石油工业防腐蚀技术与工程的发展及应用.doc

石油工业防腐蚀技术与工程的发展及应用 苗承武卢绮敏 (中国石油天然气股份有限公司规划总院，北京1 00083)擅蔓；本文主要叙述丁石油工业防腐蚀技术与工程应用的重要性几十年来石油2,1k防腐蚀技术发展取 得的主要成绩及今后技术发展的展望。关t词t石油工业，防腐蚀，防腐层，阴极保护，缓蚀剂，检测l前言石油工业是石油勘探、开发、采油、油气集输、油气处理、油气储运、运输、石油炼制 等环节组成据1998年中国石油天然气统计年鉴的数据，1997年钻井进尺17499万米完 成井口数10908口。全国共有采油井86169口，采气井2275 Ell，注水井3001l口，共计118455ISI。至1997年末全国输原油管线10055公里，输天然气管线9285公里，输成品油管线382 公里，成品油罐容4700x 104米3，全国原油总罐容量约3400104米3全国输天然气管道 总长为12104公里。海上平台70余座。从以上统计数据可看出石油工业的各个环节均与 钢铁紧密相关，石油开采用的钻具、钻杆、套管、油管，Dn2炼制用的炼油塔、加热器等各 类装置，储运系统的各类储罐及各类集输管线、干线均是“钢铁铸成”。因此石油工业的 表面工程主要集中在钢铁上。多年来石油金属设施腐蚀与防护问题及技术得到了石油行业各基层单位及管理部门的 重视，特别是近几年随着不少油田生产进入后期，及稠油、含硫油气田的开发、炼制，腐蚀 问题日趋严重，有的己造成重大事故，影响石油生产。如1993年中原油田地面生产系统因 腐蚀造成的经济损失就高达16亿，我国石化工业(仅指原石化总公司所属企业)1989年因 腐蚀造成的经济损失约20亿元。可见腐蚀问题关系到石油工业的生存及发展。经过几十年 的艰苦努力石油工业已形成了一套符合我国应用实际的腐蚀与防护应用技术。同时随着石油 工业的快速发展，许多跨洲、跨国、跨省的长距离输送管线迅猛发展，油田向着沙漠、海洋、 极地不断扩展，管线向着大口径、高压力、高自动化方向进发，因此石油工业的发展对防腐 蚀技术提出了更高的要求。在这种形势下，我们必须不断开发、研究、引进、吸收新技术、新材料、新方法，以适应石油工业快速发展的需要。2石油工业防腐蚀主要应用技术及发展解放以来，伴随着中国石油工业的发展，石油1二业的腐蚀与防护技术从无到有、从小到 大，走过了一段艰苦并且快速的发展道路。发展到今天石油工业腐蚀与防护技术己形成系列技术，具有以下几方面的成绩和特点：l形成了较完整、适应我国石油工业生产需要的腐蚀与防护技术系统。建立并完善了符一39合我国应用特点、接近国际水平的石油腐蚀与防护技术标准体系。2建立并深化了8疗腐蚀技术和管理“系统抓，抓系统”的工作方针，形成了石油工业防 腐蚀工程设计、施工和管理各环节腐蚀控制的基本原则：即石油管道及设施防腐蚀方案的确 定要依靠科技进步，园地制宣，根据保护对象特点一般采用系统的联合保护技术及综合治理。保护措旋应与主体工f至寿命相匹配，防腐蚀工程应与主体工程同时设计、同时施工同时投产。3研究、开发了指导油气田及长输管道科学管理及决策的评价、预测等综合技术，在石 油防腐蚀生产理中建立了一套分级管理的科学技术和方法。深入开展了油气田设旌的金属 腐蚀机理等应用基础研究，使石油行业腐蚀与防护技术及管理的基础工作和基础研究上了一个新台阶。4开发、B进了防腐蚀新材料，形成了较完善的防腐层材料系统及应用技术。即形成了 埋地管道外防错层八大应用技术体系，对埋地管道建立了以防腐层为主的阴极保护与防腐层 的联合保护应用技术。管道内防腐层也形成了多种应用技术以及相配套的补口材料及技术建立了钻杆、油管防腐层及玻璃钢应用技术。在新型耐蚀材料及表面处理方面，开发了耐蚀、耐磨的化学镀NiP合金镀层，热喷涂 锌、铝及其合金覆盖层，耐高温硫腐蚀、高温氧化、高温环烷酸的渗铝钢新技术耐硫酸露 点的ND钢，复合钢板(以碳钢或低合金钢为基材，表面复合不锈钢、镍基合金、铜台金、 钛材等)。近年来随着炼油设备的腐蚀问题的加剧，新型的耐蚀奥氏体台金和双相不锈钢得到了较快的发展。5朋极保护技术逐步走向成熟，并且发展了区域阴极保护技术，开发了阴极保护优化设十技术，阴极保护电参数检测及效果评价技术，阳极新材料(如高纯镁等高电位牺牲阳极、 复合阳极)、新结构(如带状阳极、柔性目极)等新技术。使该方面技术得到完善及深化。6控制高含硫化物油气处理及炼油装置的腐蚀己形成了系列技术：即抗硫化物新材料的 开发，抗硫化氢材料选择技术，禽硫化物气井、输气管线用缓蚀剂及含硫化物气田管线内防 腐层应用技术等。7检测及监测技术得到快速的发展。该方面技术向着非破坏、在线、自动采集数据的方 向迈进u研制成功了埋地管道变频-选频防腐层绝缘电阻测试技术等几项成果，引进了如智 能清管检测仪、阴极保护参数的遥测技术等测试技术。促进了测试手段的更新换代。8开发并形成了石油工业防腐蚀化学药剂系统应用技术，如油、气田地面设施的水处理 系统，注水系统及炼油厂装置等内壁防腐蚀缓蚀剂、防垢剂、杀菌剂、除氧剂、中和剂等化 学药剂的选择及应用技术。9开发了多种埋地赢管道内外壁修复技术，包括修复材料的基本选择技术、埋地管道外 防腐层修复技术、埋地管道内防腐层修复技术(如穿插衬塑法、翻转内衬法、管内涂布法)， 在工程中得到ir较好的应用。该方面技术虽有待进步深化，但基本解决了在役老管线延长使用寿命的问题。总之，经过儿十年的努力，为适应我国石油工业发展的需要，我国石油工业腐蚀与防护 技术已形成了符台我国应用需要，较系统、全面的技术体系，某些领域已走入了世界防腐蚀 技术的前列。为保障石油工业的正常生产、降低成本起到重要作用。不少成功的例子也说 一40明了这点。如我国第一条长距离输油管线，克拉玛依至独山子管线(147公里)，1960年投 产，采用了石油沥青防腐层。因施工质量等问题在1964年进行了大修，并旖加了阴极保护。 直到1985年进行全线调查时未发生一处腐蚀穿孔。我国的东北长距离输油管线是1970年投 产的，由于采用了科学的防腐蚀生产管理，全线两千多公里管线，截止到1998年只发生了38次腐蚀，并且整体管线仍处于良好的运行状态。防腐蚀技术及管理为这一动脉管线的正 常、经济的运行提供了重要的保障。如前所述的中原油田经过三年的防腐蚀综合治理，采用 了系统防腐蚀措施，在1996年腐蚀得到了基本控制。园腐蚀造成的经济损失1996年比腐蚀 严重的1993年减少达1亿元。3石油防腐蚀技术的展望目前石油工业正在飞速发展，腐蚀与防护领域的科学与技术也向着多学科、前沿化、高 科技的方向发展。石油工业的发展和防腐蚀技术的发展给我们提出了更高的要求。根据工业 发展形势的需要，有以下几方面的技术发展值得我们重视：(1)进一步加强导向性的应用基础研究为了进一步提高石油工业防腐蚀技术水平，开展对应用技术具有指导意义、深化作用的 应用基础研究是至关重要的。如结台油气田、炼厂、管道等实际，深化腐蚀规律、腐蚀预测 方法的研究；防腐蚀层寿命预测及失效机理的研究等(2)加强预防性防腐蚀生产管理，提高管理决策水平 实行主动、预防性的的防腐蚀生产管理是目前国内外生产管理的基本指导思想，国外开发的“风险管理”、“条件评估管理”及国内研究的“分级管理”等技术均反映了这种新型的 防腐蚀生产管理模式。目前我国石油工业虽然在此方面的技术研究已取得一些成果(如形成 了一套石油管道及储罐腐蚀与防护调查、评价技术等)，但就其技术的迸一步开发、配套还 有待深入。同时应全面地建立现场腐蚀与防护调查及评价制度，从而彻底摆脱粗放型管理给 石油工业带来的影响。(3)深化阴极保护应用技术 我国石油工业的阴极保护技术已应用了多年，有的方面已走向成熟并形成了相关标准。但在某些方面(特别如区域阴极保护技术)还有待完善，如深入地进行阴极保护设计的优化 技术研究和应用，用计算机模拟技术进行阴极保护系统干扰等分析，进一步完善阴极保护参 数检测及保护效果评价技术，深入开发阳极新材料、新结构的研究，使其更宜于工程应甩， 保护效果得到进一步提高。(43完善防腐层选材等应用技术，开发新型防腐层材料 石油工业到目前为止己形成了适应各类应用需要的多种防腐层应用技术。今后的问题是如何深化该方面应用技术及技术配套的问题。即在加强基础工作的基础上深入开发因地制宣 优化选用防腐层的技术、跻腐层寿命评价及专家系统技术。进一步完善目前的防腐层应用技 术，如管道内防腐层补口技术，管道内擘防腐层的检测技术等。开发、应用高固体份环保型 防腐层等新材料。(5)深入研究埋地管道防腐层修复技术一一随着油田开发的深入及管道的老化，管道防腐层的修复己在油田及长距离输送管道开展 起来了。由于防腐层的修复技术在我国起步较晚，因此无论在修复材料及选用技术、修复工 艺、修复机具等方面的技术都有待深入研究、提高。使之更宣于工程应用。(6)加快检测、监测技术的更新换代 腐蚀与防护检测技术是石油防腐蚀生产管理及旌工的重要辅助技术。目前国内外此类技术正向着非破坏性、在线监测和遥测的方向发展。国内石油行业此方面技术也有一定发展， 也形成了一套石油管道及储罐腐蚀与防护测试技术。但整体上讲，在测试技术方面，特别是 在线非破坏性检测、监测技术上，需进一步提高其可靠性，准确性并方便工程应用。同时根 据国外监铡、遥测技术发展的方向该方面的测试系统的建立应与石油管道及设施其他遥测系 统的建立相结台(如SCADA系统、地面勘探遥测技术等)，从而进一步发展腐蚀与防护方 面的监测和遥测系统，这是一项多学科、高科技的技术开发及应用。(7)完善环境腐蚀开裂的评价及应用技术 石油设备及管道的环境腐蚀开裂是一种危害性较大的腐蚀形式，特别是近期国外报道较多的埋地管道在高PI，近中性PH值环境下应力腐蚀开裂(SCC)的腐蚀问题已引起广泛 的重视。并且国外已形成了一套较完善的应用技术。我国石油工业虽对硫化物应力腐蚀开裂 已形成一套控制技术但对管线等设施的其他类型的环境腐蚀开裂认识还不多，需进一步研 究并开发其应用技术，(8)开发、应用钢筋混凝土设施保护新技术 随着海洋和滩涂油气田的快速开发，混凝土钢筋的腐蚀已日趋明显。国外在此方面己发展了相应的防腐层技术、胡极保护技术及缓蚀剂技术。目前应用较多的有阴极保护技术，特 别是开发了多种结构的阳极新材料，得到较好的应用。我国石油行业在此方面的技术才刚起步，需要深入的研究和应用。(9)开展C02腐蚀与防护技术的深入研究 C02腐蚀是目前国内外防腐蚀技术发展的一个热点，我国新老油气田不同程度的存在着C02腐蚀问题，有的油气田由于此项技术没有完全解决，影响了油气田的开发。我国需加快 C02腐蚀机理、测试技术、评价技术、应用技术的研究，引进国外的先进技术，加快此方面 的技术发展。