油氣管道防腐蝕工程

前言

腐蝕往往給油氣田造成重大經(jīng)濟(jì)損失、災(zāi)難事故和環(huán)境污染。中國腐蝕與防護(hù)學(xué)會(huì)、中國石油學(xué)會(huì)和中國化工學(xué)會(huì)聯(lián)合調(diào)查的數(shù)據(jù)表明，對(duì)于各行各業(yè)來說，腐蝕造成的損失平均約占國民生產(chǎn)總值的3％，對(duì)于石油與石化行業(yè)尤其嚴(yán)重，約占產(chǎn)值的6％。根據(jù)中國科學(xué)院對(duì)全國腐蝕調(diào)查提供的典型事例資料：中原油田1993～1999年腐蝕穿孔28012次，直接經(jīng)濟(jì)損失5．7億元；四川天然氣管線一次腐蝕爆裂著火經(jīng)濟(jì)損失7000萬元；新疆某天然氣井由于管線腐蝕開裂，井噴著火76天，直接經(jīng)濟(jì)損失7000多萬元；勝利油田因腐蝕問題造成的金屬管道提前報(bào)廢更換率為2．5％，每年至少需要更換或大修400km左右的管線才能確保安全生產(chǎn)。因腐蝕提前更換管線造成年少產(chǎn)原油1．6萬噸，因原油減產(chǎn)和更換管線增加的生產(chǎn)成本近億元；在注水方面，因腐蝕穿孔原因造成的經(jīng)濟(jì)損失也在億元左右。隨著原油開發(fā)進(jìn)入中后期，越來越多的腐蝕問題已顯現(xiàn)出來，因此，腐蝕已成為制約油田安全生產(chǎn)、降本增效的重要問題之一。由于腐蝕的復(fù)雜性和多變性，任何防腐蝕技術(shù)都不是萬能的，腐蝕是絕對(duì)的，防護(hù)是相對(duì)的。這就要求我們?cè)谌嫔钊氲亓私飧g環(huán)境特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過合理的選材與設(shè)計(jì)預(yù)防腐蝕；利用精確可靠的腐蝕監(jiān)檢測(cè)技術(shù)預(yù)測(cè)腐蝕；采取適宜的防護(hù)技術(shù)與措施控制腐蝕。只有將預(yù)防、預(yù)測(cè)與控制三者有機(jī)結(jié)合才能將油氣管道的腐蝕損失降至最低程度。由于油氣管道常常服役于高溫、高壓、高含水、高礦化度、高溶解氧、高舍H2S和C02以及惡劣的土壤環(huán)境中，因而使油氣管道的腐蝕較其他領(lǐng)域更為嚴(yán)重，給油田生產(chǎn)乃至國民經(jīng)濟(jì)帶來的損失與危害更為巨大。雖然有關(guān)金屬材料腐蝕與防護(hù)方面的相關(guān)書籍屢見不鮮，但迄今為止還沒有一本針對(duì)油田特定腐蝕環(huán)境比較系統(tǒng)、深入地介紹油氣管道腐蝕與防護(hù)知識(shí)的書籍。本書編寫正是從這個(gè)角度出發(fā)，結(jié)合勝利油田腐蝕與防護(hù)研究所多年來從事油田管道腐蝕與防護(hù)檢測(cè)、評(píng)價(jià)與控制技術(shù)研究的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)油氣管道腐蝕與防護(hù)的基礎(chǔ)理論、監(jiān)檢測(cè)技術(shù)與控制技術(shù)等作了較為全面的闡述。毫無疑問，在未來相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)，油氣管道腐蝕檢測(cè)、評(píng)價(jià)與控制技術(shù)的研究和開發(fā)將是一個(gè)非常重要的基礎(chǔ)。本書有助于油氣技術(shù)人員、管道管理人員及時(shí)了解油氣集輸系統(tǒng)的運(yùn)行狀況及腐蝕情況，并采取措施減少腐蝕油氣田生產(chǎn)帶來的損失，這對(duì)于保障油氣田安全生產(chǎn)、降本增效具有重要意義。本書由中國石油大學(xué)(華東)的王引真教授擔(dān)任審閱工作，同時(shí)參與本書編寫的還有王遂平、劉超、楊為剛等同志，另外，李永年、隋國勇、柳言國、姬杰、許衛(wèi)國等同志也參與了本書的討論，在此一并表示感謝。

內(nèi)容概要

本書從油氣管道腐蝕特點(diǎn)、油氣管道腐蝕監(jiān)檢測(cè)技術(shù)、油氣管道腐蝕控制技術(shù)幾個(gè)方面出發(fā)，重點(diǎn)介紹了油氣管道的內(nèi)外腐蝕與控制、埋地管道外防腐層地面檢測(cè)、管體腐蝕檢測(cè)及管道腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)、藥劑防腐蝕技術(shù)、工程防腐蝕技術(shù)、陰極保護(hù)技術(shù)等。　　本書可供油氣管道工程設(shè)計(jì)、施工技術(shù)人員及管理人員閱讀，也可供相關(guān)專業(yè)的大中專院校師生學(xué)習(xí)參考，亦可作為企業(yè)管道腐蝕與防護(hù)培訓(xùn)教材。

書籍目錄

第一章　概論　一、油氣管道防腐蝕的意義　二、油氣管道分類及作用　三、油氣管道腐蝕的分類　四、油氣管道腐蝕原理及影響因素　五、油氣管道腐蝕與防護(hù)通用技術(shù)第二章　油氣管道的腐蝕特點(diǎn)與防護(hù)對(duì)策　第一節(jié)　油氣管道的內(nèi)腐蝕與防護(hù)　　一、油氣管道內(nèi)腐蝕的環(huán)境介質(zhì)特點(diǎn)　　二、油氣管道內(nèi)腐蝕的典型腐蝕類型　　三、油氣管道的內(nèi)腐蝕防護(hù)技術(shù)　第二節(jié)　油氣管道的外腐蝕與防護(hù)　　一、大氣腐蝕　　二、土壤腐蝕　　三、油氣管道的外腐蝕防護(hù)技術(shù)第三章　油氣管道腐蝕監(jiān)檢測(cè)與修復(fù)技術(shù)　第一節(jié)　油氣管道腐蝕監(jiān)檢測(cè)的意義和作用　　一、油氣管道運(yùn)行及其管理現(xiàn)狀　　二、油氣管道腐蝕監(jiān)檢測(cè)的意義與作用　第二節(jié)　埋地管道探測(cè)技術(shù)　　一、金屬管線探測(cè)　　二、非金屬管線探測(cè)　　三、埋地管線探測(cè)應(yīng)注意的幾點(diǎn)原則　第三節(jié)　埋地管道外防腐層檢測(cè)技術(shù)　　一、埋地管道外防腐層破損點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)　　二、埋地管道防腐層性能檢測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)　第四節(jié)　埋地管道管體腐蝕檢測(cè)技術(shù)　　一、埋地管道管體腐蝕直接檢測(cè)技術(shù)　　二、埋地管道管體腐蝕內(nèi)檢測(cè)技術(shù)　　三、埋地管道管體腐蝕不開挖地面檢測(cè)技術(shù)　第五節(jié)　埋地管道非開挖在線檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用實(shí)例　　一、檢測(cè)技術(shù)與評(píng)價(jià)方法簡介　　二、在線全面檢測(cè)工作組織　　三、檢測(cè)成果　　四、腐蝕原因分析　　五、檢測(cè)結(jié)論　　六、檢測(cè)準(zhǔn)確性與意義　第六節(jié)　埋地管道泄漏檢測(cè)技術(shù)　　一、檢測(cè)方法概述　　二、檢測(cè)原理及分類　　三、泄漏檢測(cè)應(yīng)用實(shí)例　第七節(jié)　管道特征點(diǎn)與風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)高精度衛(wèi)星定位技術(shù)　　一、GPS-RTK坐標(biāo)測(cè)繪技術(shù)簡介　　二、GPS的特點(diǎn)　　三、RTK系統(tǒng)的組成　　四、RTK的作業(yè)方法　第八節(jié)　數(shù)字化油田集輸管網(wǎng)建設(shè)技術(shù)　　一、數(shù)字化油田集輸管網(wǎng)建設(shè)的必要性　　二、基于GIS的油田地面管網(wǎng)檢測(cè)評(píng)價(jià)信息系統(tǒng)簡介　　三、系統(tǒng)功能與操作　　四、系統(tǒng)建設(shè)及應(yīng)用實(shí)例　第九節(jié)　油氣管道腐蝕在線監(jiān)測(cè)技術(shù)　　一、油氣管道設(shè)備腐蝕監(jiān)測(cè)方法概述　　二、油氣管道設(shè)備腐蝕監(jiān)測(cè)的物理方法　　三、油氣管道設(shè)備腐蝕監(jiān)測(cè)的電化學(xué)方法　　四、油氣管道設(shè)備監(jiān)測(cè)方法的選擇、布點(diǎn)及監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性　　五、油氣管道腐蝕監(jiān)測(cè)新技術(shù)--旁路管線中試評(píng)價(jià)法　第十節(jié)　油氣管道選擇性修復(fù)技術(shù)　　一、管道防腐層修復(fù)技術(shù)　　二、管體補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)　　三、其他管道修復(fù)技術(shù)第四章　油氣管道腐蝕防護(hù)技術(shù)　第一節(jié)　管道設(shè)備的防腐蝕設(shè)計(jì)　　一、選材　　二、防腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　　三、防腐蝕強(qiáng)度設(shè)計(jì)　第二節(jié)　藥劑防腐蝕技術(shù)　　一、緩蝕劑　　二、阻垢劑　　三、殺菌劑　第三節(jié)　材料防腐蝕技術(shù)　　一、耐蝕金屬材料　　二、耐蝕非金屬材料　第四節(jié)　表面處理技術(shù)　　一、鋼鐵表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)　　二、除銹技術(shù)　　三、化學(xué)表面處理技術(shù)　　四、鎳一磷化學(xué)鍍技術(shù)　　五、表面鍍鋅技術(shù)　　六、氮化防腐技術(shù)　　七、鍍鎢合金技術(shù)　第五節(jié)　涂層防腐蝕技術(shù)　　一、概述　　二、防腐蝕涂料　　三、容器與儲(chǔ)罐內(nèi)防腐涂層技術(shù)　　四、管道內(nèi)防腐涂層技術(shù)　　五、架空管道與儲(chǔ)罐外防腐涂層技術(shù)　　六、埋地銅質(zhì)管道外防腐層技術(shù)　第六節(jié)　管道與儲(chǔ)罐電化學(xué)保護(hù)技術(shù)　　一、電化學(xué)保護(hù)概述　　二、管道與儲(chǔ)罐外加電流陰極保護(hù)　　三、犧牲陽極陰極保護(hù)　　四、排流保護(hù)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第一章 概論一、油氣管道防腐蝕的意義油氣管道防腐蝕技術(shù)，主要研究管道在一定腐蝕環(huán)境和使用條件下腐蝕破壞的原因，開發(fā)相應(yīng)的腐蝕監(jiān)檢測(cè)技術(shù)與防護(hù)方法。涉及的領(lǐng)域廣，交叉的學(xué)科多，是一門新興的邊緣學(xué)科。石油天然氣工業(yè)是遭遇腐蝕破壞嚴(yán)重的行業(yè)之一，隨著原油開發(fā)進(jìn)人中后期，采出液綜合含水率逐漸上升，由于采出液礦化度高，氯離子含量大，含有二氧化碳、硫化氫、溶解氧、泥沙和硫酸鹽還原菌等微生物，加之高溫、高壓、流速及流態(tài)變化等相互作用，對(duì)油氣管線、設(shè)備造成嚴(yán)重腐蝕，加之土壤、雜散電流、微生物等對(duì)埋地管道造成的外腐蝕，油氣管道腐蝕問題遍及油氣開采、儲(chǔ)運(yùn)、煉化等油氣田生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，已成為制約油氣田安全生產(chǎn)與降本增效的重要因素之一。腐蝕破壞引起突發(fā)的惡性事故，往往造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會(huì)后果。據(jù)美國國家運(yùn)輸安全局對(duì)1969～1978年發(fā)生的管道事故報(bào)告的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，管道失效原因中腐蝕占43.6％。世界各國每年僅管道腐蝕就造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失：美國約20億美元，英國約17億美元，德國和日本約為33億美元。作為油氣勘探開發(fā)的油井管（油管、套管、鉆桿等）和油氣水輸送的管線管（長距離油氣輸送管、出油管、油田油氣水集輸管及注水注汽、注CO2、注聚合物管等），其失效主要表現(xiàn)為腐蝕失效，主要的腐蝕介質(zhì)有H2S、CO2、O2和硫酸鹽還原菌（SRB）等。腐蝕破壞導(dǎo)致的損失巨大，例如1975年，挪威艾柯基斯克油田阿爾法平臺(tái)APIX52高溫立管，由于原油中含有1.5％～3％的CO2及6％～8％的CI-，同時(shí)由于飛濺區(qū)的腐蝕，投產(chǎn)僅兩個(gè)月，立管就被腐蝕得薄如紙張，導(dǎo)致了嚴(yán)重的爆炸、燃燒和人身傷亡事故；1988年，英國帕爾波·阿爾法平臺(tái)油管因CO2腐蝕疲勞造成斷裂引發(fā)突然爆炸燃燒，死亡166人，使英國北海油田原油產(chǎn)量減少12％；1977年完工的美國阿拉斯加一條長約1287km、管徑+1219.2mm的原油輸送管道，一半埋地一半外露，每天輸送原油約2.31×106m3，造價(jià)80億美元，由于對(duì)腐蝕研究不充分和施工時(shí)采取的防腐蝕措施不當(dāng)，12年后發(fā)生腐蝕穿孔達(dá)826處之多，僅修復(fù)費(fèi)用一項(xiàng)就耗資15億美元。由于不可預(yù)見的管道外部腐蝕，維護(hù)與修理費(fèi)用有所增加，美國用于研究、實(shí)驗(yàn)、服務(wù)、監(jiān)測(cè)、修理、維護(hù)及新項(xiàng)目建設(shè)方面的年度總費(fèi)用預(yù)計(jì)超過100億美元。其中，石油天然氣工業(yè)腐蝕費(fèi)用預(yù)計(jì)占其維護(hù)、修理及新項(xiàng)目建設(shè)費(fèi)用的40％。

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