缘;

d 和电绝缘相对应, 被保护管道间的电连续性是阴极保护的又一条件。

阴极保护分为外加电流阴极保护和牺牲阳极阴极保护两种方法。外加电流阴极保护是利用外部直流电源给被保护的管道提供电流, 使整个管道表面变成阴极从而得到保护的技术。外加电流阴极保护装置主要包括直流电源、阳极装置、连接导线以及监测系统。牺牲阳极阴极保护是利用比被保护金属电极电位更负的金属或合金给它提供电流, 使之得到保护的一种技术。目前常用的牺牲阳极材料有镁合金、锌合金等。一般埋地管道在下述情况下采用阴极保护技术。

(1)站间集油、掺水管道, 污水管道, 输气管道, 轻烃管道等, 宜采用牺牲阳极保护。为确保阴极保护效果, 在被保护管道首、末端必须安装绝缘接头。在采用牺牲阳极保护时, 土壤电阻率小于或等于m 的环境中宜使用组合式锌阳极;土壤电阻率大于15 m、小于100 m 的环境中宜使用组合式镁阳极;当土壤电阻率大于100m 时, 不宜采用牺牲阳极保护。

(2)长输管道通常宜采用外加电流阴极保护法。为确保阴极保护效果, 在被保护管道首、末端必须安装绝缘接头。

(3)大型站库内埋地管道宜采用区域性阴极保护。结论

(1)无机防腐技术和纳米改性技术会有极大的发展和应用前景。

(2)阴极保护在输油管道防腐中地位突出。

参 考 文 献

[ 1 ]廖宇平, 李志勇 长输管道外防腐层的应用与存在的问题[ J] 油气储运, 2005, 24(4): 36-39

[ 2]胡士信 国内管道防腐层技术现状及差距[ J ] 防腐保温技术, 2005, 13(1): 157

[ 7] 李金梅.油田管道防腐技术[ J ]防腐保温技术,2006, 14(2): 17-18