风送挤涂纤维增强涂料管道内防腐技术应用

王柱;任广欣;周俊;周拾庆

【摘 要】为解决油气田埋地管道内腐蚀问题,本文对纤维增强涂料性能进行了研究,介绍了风送挤涂纤维增强涂料管道内防腐技术的施工工艺和应用效果:一次性挤涂长度达到3.5km,通过弯头数30个/km,最小管径D48×6;涂层耐温80℃,邵氏硬度大于60,耐腐蚀性能优良.有效的解决了油气田集输管道输送高腐蚀介质的内防腐技术难题.

【期刊名称】《全面腐蚀控制》 【年(卷),期】2018(032)008 【总页数】5页(P87-91)

【关键词】风送挤涂;纤维增强涂料;管道内防腐;油气田埋地管道 【作 者】王柱;任广欣;周俊;周拾庆

【作者单位】江苏油田分公司采油一厂,江苏扬州 225000;西北油田采油二厂,乌鲁木齐 830000;西北油田采油三厂,乌鲁木齐 830000;扬州苏油三圆技术有限公司,江苏扬州 225000 【正文语种】中 文 【中图分类】TE832 0 引言

油气田埋地管道主要承担油气田产出液输送任务，大部分产出液含有硫化氢、二氧

化碳、氯化钠、硫酸盐还原菌等高腐蚀介质，随着油气田不断开发，产出液含水越来越高，腐蚀速率也随之增加，腐蚀穿孔不断发生，如江苏油田每年穿孔达到150多次，中原油田达到600多次[1]，塔河油田最高达到1600多次，由此发生了油气水泄漏，带来了严重的环境污染和安全隐患，造成了极大的经济损失，如2013年“11·22”东黄输道泄漏爆炸特别重大事故，造成63人死亡、9人失踪，156人受伤，直接经济损失超过7亿元[2]。

油气田集输管道大多为埋地管道，对于在役管道腐蚀治理带来严重困难，为了解决这一问题，目前常用的技术有HDPE塑料管穿插[3]、风送挤涂涂层等非开挖工艺；我们通过研究，对防腐涂料进行纤维增强改性，涂层耐温达到80℃，邵氏硬度大于60，耐油气水腐蚀性能优良；采用非开挖风送挤涂工艺进行内防腐施工，一次性挤涂长度达到3.5km，通过弯头数30/km，最小管径D48×6；有效的解决了油气田埋地管道腐蚀治理难题，取得了较好的经济效益和社会效益。 1 纤维增强涂料性能试验

管道内防腐涂料通常采用的是无溶剂环氧涂料，由于其优越的附着力、防腐蚀性能，常温固化无需加热便于现场施工；对于在役管道，由于长期使用内腐蚀比较严重，需要涂层有一定的补强效果，因此我们对常规的无溶剂环氧涂料进行纤维增强改性，性能良好。 1.1 物理性能试验 1.1.1 样片制作

取10×10cm钢板，机械除锈至St3级，分别喷涂无溶剂环氧涂料0#及纤维增强涂料样品1#、2#至厚度400 um，自然养护96h，待用。 1.1.2 附着力试验

取上述制作好的样片，用划格法和拉拔法，测定涂层附着力，结果如表1所示。 1.1.3 耐温性能试验

取上述样片置于恒温水浴锅中，调温至80℃，清水恒温浸泡7d，取出样片置于烘箱中，在80℃烘干2h，取出样片冷却至室温，检测涂层附着力（见表1）。 1.2 耐介质腐蚀试验

取油气田产出液，置于分液漏斗中，静置沉降24h，分离出下层清液，置于1000mL烧杯中，将试验样片放入烧杯后置于恒温水浴中，在80℃温度下浸泡7d，取出样片冷却至室温，用清水冲洗后再用石油醚擦洗干净，观察涂层外观变化情况（见表2）。 1.3 试验结果分析 1.3.1 涂层附着力

由表1可见，纤维增强涂料1#附着力8.6MPa，普通无溶剂环氧涂料0#附着力8.0MPa，前者略比后再高7.5%，两者经80℃浸泡后性能基本无变化；纤维增强涂料2#附着力较差仅为5.0MPa，浸泡后附着力下降10%。 1.3.2 涂层硬度

由表2可见，纤维增强涂料1#邵氏硬度62，普通无溶剂涂料40，前者比后者高出55%；纤维增强涂料2#邵氏硬度55，比普通无溶剂环氧涂料高出37.5%；可见无溶剂环氧涂料经纤维增强后其硬度得到提高。

表1 涂层附着力试验序号 涂料未浸泡 浸泡7d划格试验 拉拔试验 划格试验 拉拔试验1无溶剂环氧0# 1级 8MPa 1级 8MPa 2纤维增强1# 1级 8.6MPa 1级 8.6MPa 3纤维增强2# 1级 5MPa 1级 4.5MPa

表2 涂层耐腐蚀试验序号 涂料 邵氏硬度 外观情况4无溶剂环氧0# 40 颜色略变浅，无脱落、起泡5纤维增强1# 62 颜色略变浅，无脱落、起泡6纤维增强2# 55 颜色变浅，无脱落，局部起泡 1.3.3 涂层耐蚀性

由表2可见，经油气田产出液浸泡后，其耐蚀性纤维增强涂料1#和普通无溶剂涂

料0#类似，但增强涂料2#耐腐蚀性能较差，有局部起泡现象。 2 风送挤涂工艺 2.1 工艺简介

对于油气田埋地管道，进行局部开挖断管分段后，在管道两端安装收发球筒，将配制好的防腐涂料通过涂料泵注入到两个挤涂球之间，启动空压机推动挤涂球前进，运行到收球筒后，排出余料，即在管道内壁形成连续均匀的涂层（见图1）。 2.2 施工步骤

管线停输扫线—管道分段—清管除锈—安装收发球装置—挤涂纤维增强涂料（底）—养护1d—挤涂纤维增强涂料（面）—整体养护3-5d—试压—验收投产 3 现场应用

根据江苏油田集输管道口径小、弯头多等特点，我们研发了适合小口径管道的风送挤涂专用纤维增强涂料。该涂料2003年首次在陈堡注水管线应用，管径为Φ114×11，设计压力25MPa，涂层防腐效果较好，投产使用至今运行正常。 十二五期间，江苏油田推广使用该技术进行DN50-200管道腐蚀治理450多公里，至今运行正常。 3.1 管线选择条件

（1）挤涂分段长度≤4km，更长管道需采取特殊措施； （2）弯头数量≤30个，弯头曲率半径≥2.5D； （3）管径变形≤10%；焊接挂瘤≤5mm； （4）输送介质温度≤80℃。

确定腐蚀治理管线后需要进行安全可靠性分析[4]和管道剩余强度评估[5]，以便明确管道腐蚀治理后能否满足生产运行压力要求。 图1 埋地管道风送挤涂工艺示意图 3.2 工程案例

3.2.1 工程名称：TH12554井集输管线腐蚀治理工程 3.2.2 工程概况

（1）管线规格：直径D108×5，长度3.8km，弯头数量8个；

（2） 输送介质：油田产出液，高含硫化氢、二氧化碳，矿化度26×104；该区块产出液腐蚀速率高[6]达到1.2mm/a；

（3）运行工况：井场加热炉出口温度70℃，压力0.8MPa，输送液量56m3/d； （4）腐蚀穿孔：建成投产后2年发生首次腐蚀穿孔，至腐蚀治理前共发生腐蚀穿孔11次。 3.2.3 施工情况

（1）防腐涂料：纤维增强涂料1#，涂层厚度400um；

（2）施工工艺：清管工艺采用PIG清管[7]，合理设计清管器直径和长度[8]，清除大部分污垢后进行喷砂除锈；防腐施工采用风送挤涂技术； （3）挤涂参数：挤涂压力1.5～2.0MPa，挤涂速度2m/s； （4）养护时间：4d，验收试验压力：4.0MPa。 3.2.4 投产运行情况

腐蚀治理完工验收后投产运行压力0.6MPa，比治理前0.8MPa降低25%；经风送挤涂纤维增强涂料腐蚀治理后运行至今运行正常，未发生腐蚀穿孔。 3.3 效益分析 3.3.1 节约投资

十二五以来江苏油田共进行DN200以下小口径管道防腐修复工程初步统计为456km（见表3），建设总投资约一亿五千万元，以延长管道使用寿命2倍、资产重置法计算，节约投资三亿元左右。 3.3.2 减少环境污染

江苏油田地处水网地带，人口密集，水体敏感，管道腐蚀穿孔后会对水体、农田造

成严重污染，由此带来的经济赔偿和工农关系处理费用是难以估量的。 3.4 应用前景

十二五期间风送挤涂管道防腐修复在塔河油田、华东油田、长庆油田等区域推广应用2000多km，取得了良好的经济和社会效益。

据统计，国内长输管道中运行20年以上的约占10%，超过15年的约占60%，已逐渐进入腐蚀治理高峰期[9]，这些都是管道防腐修复的潜在市场。

表3 江苏油田十二五期间风送挤涂管道防腐修复工程统计 单位（km）管径 2011年 2012年 2013年 2014年 2015年 小计D60 3.61 4.67 4.22 12.83 0.95 26.28 D76 2.27 11.96 24.36 32.49 9.47 80.55 D 8.57 1.37 32.62 39. 19.51 101.96 D114 36.48 12.17 28.06 32.26 40.52 149.49 D133 3.54 5.95 11.95 13.5 27.58 62.52 D159 4.28 2.11 3.7 5.6 16.26 31.95 D219 2.16 0.8 0 0 0.4 3.36合计 60.91 39.03 104.91 136.57 114.69 456.11 4 讨论

（1）纤维增强涂料具有硬度高、附着力好、耐腐蚀性能强的优点，对于在役旧管道腐蚀治理具有一定的加强修复作用；

（2）风送挤涂工艺具有一次性施工长度长、能通过多个弯头、施工管径小等特点，对于油气田埋地管道腐蚀治理具有独特的优势；

（3）风送挤涂纤维增强涂料工艺技术还有很多需要研究探讨的方面，需要进一步优化施工参数；同时开展对涂层抗渗性、补强性能研究，以更好的满足油气田埋地管道不同输送介质腐蚀治理的要求。 参考文献

【相关文献】

[1] 陈秀玲等. 中原油田文一练至柳油库输线腐蚀调查[J]. 腐蚀与防护, 2003, 2(3):80-82. [2] 仇九子. 青岛市“11·22”东黄输道泄漏爆炸事故处置分析[J]. 中国应急救援, 2014, 1: 43-45.

[3] 张晨利等. 非开挖高密度聚乙稀管在线管道修复技术[J]. 管道技术与设备, 2002, 5: 21-23. [4] 方华灿. 油气长输管线的安全可靠性分析[M]. 北京: 石油工业出版社, 2002.113-130. [5] ASME B31, 金属管道剩余强度评价方法[S].

[6] 周勇, 周拾庆. 塔河油田TH10106井管道腐蚀分析与防腐修复[J]. 现代涂料与涂装, 2012, 08:67-70.

[7] 任建新. 物理清洗[M]. 北京: 化学工业出版社, 2000.159-165.388-3.

[8] 孙天淦, 周拾庆等. 清管器在小口径注水管线清洗中的应用[J].清洗世界, 2006, 22(4): 10-14. [9] 宋连仲. 国内外管道修复技术现状及发展趋势[A]. 全国油气储运技术交流研讨会论文集[C]. 东营: 石油大学出版社, 2002. 45-49.