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油气管道防腐技术及应用

  
评论: 更新日期:2015年05月16日

(1) 良好的防腐性能。
(2) 耐压性。能承受水压试验和输送介质的压力,能承受压力的反复变化。
(3) 易于涂装。在常温常压和常湿条件下,采用普通喷涂技术即可。
(4) 化学稳定性。能耐压缩机润滑油、醇类、汽油等的腐蚀,在输送的天然气及可能产生的凝积物呈化学中性。
(5) 良好的粘结性及耐弯曲性。要求涂层粘结力强,在管道储运、现场弯管、和运行、清管过程中不易脱落。
(6) 耐磨性和硬度。应具有足够的硬度,能承受管道内砂粒、腐蚀物和清管器等所造成的磨损。
(7) 耐热性。考虑到管道的外防腐层(环氧粉末喷涂时的管壁温度在230 ℃左右) 内涂层应能耐受外涂敷的高温。
(8) 涂层光滑。具有减阻作用的内涂层漆膜表面应光滑, 摩阻系数要小。
3.2 内涂层用料
符合油气管道内涂层用的涂料品种很多,但性能各异。在输气干线上应用较为广泛的涂料种类主要有液体环氧涂料、粉末环氧涂料、酚醛环氧树脂和煤焦油环氧树脂等。美国气体协会(AGA)对25种涂料进行了研究和筛选,认为环氧树脂型涂料最适用于输气管道的内涂层。美国石油学会(API)一般推荐采用胺固化环氧涂料和聚酞胺固化环氧涂料,尤其优先使用聚酞胺固化的环氧涂料。
3.2.1 双组分液体环氧涂料
双组分液体环氧涂料多采用601(E-20)环氧树脂作为主要成膜物质,其环氧值为0.18~0.22。固化剂采用胺类固化剂,这种涂料主要有胺加成物固化环氧涂料、聚酞胺固化环氧涂料、环氧沥青涂料和无溶剂环氧涂料等,它们具有以下几个特点。
(1) 极强的附着力。环氧树脂分子结构中含有大量的经基和醚基等极性基团, 加之在固化过程中,活泼的环氧基能与界面金属原子反应形成牢固的化学键, 使涂层的附着力增强。
(2) 优异的耐磨和耐腐蚀性。环氧树脂中的苯环和固化后涂膜的较高交联密度,使涂层坚硬、柔韧、防渗透性强,耐水耐溶剂性好。此外,由于主链结构中醚键的较高化学稳定性, 使得涂膜的抗酸和抗碱性提高,耐化学性好[17]。
(3) 适合高压翰气管道, 能承受压力变化。由于环氧涂层固化时体积收缩小, 热膨胀系数小,因此能耐受温度和应力作用。分子中刚性的苯环和柔性的经基能保证固化后的涂膜坚硬而柔韧, 物理力学性能良好。
(4) 电绝缘性好。由于环氧树脂涂膜具有稳定性和致密性的特点,因此涂层具有良好的电绝缘性。在现场施工时,由于双组分液体环氧涂料由甲、乙两组分混合均匀后喷涂, 因此必须在产品规定的使用期内用完,一般为8~24h。
3.2.2 氧化粉末涂料
目前, 用于天然气管道内涂层的粉末涂料主要是热固性熔结环氧粉末。这种涂料以热固性树脂(E-12)为主要成膜物,由固化剂、颜填料和添加剂组成。热固性粉末涂料具有低熔融粘度, 流平性好,涂膜坚韧而牢固、光滑、完整, 耐水、耐热、耐化学腐蚀性优异。国外使用环氧粉末涂料已有近60年历史,由于其优异的技术性能, 用量在不断增长,在各种防腐涂料中占据了主导地位。
3.2.3 减阻内涂层技术
目前,国外已经广泛的使用了气田管道内涂层技术,而我国国内新建的天然气的常熟管道也同样使用了减阻内涂层技术,比如西气东输重大工程。减阻内涂层技术可以说是一项经济效益比较高的新型技术,该技术可以改善流动性能,提高输送的能力,从而可以减少气田管道施工期间的腐蚀事件的发生。并且还可以减轻气田管道内壁的腐蚀,减少清管的次数,从而可以保证输送的纯度,延长气田管道的使用寿命[18]。目前,涂敷工艺技术以及内涂层工艺技术已经在我国国内防腐技术中广泛的使用。根据国内外最近几年的实践得知:应用减阻内涂层技术可以使气田管道内涂表面的摩擦系数减少30%左右,粗糙度下降90%。液体输送能力可以提高20%左右。气体的输送能力一般情况下可以提高20%左右。因此,应用内涂层防腐技术可以实现经济效益的最大化。目前,可以作为气田管道内减阻涂料技术的涂料产品有很多,但是因为不同产品的涂料性能不同,因此我们应该针对气田管道的不同要求选择出最经济、最适合的内减阻涂料的产品类型。
3.2.4 高固体份涂料技术
高固体份涂料简称HSC(High Solid Coat)。随着环境保护法的进一步强化和涂料制造技术的提高,高固体份涂料(HSC)应运而生。一般固体份在65%~85%的涂料均可称为HSC。 随着我国环境保护的要求越来越高,高固体份的涂料技术也不断提高。目前,国内外已经有很多固体份涂料,因此高固体份的涂料在市场的需求也日益增多。高固体份的涂料是目前我国应用量最多,发展最快的品种之一。在最近几年里,高固体份涂料的研制在重防腐技术的领域里得到了很高的应用。高固体的涂料应用在未来的发展中为主要的防腐涂料品种。再加上施工条件以及施工的性能与现场的涂料基本上是相同的,因此在未来的工业防腐领域中应用高固体份涂料技术也会日益广泛[18]。
3.3 内涂层防腐技术在CD油田的应用
胜利油田海上CD油田主要依靠管道方式进行油气水的输送,随着管线投用时间增长和采出液综合含水上升,管线内表面存在腐蚀、结垢,造成流体输送压力增大、能耗增加,管线损坏的风险在逐年递增。后采用了双组分液体环氧涂料技术,在不移动管道或分段拆除的情况下,经过试压、清洁、涂层通球等施工流程,对管道内表面涂敷完整的防腐层,以防止管内含水原油腐蚀管道内壁。该项内防腐技术将有效防止腐蚀危害,延长管道使用寿命,提高海上原油的生产的安全性。其应用的具体效果非常明显的表现在以下三点[19]:
(1)节约能耗,在双组分液体环氧涂料内涂层管道投入使用后因Φ457mm复线与原管道相同,可以通过管道参数与输油泵的电流变化可以判断内涂层管道的防腐效果。经测试,Φ457mm复线电压比Φ457mm管线电压降低了1MPa,输油泵(4台)的电流平均降低了40A,电压为380V,每年节约电能:W=380V×40A×365d×24h×4=532608kW•h。
(2)延长管道使用寿命,双组分液体环氧涂料内涂层管道的设计使用寿命是10年,可以明显减缓管道内壁腐蚀,延长管道使用寿命,将大幅度的提高其安全性和经济性。


第4章 油气管道防腐技术的发展前景
随着我国能源政策的调整,油气管道的建设已逐渐成为新时代的主要热点问题,而管道防腐工作是管道建设中一道极其重要的工序,油气管道防腐技术的好坏直接关系到整个油气输送工程的质量。油气管道防腐建设在我国已经形成高潮,尤其是长输管线的大力投入,我国乃至世界的防腐技术会呈现出新的需求和新的纪元。
由于地方财政、认识水平等多方面因素的影响,价格昂贵的防腐蚀涂料的应用必然受到局限,而综合性能好、成本低廉、使用方便、易于推广的防腐蚀新材料和新工艺将在主管道或支管道上受到欢迎,急需加强在这方面的研究开发工作。关于防腐涂层对涂料的要求也会越来越高。 防腐涂料除了要具备良好的耐腐蚀性和粘结性外,还要保证无毒、无污染、经济高效[20]。目前随着我国石油经济的快速发展,单一的无机材料或有机涂料已不能满足时代的需要,可以在有机涂料里添加纳米材料或将有机材料与无机材料结合开发新型的高性能涂料。 防腐涂层技术在一定方面可以采用多种技术相结合的形式,提高防腐水平。阴极保护技术有固化速率快、挥发有机溶剂少、易于工业化等优点在管道涂层中已被广泛的应用。随着人们对阴极保护作用的认识,在加上阴极保护技术的逐渐完善,加之与涂层防腐技术相结合,势必会出现两者并重的新局面,从而大大提高油气管道的运行寿命。
随着我国工程项目建设监理制的逐步开展和完善,把工程监理引入管道防腐设计、原材料供应及施工招标、施工过程等阶段,将有助于优化方案设计,减少甚至避免设计失误,确保防腐工程的质量。
虽然,气田管道的防腐技术的前景很广泛。但是防腐技术中涂料的挥发性对大气带来的污染也已经越来越受到人们的关注。因此降低涂料中污染物的排放,使经济循环发展已经成为引领我国气田管道防腐技术中使用的涂料产业持续发展的关键所在。其中工业防腐技术已经成为涂料中重要的成分,所以我们必须推广节能减排的举措[5]。
另外,地层中携带出来的砂在管线中积聚,易造成管线堵塞。砂粒可能会对涂层磨损,造成涂层破坏,不能起到防腐效果。因此,如何将地层出砂尽早清除出集输系统是亟待解决的问题,也是今后油气管道防腐技术发展的又一前景[20]。
综上所述,虽然我国管道防腐还存在着不少的问题和困难,相信通过有关方面的共同努力,通过新材料、新工艺、新技术的不断采用,我国的管道防腐技术会日臻完善,我国的管道建设也必将取得更大的成就。新型油气管道涂层防腐技术会有更大的发展前景。

参 考 文 献
[1]李树军.油气管道防腐技术探析[J].技术应用,2013,(12):76
[2]陈强.国内外油气管道防腐新技术发展现状[J].甘肃石油和化工,
2010,(03):11
[3]杨赫,刘彦礼.近年我国油气管道防腐技术的应用[J].化学工程师,
2008,(02):28~31
[4]胡士信.国内防腐层现状及差距[J].防腐保温技术,2005,13(01):
1~6
[5]李运利,雍歧卫,刘志.管道防腐层的新发展[J].涂料工业,2007,37
(02):55~57
[6]张艺.近年油气管道防腐技术的应用[J].化学工程与装备,2009, (04):108
[7]赵琦.浅谈油气管道防腐技术的应用[J].中国科技信息,2013,(09):
113
[8]王文旭.基于油气管道防腐技术应用与研究[J].化学管理,2001, (03):142
[9]姚杉.塔河油田长输管道防腐的选择[J].腐蚀与保护,2001,(06):
34~36
[10]龚树鸣.长输天然气管道外防腐涂层选择[J].天然气与石油,2001,
19(01):26
[11]韩文礼,林竹等.管道涂层防腐蚀技术现状与展望[J].石油工程建
设,2003,29(02):2
[12]赵金榜.天然气地下管道用涂层品种、性能及选用设想[J].中国涂
料,2000,(05):45
[13]黄宁,白亮,吕吉强. 管道涂层防腐工艺研究[J]. 化工管理,2013,
(24):222
[14]徐广义.埋地天然气管道防腐技术[J].油气田地面工程,2010,2
(02):77

[15]屠海波,程明,陈彰兵等.陕京二线输气管道外腐蚀控制[J].天然气与石油,2007,25(06):25~27
[16]干志强,张其滨.库鄯线、陕京线防腐质量控制[J].天然气工业, 1999,19(04):73~76
[17]刘雯,钱成文. 输气管道内涂层用涂料[J].油气储运,2001,20
(02):14
[18]曾凯.气田管道防腐技术的发展以及现状[J].中国石油和化工标准
与质量,2013,(21):98
[19]李得纯,马庆春,杨明华等.原位管道内涂层防腐技术在海上集输管线应用[J].石油矿场机械,2012,41(06):81~84
[20]董奇武,宋凤英.浅议油气管道的防腐技术现状和发展趋势[J].中
国石油和化工标准与质量,2013,(10):226
致 谢
大学三年的读书生活在这个季节即将划上一个句号,而于我的人生却只是一个逗号,我将面对又一次征程的开始。三年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下,走得辛苦却也收获满囊,在论文即将付梓之际,思绪万千,心情久久不能平静。伟人、名人为我所崇拜,可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人,我的导师——于翠艳教授。我不是您最出色的学生,而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨,学识渊博,思想深邃,视野雄阔,为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔,置身其间,耳濡目染,潜移默化,使我不仅接受了全新的思想观念,树立了宏伟的学术目标,领会了基本的思考方式,从论文题目的选定到论文写作的指导,经由您悉心的点拨,再经思考后的领悟,常常让我有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。
感谢油田化学教研室所有老师,焉得谖草,言树之背。从开始进入课题到论文的顺利完成,得到了许多师长、同学、朋友的帮助,在这里请接受我诚挚谢意!
同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。
最后再一次感谢所有在毕业论文中曾经帮助过我的良师益友和同学,以及在论文中被我引用或参考的论著的作者。

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