[摘 要]油气在生产运移中均存在腐蚀现象，因为油气集输系统腐蚀而导致的各类直接或间接经济损失较为严重。通过开展腐蚀特征研究，分析原油成分、产出水化学成分及水质，对腐蚀产物进行室内电镜扫描分析，测定温度、压力、PH值、矿化度等对产出水腐蚀速率的影响，对集输系统腐蚀的主要影响因素进行了研究，确定其腐蚀类型，并开展防腐蚀对策研究。
　　[关键词]集输系统 腐蚀因素 机理研究 药剂投加
　　中图分类号：TN610 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0272-01
　　油田的集输系统包括油井地面管线、储罐、设备等，普遍存在较为严重的腐蚀现象，一般以地面管线腐蚀最为严重。因为钢制输油管线穿孔具有时间位置不确定性，不仅给生产带来极其严重的影响，并且会对环境造成大面积污染；因此造成每年针对腐蚀穿孔管线进行维修的费用及青苗赔偿产生的费用。
　　1 腐蚀的主要影响因素研究
　　1.1 矿化度
　　油田采出污水中含有大量的溶解盐，它包括大量的K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+、Cl-、SO42-、HCO3-等离子。这些溶解盐类对于水的腐蚀性有显著的影响，不同的阴离子和阳离子对水的腐蚀性强弱影响程度也是不同的。对不同矿化度的水样进行腐蚀率测试的实验曲线，结果表明随着矿化度的增加，腐蚀率增大，但矿化度的增加又使水中溶解氧含量降低，所以腐蚀率的升幅度并不大。污水中对腐蚀影响最大的是氯离子。氯离子会促进碳钢不锈钢等金属局部腐蚀，当氯离子含量较高时，点蚀电位负移，钢铁表面钝化膜稳定性下降，会导致阳极区一般坑蚀的蔓延，另外由于氯离子半径较小，易穿透保护膜，使腐蚀加剧，产生局部腐蚀。
　　1.2 PH值
　　pH值的高低直接关系到集输系统腐蚀结垢的情况。当pH值小于4时，碳钢表面的氧化物覆盖膜完全溶解，这时碳钢表面上同时进行着氢去极化和酸性溶液中的氧去极化两个去极化反应，由于腐蚀产物没有保护作用，所以碳钢表面上进行的是均匀腐蚀。当pH值在4～10范围内时，腐蚀过程受氧扩散控制，因而腐蚀速度受pH 值影响较小；但是在一定矿化度的水中且水温较高时，如果出现沉积物又不加以控制，则将导致严重的局部腐蚀。pH值较高时，碱性加强，使系统结垢严重，当pH值在10～13的碱性范围内时，随碳钢表面的pH值升高，Fe2O3覆盖膜逐渐转化为具有钝化性能的r-Fe2O3保护膜，腐蚀速率会有所下降。但是当pH值继续升高时，腐蚀速率又会上升，其原因是碳钢表面的钝化膜溶解成可溶性的铁酸钠（NaFeO2 ）。
　　1.3 温度
　　腐蚀率这种随温度变化的规律与金属表面生成的腐蚀产物的存在形态密切相关，据资料介绍，当t<70℃，腐蚀产物膜FeCO3，软而无附着力，材料表面不能形成保护膜，钢的腐蚀速率出现一个极大值；70℃　　不明显，但局部腐蚀突出。通过corrosion软件模拟计算污水温度在20～100℃范围内腐蚀率的变化情况。由曲线可见，温度对腐蚀的影响非常敏感，温度上升至超过40℃以后，腐蚀速率急剧升高，接近80℃后，腐蚀率开始大幅下降。
　　1.4 压力
　　通过corrosion软件模拟计算了采出水压力在0～10MPa范围内腐蚀率的变化情况。由曲线得知，压力变化对腐蚀率变化基本不产生影响。但在实际生产过程中，压力对腐蚀的影响还是比较大的，表现为大部分穿孔出现在承压段。如输油泵出口后段流程腐蚀穿孔率普遍偏高。
　　2 集输系统腐蚀机理研究
　　2.1 腐蚀产物分析
　　集输系统腐蚀一般具有硫化氢腐蚀的典型特征。如站内污水有明显的臭鸡蛋味、水质发黑；腐蚀管线可见点蚀和沟槽状蚀坑；对某站内腐蚀管线的腐蚀产物电镜分析，腐蚀产物中有硫化亚铁存在。而油罐挂片表面普遍存在点蚀，对挂片腐蚀产物用盐酸处理，有明显的硫化氢味道，证明腐蚀产物中有硫化物存在。
　　通过corrosion软件，模拟计算了污水中H2S含量变化对腐蚀速率的影响趋势预测曲线，可见随着H2S含量增加，集输管线的腐蚀率明显增大。
　　2.2 产出水成分分析
　　集输系统中的硫化氢主要来源于硫酸盐还原菌还原污水中硫酸根离子生成的副产物。根据产出水成分和水质分析结果，大站污水中均含有大量的硫酸根离子和硫酸盐还原菌，为硫化氢的生成创造了条件。
　　SO42- + 8Hads ——SRB S2- + 4H2O
　　S2- +2H+ —— H2S ↑
　　2.3 结垢趋势预测
　　由于集输系统的水中含有较高的钙镁离子、铁离子以及碳酸氢根离子和硫酸根离子等，而且水的矿化度较高，加之具有较多的悬浮物，所以当环境条件发生变化时（如压力降低或温度升高），就会发生化学反应通过结晶作用或沉降作用形成碳酸钙、硫酸盐及各种铁化合物和污泥等沉淀形成水垢。预测结果表明，集输污水普遍存在碳酸钙结垢趋势，且随温度升高，结垢趋势迅速增强。
　　3 集输系统防腐蚀对策研究
　　集输系统目前主要的防腐蚀措施有5种：投加药剂、合理选择材质、使用涂镀层管材、阴极保护和進行防腐蚀优化设计。其中投加药剂来抑制腐蚀是最经济也是最简便的方法，对成熟系统应优先考虑投加药剂防腐，对部分腐蚀已经十分严重的管线，通过更换特殊管材来进行防腐更加合适。
　　3.1 投加药剂防腐
　　集输系统的腐蚀主要是硫酸盐还原菌，选择投加杀菌剂和缓蚀剂来抑制腐蚀。杀菌剂评价依据的是行业标准SY/T5890-93，通过测试杀菌剂前后水样中细菌的含量，来计算杀菌剂的杀菌率。缓蚀剂评价依据的是行业标准SY/T5273-2000 ，油田采出水用缓蚀剂性能评价方法，采用静态挂片法。 　　3.2 特殊管材防腐
　　管道按材质分有金属管道、非金属管道、和复合管道三种。金属管道是由金属材质制造的管道，如钢管道、铸铁管道、和不锈钢管道等；非金属管道是由非金属材料制成的管道，如玻璃钢管道、聚乙烯塑料（PE）管道、聚氯乙烯塑料（PVC）管道；复合管道就是把两种或两种以上不同化学物质或不同的组织物质以宏观形式制造而成的新型复合管道，如金属骨架复合管道、和非金属玻璃纤维丝增强骨架复合管道等。实际生产中常用的钢管、玻璃钢管、与复合管主要性能参数对比如下：
　　3.2.1 水力性能
　　与钢管比，玻璃钢管和复合管具有优良的水力性能，摩阻系数低。在相同输量条件下，选用管径可比钢管降低一个等级。
　　3.2.2 抗腐蚀性能
　　玻璃钢管的主要原材料选用高分子成分的不饱和聚酯树脂和矿物质成分的玻璃纤维组成，因此它与普通金属的电化学腐蚀机理不同，它不导电，在电解质溶液里不会有离子溶解出来，特别在强的非氧化性酸和相当广泛的PH值范围内的介质中都有良好的适应性。玻璃钢对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐等介质有良好的化学稳定性，因而能有效抵抗酸、碱盐等介质的腐蚀、腐蚀性土壤、及化学液体的腐蚀。
　　3.2.3 耐热性能
　　玻璃钢导热系数只有金属的1/100-1/1000，在有温差时产生的热应力比金属低得多。玻璃钢管可在-40℃到120℃范围内长期使用。复合管除具有玻璃钢管相同的水力性能、抗腐蚀性能、和耐热性能外，还具有更高的强度和刚性，可以较好的应对各种外来机械力破坏，适合复杂的野外施工环境。综合比较，可对目前在用部分腐蚀严重的钢制集油干线和站内管线更换为钢骨架复合管。
　　4 结论与建议
　　集输系统中硫酸盐还原菌超标，还原污水中高浓度的硫酸根离子生成副产物硫化氢，是造成集输系统腐蚀的主要原因。目前优选合适药剂防腐是解决地面系统腐蚀的有效办法；同时应对工艺流程或系统运行方式进行优化调整，可避免污水温度升高后加剧系统的腐蚀。
　　参考文献
　　[1]吴涛.油气集输管道内腐蚀防护技术[J].油气田地面工程，2014（4）.
　　[2]龐庆梅.油气集输系统存在问题研究[J].中国石油化工标准与质量，2012（7）.
　　作者简介
　　夏峰（1983—）中石化涪陵页岩气公司工程师？目前就读于长江大学在职工程硕士。