石油行业防腐蚀

石油行业防腐蚀

一、概述

石油是一个国家经济和社会发展的重要的物质基础，是创造社会财富的关键因素，所以石油是一种主要的战略物资，在各国对外政策和经济战略中占有主导地位，对任何国家来说都是一条生命线。

石油工业是由石油的勘测、钻井、开发、采油、油气集输、油气处理、油气贮存、运输、石油炼制等环节组成。原油产出后输送到炼油厂，经多种装置加工，生产出合格的多种油品。石油工业各环节中的构建物、管线设备大多是钢铁铸造，它们常处于复杂恶劣的环境中运行，遭受空气、海水、土壤的腐蚀。石油中随含水量、含盐量、含硫量的增加，石油设备遭受的腐蚀损伤是十分严重的。频繁的腐蚀穿孔，造成大量的原油泄漏，农田污染。油田每年因腐蚀所造成的损失一年可达上亿元甚至更多。

不难看出重视腐蚀问题，加强石油工业防腐蚀工作对石油工业的发展至关重要，不仅经济效益显著而且社会效益显著。

二、各个生产环节的腐蚀

2.1钻井系统中的腐蚀

2.1.1钻井过程中的腐蚀环境

钻井过程中的腐蚀介质主要来自大气、钻井液和地层产出物，往往几种组分同时存在，使专用管材、工具处于含氧、硫化氢、二氧化碳或导电良好的钻井液中。

2.1.2钻井过程中的腐蚀特点

（1）电化学腐蚀

在水溶液和盐水钻井液中，主要发生金属的电化学腐蚀，主要的去极化剂是钻进液中的溶解氧。大气中的设备腐蚀就是氧去极化腐蚀的典型。

（2）应力腐蚀破裂

腐蚀疲劳开裂是石油钻井泥浆中钻具等井下管材的主要破坏方式，钻井泥浆是一种能处在井下高温高压环境中工作的复杂胶体体系，含有不同的组分和处理剂，并且在井下还会溶入大量腐蚀性介质，具有很强的腐蚀性，钻井泥浆中钻具材料的腐蚀疲劳断裂是材料-环境腐蚀与疲劳应力共同作用的结果。

（3）磨损腐蚀

在钻井过程中，具有腐蚀性的钻进液循环流动着，因此，动态下的介质对金属材料的的腐蚀（磨损腐蚀）要比静态下的腐蚀严重得多。特别是钻井液中还含有第二相例如：气泡、固体颗粒。使腐蚀更为严重。

（4）硫化物应力开裂

金属在硫化物中，特别是硫化氢环境中易产生应力腐蚀破裂，这中破坏，断口形貌似平整，断裂时间很短，有无明显腐蚀征兆，可造成后果非常严重。

（5）腐蚀疲劳

钻杆在使用过程中长期受扭、弯曲等交变应力作用于腐蚀联合作用，易造成钻杆的腐蚀疲劳破坏。腐蚀疲劳破坏多于先期的孔蚀有关。

2.1.3钻井过程中腐蚀控制途径

（1）降低钻井液的腐蚀性:添加除氧剂、缓蚀剂、除硫剂，降低含沙量，提高PH值到10以上。

(2)钻杆内防腐层的应用：钻杆的内壁腐蚀比外壁更为严重，在内壁涂防腐材料是最有效的方式。内壁防腐层要具有良好的机械性能，同时考虑PH适用范围，耐温及优良的耐蚀性能。一般为溶剂型涂料，成膜物质以环氧酚醛树脂做基料配制而成。

（3）正确选材，合理组合设计

（4）加强科学管理，正确操作。

2.2集输系统中的腐蚀

集输系统是指油井采出液从井口经单井管线进入汇管，最后进入油气集中联合处理站，处理后的原油进入原油外输管道，长距离外输。根据油品性质和集输工艺要求，有些原油还要经过中转站加热、加压，再进入汇管。其中以油气集输管线和加热炉的腐蚀最为严重。

2.2.1集输系统中的腐蚀特点及原因分析

（1）集输管线的腐蚀

集输管线内的腐蚀决定于被输送的原油中的含水率、含砂、采出水的性质、流速、温度等因素。含水率较高，出现游离水时，才会发生严重的电化学腐蚀。水中含有氧气、二氧化碳或是硫酸盐还原菌时腐蚀加剧。当流速减慢是，细菌腐蚀和结垢或沉积物下的腐蚀更加突出。

金属管线外侧的腐蚀主要是埋地管线沿线土壤造成的腐蚀。常见的腐蚀形式因土壤的性质不同（透气性、含盐量、含水量、PH值等），形成的土壤宏观腐蚀电池腐蚀和杂散电流引起的腐蚀。另外温度对管线的腐蚀影响也是比较大的，温度升高可加剧腐蚀。

（2）加热炉的腐蚀

大多数加热炉以原油作为原料。当原油中含有硫化物时，燃烧后产生的三氧化硫和二氧化硫，与烟气中的水蒸气作用生成酸蒸汽，然后生成硫酸与亚硫酸这些都是强腐蚀剂。对与原油加热炉的管式加热器，当金属管壁低于酸的露点时会造成严重的硫酸露点腐蚀。

2.2.2油气集中联合处理站设备的腐蚀

处理站是专门进行油、气、水三相三相分离处理的场所。

（1）原油罐的腐蚀

原油罐的外腐蚀是底板外壁的土壤腐蚀和罐外壁的大气腐蚀。

原油灌的内腐蚀，不同部位的腐蚀程度不同。灌低的腐蚀程度比较严重，主要是罐底的沉积水和沉积物比较多。沉积物中含有盐类和有机淤泥。其粘性抑制氧的扩散，往往造成氧浓差电池腐蚀，其腐蚀形貌成溃疡状特点，易形成穿孔。

（2）三相分离器的腐蚀

分离器的腐蚀主要发生在焊缝附近热影响区内，金属组织不均匀遭受的腐蚀。

（3）污水罐以及污水处理设备

污水处理设备的腐蚀与含油污水水质，处理量等有关。通常是二氧化碳、氧气及细菌造成的电化学腐蚀。

2.3集输系统中的腐蚀控制途径

2.3.1正确选材合理设计

出于经济性考虑，油田通常采用普通钢材并辅以其他防腐手段联合防护。防腐设计应该遵循：结构形式尽量简单，表面积小，便于施工和检修。考虑工艺过程的同时，必须充分考虑发生腐蚀的可能性和应采取的防腐措施。

2.3.2防腐层

（1）外防腐涂层

对防大气腐蚀的涂料，通常应根据大气腐蚀的成分、腐蚀性质的强弱分别选用相对涂料。在油气生产中一般用于油罐、容器及架空管道外防腐层。对于强腐蚀环境常用的常温涂料有过氧乙烯涂料、聚氯乙烯涂料、氯磺化聚乙烯涂料、氯化橡胶涂料、环氧树脂涂料等。耐高温涂料有氯磺化聚乙烯改性耐温涂料、改性聚氨酯涂料等。在比较苛刻的环境下，如湿热或海洋大气环境下，外防腐层为热喷锌、喷吕或无机有机富锌涂料。