论文部分内容阅读
摘要：析了油田集输管网钢管内壁腐蚀的原因，提出了防止内壁腐蚀的防护措施，根据油田实际研究熔结环氧粉末内防腐涂层工艺。详细介绍了内防腐特点、工装配置和主要工艺原理，通过实际应用该工艺具有巨大的推广应用价值。
关键词：钢管 内防腐 工艺
前言
辽河油田已进入中后期开采，需要采取注水、注蒸气、注CO2、注聚合物等一系列措施。采出的原油含有大量的污水、伴生气、脂肪酸类物质、硫醇类物质、胶质类物质、硫化物、碳酸盐和硫酸盐等。其特点是富含有机物，化学需氧量高，矿化度高，微生物含量高，细菌大量繁殖，生垢离子如SO42-、Ca2+、HCO3-、Mg2+、Ba2+和悬浮物含量高，管内的这些介质对管线的腐蚀速度影响很大，大幅度缩短管线的使用寿命。一旦管线腐蚀泄露，会造成巨大的经济损失和严重污染环境的社会影响，甚至造成安全事故。对管线实施内防腐是延长管线寿命、提高投资效益、降低投资及运行成本，是确保环境和安全生产的有效途径。
1 钢管内壁腐蚀原因
1.1化学腐蚀
原油污水中氯离子的存在，使碳钢发生点蚀，并在点蚀坑内形成HCl，又加剧了点蚀坑的进一步发展而腐蚀。
1.2. 电化学腐蚀
原油污水矿化度高，HCO3-、Cl-、HS2、CO2含量高，天然气中含有HS2等大量腐蚀性介质与钢管接触，钢管中的Fe元素电极电位与腐蚀介质存在高低差距，构成腐蚀电池，产生电化学腐蚀。
1.3 硫酸菌腐蚀
采出的原油都在密闭系统中输送，形成缺氧环境。硫酸盐还原菌（SRB）大量存在于这种缺氧环境，能把原油污水中的SO42-的S还原成S2-而产生H2S，H2S与Fe产生反应生成FeS造成腐蚀。SRB成群或菌附着在管壁上，它们附着的地方就会出现坑蚀而穿孔，同时H+去极化作用与细菌协作使腐蚀加剧。
2.内腐蚀防护措施
为了控制管线内腐蚀，延长使用寿命，针对内腐蚀的特点应采取相应的防护措施。就管道自身而言，为了减少内腐蚀主要使用两种方法一是采用非金属管道如玻璃钢管道、钢骨架增塑复合管、增强热塑性塑料管等，另一种就是给钢管涂敷防腐涂层阻止管内壁腐蚀。熔结环氧粉末内防腐是目前国内外最先进的一种内防腐技术。
3.熔结环氧粉末内防腐涂层
环氧粉末是一种热固性粉末，它的胶化温度为180～230℃。有优良的耐酸碱性能，它熔结在钢管内壁后，形成单层一次成膜内涂层，当流体温度在100℃ 以内时，温度越高它的固化性越好，并具有优良的使用性能。
3.1钢质管道熔结环氧粉末内涂层优点
3.1.1 内涂层作防腐层延长管道使用寿命
环氧粉末涂层具有良好的耐酸、碱、盐以及绝大部分有机溶剂腐蚀的性能，适用于油、水、气和各种污水介质的输送，涂层粘结力强，能够给管道提供可靠的防腐保护，延长管道使用寿命，减少寿命周期投资，提高油田整体经济效益。
3.2环氧粉末内防腐层工作环境及应用范围
3.2.1工作温度：能够在-40℃---100℃的环境下长期使用；
3.2.2可以输送各种油品、天然气及给排水、饮用水等；
4.内防腐生产线研制
4.1 研制方案
环氧粉末内防腐管生产线是在环氧粉末外防腐管生产线的基础上改造而成的，即利用原有外防腐作业线的中续钢管平台和平台两侧的空间位置建造两个工位的钢管提升和旋动装置，对应钢管旋动传动装置中心分别在平台一侧建造喷粉枪传动小车系统、粉房及回收系统，并配备相关的电动与电气控制装置，与原有外防腐作业线相关设备配合使用，实现钢质管道内防腐功能。
在以上生产过程中，增加钢管外面抛丸除锈处理和内喷涂二次固化加热后的环氧粉末外喷涂工序，就可以同时满足钢质管道内、外防腐生产同时进行的适应性功能。这项工艺是国内防腐领域的独创，能够一线三用连续生产。
4.2内防腐试验过程
4.2.1 喷砂表面处理
总结多年的施工经验教训，我们集中喷枪枪头和介质，自制专门适用于管道内除锈的周向喷枪，该枪枪芯内固定，四周中空枪口，呈喇叭口形状的枪头，气流带动介质撞击喇叭口枪芯折射后即向管道内壁的冲击，这种枪头具有工作效率高，除锈效果均衡的特点，拖拉速度一定，整根钢管内部除锈效果完全一致。
在介质选择上，我们分别试用了1.0mm、1.5mm、2.5mm石英砂和0.8mm钢丸。钢丸具有较重、流动性受限的缺点，喷枪口流量小，不加大气压情况下效果不佳；1.0mm石英砂粒径较小，喷射后形成粉尘较多，回收利用率低；2.5mm石英砂粒径较大，流量偏小、容易堵枪。实践证明，综合工作效率、除锈质量和回收利用率及环境保护等因素，采用内喷枪和1.5mm石英砂结合喷砂效果最佳，在保证质量的同时，工作效率得到显著提高。
4.2.2 粉末静电喷涂
我们采用了热喷技术，作业线安装完毕后，分别对Φ159、Φ273和Φ325三种管径共进行了8次试验，其中Φ159内喷涂3根，Φ273内喷涂3根，Φ325内外喷涂10根，内外喷涂环氧粉末16根，在试验过程中发现了很多问题，但通过我们总结往次试验失败的经验和教训，最终将技术问题逐一解决。
5.研制的主要设备装置
5.1喷砂除锈装置包括钢管旋转台、周向喷砂枪头、喷砂小车和砂罐。250KW中频加热装置包括控制柜、电容器、加热圈、远程控制台、水冷系统。改胶轮驱动为钢轮驱动，设计加工钢轮及轴承座，钢轮外覆聚四氟乙烯增加摩擦力提高耐温性。研制液压升降钢管旋转托架。静电喷涂装置及内喷涂专用喷枪。喷枪支撑杆及喷枪送进小车。大旋风风尘（粉末）回收装置。管内粉尘吹扫装置。液压站及液压系统。行程调节变频控制系统。
6. 防腐线功能范围及适应范围
6.1 功能范围：这条生产线具有一线三用功能且能连续生产，可以对钢管完成以下作业：
钢质管道（FBE）外防腐涂层涂覆，钢质管道（FBE）内防腐涂层涂覆，钢质管道（FBE）内、外防腐涂层涂覆。
6.2适应钢管范围
（1）保证现有（FBE）外防腐涂层涂覆的钢管口径及长度范围
（2）∮89-∮508㎜ 长度 ≤ 12米 内防腐涂层涂覆
（3）∮89-∮508㎜ 长度 ≤ 12米 内、外防腐涂层涂覆
6.3 涂层厚度
外防腐层 普通级 ≥300?m 加强级 ≥400?m
内防腐层 普通级 ≥250?m 加强级 ≥350?m
减阻层 ≥50?m
6.4主要技术参数
内涂层钢管规格及长度：Φ89—Φ508 长度 ≤ 12M
涂层厚度：50?m—650?m均可实现
静电高压：20kv
7. 推广应用
近几年利用该成果为油田公司生产各种内防腐管300多公里，直接创产值2100万元，实现利润675万元，为油田中后期开发做出了一定贡献，取得了经济效益和社会效益双丰收。
关键词：钢管 内防腐 工艺
前言
辽河油田已进入中后期开采，需要采取注水、注蒸气、注CO2、注聚合物等一系列措施。采出的原油含有大量的污水、伴生气、脂肪酸类物质、硫醇类物质、胶质类物质、硫化物、碳酸盐和硫酸盐等。其特点是富含有机物，化学需氧量高，矿化度高，微生物含量高，细菌大量繁殖，生垢离子如SO42-、Ca2+、HCO3-、Mg2+、Ba2+和悬浮物含量高，管内的这些介质对管线的腐蚀速度影响很大，大幅度缩短管线的使用寿命。一旦管线腐蚀泄露，会造成巨大的经济损失和严重污染环境的社会影响，甚至造成安全事故。对管线实施内防腐是延长管线寿命、提高投资效益、降低投资及运行成本，是确保环境和安全生产的有效途径。
1 钢管内壁腐蚀原因
1.1化学腐蚀
原油污水中氯离子的存在，使碳钢发生点蚀，并在点蚀坑内形成HCl，又加剧了点蚀坑的进一步发展而腐蚀。
1.2. 电化学腐蚀
原油污水矿化度高，HCO3-、Cl-、HS2、CO2含量高，天然气中含有HS2等大量腐蚀性介质与钢管接触，钢管中的Fe元素电极电位与腐蚀介质存在高低差距，构成腐蚀电池，产生电化学腐蚀。
1.3 硫酸菌腐蚀
采出的原油都在密闭系统中输送，形成缺氧环境。硫酸盐还原菌（SRB）大量存在于这种缺氧环境，能把原油污水中的SO42-的S还原成S2-而产生H2S，H2S与Fe产生反应生成FeS造成腐蚀。SRB成群或菌附着在管壁上，它们附着的地方就会出现坑蚀而穿孔，同时H+去极化作用与细菌协作使腐蚀加剧。
2.内腐蚀防护措施
为了控制管线内腐蚀，延长使用寿命，针对内腐蚀的特点应采取相应的防护措施。就管道自身而言，为了减少内腐蚀主要使用两种方法一是采用非金属管道如玻璃钢管道、钢骨架增塑复合管、增强热塑性塑料管等，另一种就是给钢管涂敷防腐涂层阻止管内壁腐蚀。熔结环氧粉末内防腐是目前国内外最先进的一种内防腐技术。
3.熔结环氧粉末内防腐涂层
环氧粉末是一种热固性粉末，它的胶化温度为180～230℃。有优良的耐酸碱性能，它熔结在钢管内壁后，形成单层一次成膜内涂层，当流体温度在100℃ 以内时，温度越高它的固化性越好，并具有优良的使用性能。
3.1钢质管道熔结环氧粉末内涂层优点
3.1.1 内涂层作防腐层延长管道使用寿命
环氧粉末涂层具有良好的耐酸、碱、盐以及绝大部分有机溶剂腐蚀的性能，适用于油、水、气和各种污水介质的输送，涂层粘结力强，能够给管道提供可靠的防腐保护，延长管道使用寿命，减少寿命周期投资，提高油田整体经济效益。
3.2环氧粉末内防腐层工作环境及应用范围
3.2.1工作温度：能够在-40℃---100℃的环境下长期使用；
3.2.2可以输送各种油品、天然气及给排水、饮用水等；
4.内防腐生产线研制
4.1 研制方案
环氧粉末内防腐管生产线是在环氧粉末外防腐管生产线的基础上改造而成的，即利用原有外防腐作业线的中续钢管平台和平台两侧的空间位置建造两个工位的钢管提升和旋动装置，对应钢管旋动传动装置中心分别在平台一侧建造喷粉枪传动小车系统、粉房及回收系统，并配备相关的电动与电气控制装置，与原有外防腐作业线相关设备配合使用，实现钢质管道内防腐功能。
在以上生产过程中，增加钢管外面抛丸除锈处理和内喷涂二次固化加热后的环氧粉末外喷涂工序，就可以同时满足钢质管道内、外防腐生产同时进行的适应性功能。这项工艺是国内防腐领域的独创，能够一线三用连续生产。
4.2内防腐试验过程
4.2.1 喷砂表面处理
总结多年的施工经验教训，我们集中喷枪枪头和介质，自制专门适用于管道内除锈的周向喷枪，该枪枪芯内固定，四周中空枪口，呈喇叭口形状的枪头，气流带动介质撞击喇叭口枪芯折射后即向管道内壁的冲击，这种枪头具有工作效率高，除锈效果均衡的特点，拖拉速度一定，整根钢管内部除锈效果完全一致。
在介质选择上，我们分别试用了1.0mm、1.5mm、2.5mm石英砂和0.8mm钢丸。钢丸具有较重、流动性受限的缺点，喷枪口流量小，不加大气压情况下效果不佳；1.0mm石英砂粒径较小，喷射后形成粉尘较多，回收利用率低；2.5mm石英砂粒径较大，流量偏小、容易堵枪。实践证明，综合工作效率、除锈质量和回收利用率及环境保护等因素，采用内喷枪和1.5mm石英砂结合喷砂效果最佳，在保证质量的同时，工作效率得到显著提高。
4.2.2 粉末静电喷涂
我们采用了热喷技术，作业线安装完毕后，分别对Φ159、Φ273和Φ325三种管径共进行了8次试验，其中Φ159内喷涂3根，Φ273内喷涂3根，Φ325内外喷涂10根，内外喷涂环氧粉末16根，在试验过程中发现了很多问题，但通过我们总结往次试验失败的经验和教训，最终将技术问题逐一解决。
5.研制的主要设备装置
5.1喷砂除锈装置包括钢管旋转台、周向喷砂枪头、喷砂小车和砂罐。250KW中频加热装置包括控制柜、电容器、加热圈、远程控制台、水冷系统。改胶轮驱动为钢轮驱动，设计加工钢轮及轴承座，钢轮外覆聚四氟乙烯增加摩擦力提高耐温性。研制液压升降钢管旋转托架。静电喷涂装置及内喷涂专用喷枪。喷枪支撑杆及喷枪送进小车。大旋风风尘（粉末）回收装置。管内粉尘吹扫装置。液压站及液压系统。行程调节变频控制系统。
6. 防腐线功能范围及适应范围
6.1 功能范围：这条生产线具有一线三用功能且能连续生产，可以对钢管完成以下作业：
钢质管道（FBE）外防腐涂层涂覆，钢质管道（FBE）内防腐涂层涂覆，钢质管道（FBE）内、外防腐涂层涂覆。
6.2适应钢管范围
（1）保证现有（FBE）外防腐涂层涂覆的钢管口径及长度范围
（2）∮89-∮508㎜ 长度 ≤ 12米 内防腐涂层涂覆
（3）∮89-∮508㎜ 长度 ≤ 12米 内、外防腐涂层涂覆
6.3 涂层厚度
外防腐层 普通级 ≥300?m 加强级 ≥400?m
内防腐层 普通级 ≥250?m 加强级 ≥350?m
减阻层 ≥50?m
6.4主要技术参数
内涂层钢管规格及长度：Φ89—Φ508 长度 ≤ 12M
涂层厚度：50?m—650?m均可实现
静电高压：20kv
7. 推广应用
近几年利用该成果为油田公司生产各种内防腐管300多公里，直接创产值2100万元，实现利润675万元，为油田中后期开发做出了一定贡献，取得了经济效益和社会效益双丰收。