本文介紹了幾個國外項目油氣儲運設施腐蝕現狀，主要防腐措施及誤區，以及針對某些項目具體問題的最新研發成果。

 

    文| 郭　超　中國石油工程建設公司北京設計分公司

 

    隨著中國綜合國力和科技實力的增強， 國內一些專業公司逐步邁出國門走向世界。國內石油天然氣行業的一些專業公司通過以總承包、合資或合作的形式，在國際油氣開采、煉化加工行業不斷開拓進取，為促進國際間的交流合作、加快當地經濟發展、保障我國的能源動脈暢通做出了重要貢獻。作為油氣建設企業一名專業防腐工程師，筆者在執行這些項目的過程中，有幸接觸到相關國家和地區的腐蝕現狀、防腐手段以及存在的部分具體問題，本文對這些信息進行了簡單總結，給各位讀者做簡要介紹。

 

    國外油氣裝置腐蝕現狀

 

    根據國際能源分布，目前我公司的業務范圍主要分布在中東、非洲、中亞、北美等油氣資源較豐富的地區。這些地區的腐蝕情況根據油氣成份、當地自然環境、社會面貌等因素有所不同。例如，伊朗和伊拉克原油產出水中氯離子含量較高，伴生氣硫化氫含量較高，土庫曼天然氣中硫化氫含量較高，南蘇丹原油伴生氣中二氧化碳含量較高，加拿大油砂由于開采工藝的原因二氧化碳含量較高。這些油氣特性對相應地區的油氣田地面建設項目腐蝕與防護措施方案的確定造成很大挑戰。其次， 各地自然環境也對油氣設施的防腐造成很大影響，例如伊拉克南部地區為強鹽堿性土質，腐蝕性較強。阿爾及利亞地中海沿岸為地中海海洋性氣候，地下水位高，空氣濕度大， 地上設施腐蝕情況較嚴重。另外， 還有因為戰亂等社會不穩定因素造成部分國家的防腐措施停滯， 引起部分國家和地區的油氣設施腐蝕情況加劇，造成較大的經濟損失。圖1 為伊拉克某油田因為長期無腐蝕監測和維護造成原油儲罐腐蝕嚴重而對該儲罐停產， 進行底板更換工作。

圖1　伊拉克某油田對腐蝕的儲罐底板進行更換

 

    主要防腐措施及誤區

 

    與國內外類似項目一樣，選材、緩蝕劑、陰極保護和涂層防護是國外油氣建設項目防腐的主要手段。但由于腐蝕屬于一門交叉學科，很多工程公司沒有防腐專業，對腐蝕缺乏正確的認識和重視。例如目前很多設計公司將防腐領域的選材、緩蝕劑篩選、陰極保護和涂層防護分屬于不同的部門。這些部門之間又缺乏溝通，因此在油氣防腐方面也存在一些誤區。而在實際的工作過程中防腐工程師不但要兼顧這些內容，還要與工藝、設備、配管、電氣、土建等專業緊密配合才能保證防腐專業的工作盡量滿足項目的需要。例如在長輸埋地管線的設計過程中為保證熱縮套補口的質量和效果應盡量避免使用彎頭，特別是如圖2 所示的小角度彎頭。在實際安裝過程中該角度完全可以通過彈性敷設實現。
 

圖2　小角度彎頭在長輸地管中的使用

 

    在現場施工過程中由于對防腐手段的原理不了解也很容易形成一些錯誤做法。如圖3 所示，在儲罐內部施工階段底板上的犧牲陽極過早安裝。在對罐內進行內防腐噴涂過程并沒有對這些陽極進行保護， 造成陽極表面形成漆膜，如圖3（A）、（B） 所示。但在大罐充水沉降時反而將犧牲陽極用塑料布纏裹，使其無法發揮犧牲陽極的作用，失去對儲罐的保護，如圖3（C）、（D）所示。

 

    另外，還有一些在國內已經長期形成慣例的做法缺乏防腐方面的理論支持，且與國外的相關標準相悖。例如國內儲罐很多在罐底板下先鋪一層瀝青砂防腐，然后再瀝青砂下面鋪設陽極。API 651 明確指出這種做法不合理，因為瀝青砂層阻礙了陰極保護電流的通過，降低了陰極保護的效果。MMO 陽極規格由于缺少統一的標準也存在較多問題，例如在海外項目的投標文件中大部分廠家對MMO 柔性陽極的最大輸出電流描述存在矛盾，認為MMO 陽極最大輸出電流密度為100A/m2，但直徑1mm 的陽極最大單位發電量僅為52mA/m。究其原因可能是因為GB21448 中規定了導電聚合物柔性陽極發電量為52mA/m，若按100A/m2 的輸出電流密度計算，直徑1mm 的MMO 柔性陽極發電量應為314mA/m，工作電流為52mA/m 的MMO 柔性陽極實際上是不滿足GB21448 第5.2.5.5 條規定的不合格產品。

    部分海外項目防腐手段的變革和創新

 

    在部分海外項目的執行過程中，根據項目的實際情況和相關的理論依據對傳統的防腐手段進行了變革，在保證防腐效果的前提下兼顧了施工便利、經濟合理。例如在伊拉克某項目場站3PE 防腐地管的補口時，針對工期緊、熱縮套補口長期不達標的情況， 論證了用復合型環氧補口的做法。該涂層有較好的強度和結合力，且與陰極保護系統有更好的兼容性。因此在本項目已經設計陰極保護的情況下，通過現場試驗證實了該涂層在補口方面的可靠性，并通過了伊拉克石油部主管科技部門的批準。

 

    目前儲罐內外壁涂層是油氣設施防腐研究的一個重點和難點，在以往項目中很多儲罐的涂層都出現了問題。對此中石油工程建設板塊專門對《儲油罐長效涂層防護技術應用研究》進行科研立項研究。目前該課題已經順利結題，取得的成果主要包括：研究了納米金屬顆粒復合高分子儲罐涂層的性能，開發了金屬纖維導靜電涂層，以及配套的復合涂料混合裝置、涂敷工藝與裝置和施工標準，并開發了基于導電性的涂層耐磨性定量測試裝置。為儲罐防腐從焊縫處理、涂料配方、混合工藝、涂覆工藝、涂層檢測方法等方面進行了一系列的創新，共申請了7 項發明專利和1 項實用新型專利。有力保證了我單位在儲罐防腐方面的技術優勢。

 

    作為陰極保護系統的核心組件之一， 外加電流輔助陽極材料長期以來也是本領域的研究熱點。在部分工程實踐中傳統陽極的性能難以滿足實際需要。例如阿爾及利亞某項目陰保電流需要量較大，但由于該項目是老廠區改造項目可用于安裝陽極的區域十分有限。若采用傳統的陽極材料， 在考慮到陽極數量和陽極間效應的影響后， 該空間不足以安裝滿足項目需要的陽極數量。為此我們進行了碳納米管增強MMO 高性能陽極材料的研發，所研發產品不但大幅度提高了傳統陽極的發電量，也增強了電極材料的致密性，獲得國家發明專利授權，并獲得NACE International2011 年度和2012 年度十大腐蝕創新提名。采用這種擁有自主知識產權的高發電量陽極解決埋地管線的陰保問題取得了滿意的效果，得到了當地煉廠等單位的認可。

 

    小結

 

    在海外油氣建設項目中，防腐專業需要結合其他相關專業的內容從選材、緩蝕、陰保、涂層等方面綜合考慮，通過合理、經濟的設計和方案實現項目的生產目標。防腐專業的工作內容既關乎整個項目的安全穩定運行，又是項目外在形象的執行著， 其作用越來越受到人們的重視。即便如此， 在以后的工作中我們仍需不斷增強與相關專業的溝通，進一步學習相關標準、規范， 積極創新、進取，以滿足我國油氣行業防腐技術在相應工程領域中的優勢和競爭力。