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摘 要：随着对管道安全性要求的提高，管道内防腐技术得到了越来越大的重视。PCE内衬防腐和修复技术，具有性能质量可靠、成本低、工期短、适用范围广等特点，可用于新旧管线的内防腐和修复，降低管线建设投资和维修费用，该技术已得到广泛应用并取得了良好效益，开创了管线内防腐和修复技术的又一新领域。
关键词：管道内防腐；修复；PCE内衬；应用
油气管道输送在国民经济中占有极其重要的战略地位，我国在役长距离油气输送管道总长20000km左右[1]，目前多数油气管道经过多年的运行已进入事故多发阶段，一旦发生事故，不仅会造成巨大经济损失，而且会对环境产生严重危害。管道防腐技术一直是管道建设研究的重要课题，外防腐技术研究较多且技术成熟，而管道的内防腐技术难度大[2]，一直发展不快。
管道PCE内衬防腐和修复技术，可用于新旧管线的内防腐和修复，降低管线建设投资和维修费用[3]，该技术在胜利、中原、华北、江苏等油田成功应用几百多公里，取得了良好的经济效益和社会效益，开创了管线内防腐和旧管线修复防腐技术的又一新领域。
1 PCE内衬技术与当前防腐方式的比较
本文选择了胜利油田腐蚀最严重的区块，对PCE内衬管、H-87涂层管、HT515涂层管、玻璃钢管、钢骨架复合管、水泥砂浆衬里管、PE内衬管、HDPE、翻转内衬管等9种较常使用的内防腐方法进行了为期一年的试验应用，并对应用后的管线进对比试验，以比较各种防腐方式的优缺点。
1.1现场宏观检查
管道解剖后的现场评价结果：PCE内衬管、玻璃钢管、钢骨架复合管和HDPE管的整体性能较好；HT515及H87管涂层出现了严重变色、起泡和结垢，并且金属机体有腐蚀迹象；PE内衬管出现了局部老化现象，且内衬与管道脱离，随运行时间的延长极易堵塞管道，影响生产甚至引发安全事故；翻转内衬管出现了老化及局部腐蚀迹象。
1.2 试验分析、评价
通过电化学交流阻抗测试、电火花检漏测试[4]、耐化学性试验等得到测试结果：PCE内衬孔隙电阻小、涂层电容最小，漏点个数较少、冲击强度较高、涂层与机体的附着力好，防腐蚀性能好；H87和HT515涂层电容值大，漏点个数较多、冲击强度较低、涂层与机体附着力较差，防腐蚀性能差；PE内衬管抗冲击性、化学稳定性及防腐蚀性能均较好，但温度高于50摄氏度时与管道的结合力就很差了；HDPE管防腐性能较好；钢骨架复合管的耐化学稳定性好，防腐蚀性能较好；玻璃钢管道的耐化学稳定性一般，防腐蚀性能较好，腐蚀主要发生在玻璃纤维与树脂结合的缺陷部位；翻转内衬管耐化学稳定性较差，防腐性能一般；水泥砂浆内衬管抗压抗冲击能力差，易开裂、脱落，防腐防垢性能不太好。
由上面的分析对比，可明显的看出PCE内衬技术的优越性。
2 PCE内衬技术应用研究
PCE内衬技术可用于油田输油、注水、输气、混输管线和地热管线等的内防腐和修复。
2.1 地热管线
近年来地热的利用成为一种新的能源利用方式，由于地热水温度高（可达110℃）、水质成分复杂，结垢腐蚀问题会更严重，普通的钢管和复合管不能满足其使用要求，内涂层技术又不能解决接口防腐问题，PCE内衬技术能很好地解决上述问题。
2.2 热油管线
对于热油管道的输送，PCE内衬技术也可得到广泛应用。由于应用PCE内衬技术后的热油管线表面粗糙度很低，使其输送过程中的摩擦阻力很小，因此油品的温降减小，可减少管线上的加热站数目及燃料消耗[5]，节省投资。同时，一般热油管线中输送的油品结蜡现象都十分严重，是影响输送量的一大问题。而应用PCE内衬管线，蜡不易凝结在管壁上，结蜡问题便可迎刃而解。
2.3 天然气管线
将PCE内衬技术应用于天然气管线，可以降低管线粗糙度，提高管道的输送能力。
综上所述，PCE内衬技术适用于油气管网中几乎所有的管道。在各种管线中广泛使用该技术，可以大大提高生产效率。
3 PCE内衬技术与管道壁厚及寿命
3.1 对管道壁厚的影响
根据油田注水工程设计规范[6]，直管厚度小于管线外径的1/6时，设计壁厚为直管计算厚度与厚度附加值之和。
由于PCE内衬的防腐效能非常好，腐蚀余量可取为0mm，可减小管道设计壁厚，节省大量钢材，降低管线费用。
3.2 对管道寿命的影响
目前对于管线寿命的预测，最常用的方法是根据腐蚀发展速率与运行条件下管壁要求的最小厚度来确定[7]。
在实际生产中，影响管道剩余寿命的因素即为腐蚀速率。由于传统管线耐腐蚀性能差，致使腐蚀速率大，为了延长管道寿命，不得不加大管线壁厚。而使用PCE内衬技术后，管线的腐蚀速率大大降低，因此管线壁厚可适当降低，并不影响管线的使用寿命。
4 PCE内衬技术与增加输量及节能
管道PCE内衬技术，具有良好的经济性，最主要体现在增加输量，节约动力消耗。按国外经验对大口径输油管道，输量增加1%～2%，3～5年就可以抵消内涂层成本[8]。
4.1 流量增加
由于管道中流体的流态多位于混合摩擦区[8]，流量与管线表面粗糙度的关系可根据伊萨耶夫公式[9]得出。
通过实际测量，管线的绝对粗糙度为45μm左右，而使用PCE内衬技术后的管道粗糙度一般为7μm左右，最大不会超过10μm。
因此，管线在使用PCE内衬后，绝对当量粗糙度大大降低，在其他输送条件不变的基础上，输量可增加15%-20%。
4.2 减少泵站数目
在相同的压力和流量下，使用PCE内衬后的管线可以显著地拉大泵站间距，从而减少泵站数目，以减少泵站的投资。
泵站间距与摩阻系数成反比关系[10]，普通管线粗糙度取45μm，使用PCE內衬后的管线粗糙度取10μm，对不同直径管线均可拉长泵站间距，大大降低投资。
5 结语
综上所述PCE内衬技术是一项适用性强、成效明显的技术，对于管道建设持续发展具有十分重要的意义。具体体现在防腐蚀，提高管线输量，节约能源，杜绝穿孔污染，延长管线使用寿命等方面。因此应用PCE内衬防腐和修复技术具有良好的经济和社会效益。
参考文献：
[1]蒲明，马建国.2010年我国油气管道新进展[J]，国际石油经济，2010（3）：26-34.
[2]ASME，输气管道的完整性管理系统[S].ASME B31.8S-2010.
[3]郑津洋，马夏康，尹谢平.常输管道安全[M].北京：化学工业出版社，2004.
[4]NACE，管道外腐蚀的直接评估方法[S].NACE RP0502-2002.
[5]杨筱蘅.油气管道安全工程[M].北京：中国石化出版社，2005.
[6]夏静.高匹配焊接接头的安全评定研究[J].天津：天津大学，2004.
[7]SY/T 10048-2003.腐蚀管道评估的推荐作法[S]. 国家经济贸易委员会，2003.
[8]蒋晓斌，高惠临.油气管道腐蚀剩余寿命的预测方法[J].石油工业技术监督，2005，（4）：18-20.
[9]徐福源，陈永宜，纪树达等.油田地面建设防腐保温施工验收规范[M].北京：北京航空材料研究所，1984.
[10]张仕民，谭桂斌，等.油气管道维抢修技术进展[J].石油机械，2011，30（10）：174-179.
作者简介：
刘洁宁（1990- ），女，汉族，河北邢台，大学本科，供职于中国石油化工股份有限公司天然气分公司。 |
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发表于 2022-2-21 20:37:46