油气田建设防腐保温技术讲解

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1、油气田建设防腐保温技术 防腐工程公司 杨学丽 目录 一、概述 二、钢质管道腐蚀因素 三、管道内外防腐主要工艺技术 四、金属腐蚀和腐蚀产物 五、涂装前钢材表面预处理 六、管道内外防腐保温技术 七、陆上站库防腐保温 八、长输管道防腐补口施工技术 九、管道及设备保温 一、概述 腐蚀是一种不可避免的自然现象，因腐蚀造成的 经济损失是非常严重的，按国际通常统计方法计算， 我国因腐蚀对国民经济造成的损失已达2800亿元，其 中“重灾户”石油、石化行业损失达400亿元。腐蚀 虽然是不可避免的，但也并非是无法控制的，人们所 要做到的就是设法缓解和控制腐蚀、延长寿命，这也 是腐蚀控制技术研究、开发、应用和发展的

2、立足点。 随着石油石化工业的发展，在油气田的开发生产 中，从油水井到管道和储罐以及各种工艺设备都会遭 受严重的腐蚀，造成巨大的经济损失。以胜利油田为 例，随着胜利油田开发的不断深入，原油生产已进入 特高含水生产期，综合含水已达91%，部分主力油田 已超过94%，因此油田地面生产系统的主要部分 ，基本上已属于一个高含油污水系统，高矿化度和强 腐蚀性的污水是造成管道容器设备腐蚀破坏的主要因 素之一。胜利油田采出水总矿化度较高，一般在5000 -7000mg/L，易产生水垢的离子多，还有溶解氧、二 氧化碳、硫化物等腐蚀性介质和大量的细菌以及泥沙 ，致使高含水集油管、污水处理及回注系统管道腐蚀 、结垢

3、、腐蚀严重，管道平均腐蚀速度为1-1.7mm/a ，与此同时，进入特高含水期后，随着提液量加大， 采出砂对集输管道的腐蚀破坏也日趋严重。胜利油田 地处黄河下游冲积平原，濒临渤海，土壤含盐量高， 地下水位高，土壤电阻率低，90%以上的地区为 10m以下。因此钢质管道要进行内外防腐，以延缓 钢质管道的腐蚀速度。 二、钢质管道腐 蚀因素 埋地钢质管道主要用于油田的原油、污水、 天然气等介质的输送，绝大数都是埋地使用，在使 用中钢质管道内壁会受到管内介质的侵蚀，外壁会 受到土壤和污水的腐蚀。 1、管内腐蚀的主要因素： 1）采出水矿化度高，一般在50007000mg/L； 2）导电性强，产生电化学腐蚀；

4、 3）细菌含量高，微生物的腐蚀严重； 4）还有溶解气（氧、二氧化碳、硫化氢等）造 成的氢腐蚀和氢脆； 5）成垢离子含量高，腐蚀严重，产生垢下腐蚀 。 2、管外腐蚀的主要原因： 在埋地管道中，土壤作为腐蚀环境，是由多种无机 盐、有机盐、水和空气组成的极其复杂的不均匀的多 相体系，含有多种矿务盐，如钠、钾、镁的氧化物及 硫酸盐等，而在土壤的颗粒之间存在着大量空隙，空 隙中充满了空气和水，盐类溶解在水中，土壤就成为 电解质。 三、管道内外防腐主要工艺技术 为防止管壁内（外）腐蚀，我们研制开发管道内外 防腐工艺技术，根据管线使用要求和所在区域的不同设 计相应的防腐（保温）层，使钢质基面有防腐层保护，

5、与外界腐蚀离子隔绝，起到防腐蚀的作用。 面对腐蚀的危害，我们胜利油田也在逐年加大防腐 蚀的力度，通过多年不断开发、研制、引进推广形成 了系列配套的管道防腐工艺技术。 1、埋地钢质管道外防腐保温工厂化预制技术 主要有： 1）硬质聚氨酯泡沫保温聚乙烯外护“一步法”工艺技术 2）玻璃钢外护聚氨酯泡沫保温工艺技术 3）聚乙烯外护聚氨酯泡沫保温管中管工艺技术 4）沥青聚氨酯泡沫夹克保温工艺技术 2、埋地钢质管道外防腐工厂化预制技术主要有 ： 1）聚乙烯夹克防腐工艺技术 2）三层PE防腐工艺技术 3）石油沥青防腐工艺技术 4）再生橡胶防腐工艺技术 5）聚乙烯胶粘带防腐工艺技术 6）环氧煤沥青外防腐工艺技术

6、 3、钢质管道内壁防腐工艺技术主要有： v1）液体涂料内防腐工艺技术 v2）溶解环氧粉末内防腐工艺技术 v3）赛克54涂料内防腐工艺技术 v以上系列技术在施工中经过了多年的应用，实践证明 都是比较成熟的防腐技术，都有相应的技术标准规范支持 ，如果严格按照技术规范进行操作,质量是有保证的。有时 我们在防腐施工时在一些环节上降低了质量控制，造成了 管道防腐质量的下降，也是造成了施工后的管线达不到设 计使用年限的主要原因之一。 四、金属腐蚀和腐蚀 产物 v1、腐蚀定义 v腐蚀：物质与周边环境作用而产生的损坏和变质。 v金属腐蚀：是指金属材料在周边介质（大气、土壤、海水 ）作用下，由于化学变化、电化学

7、变化或物理溶解而产生的破 坏。 v2、腐蚀的分类 v1）按腐蚀环境可分为： v化学介质腐蚀：金属在酸、碱、盐中的腐蚀。 v海水腐蚀：金属在海水中的腐蚀。 v土壤腐蚀：金属在土壤中的腐蚀。 v2）按腐蚀过程特点可分为： v化学腐蚀：是指金属表面与非电介质直接发生纯化学作用引起 的破坏。 v电化学腐蚀：是指金属表面与离子导电介质因发生化学作用而 产生的破坏。 v物理腐蚀:是指金属由于单纯的物理溶解作用所引起的破坏。 v3）据金属破坏的基本特征可把腐蚀分： v局部腐蚀：腐蚀主要集中于金属表面某些部位，而金属 表面的其他部位几乎未发生破坏。 v全面腐蚀：腐蚀分布在整个金属表面上，可以是均匀的 ，也可以

8、是不均匀的。 3、腐蚀产物和腐蚀形态 1）腐蚀产物：金属材料在腐蚀过程中所产生的一种反 应产物（生成物），有固态、液态、气态三种 a）氧化皮：金属表面在高温下所产生的以氧化物（如钢 的氧化铁、二氧化铁、三氧化二铁）为主的腐蚀产物。 b）铁锈:钢铁材料腐蚀时所产生的一种以氧化物和氢氧化 物为主的腐蚀产物（不包括氧化皮）。 2）腐蚀形态 v腐蚀形态；材料由于腐蚀而发生变化的各种形态 例如： v a）均匀腐蚀形态：金属材料表面发生均匀腐蚀一 种腐蚀形态。 v b）带有浅坑的不均匀腐蚀形态：是一种不均匀腐 蚀形态，金属表面出现有深浅不一的腐蚀坑。 v c）点蚀形态：金属表面出现有许多火山口形状、 针状

9、或皮下毛孔状的小孔，其深度一般大于或等于孔直 径的一种腐蚀形态。除腐蚀坑以外其他部位一般没有腐 蚀，也称孔蚀形态。 v d）丝状腐蚀形态：是发生在薄防腐层下面，材料 遭到丝状腐蚀的一种局部腐蚀形态。 五、涂装前钢材表面预 处理 v除锈处理是钢质管道防腐非常重要的一个环节，质 量好坏决定着防腐层质量。实践证明在钢管防腐作业 中，表面预处理，防腐材料性能和涂层操作等因素， 以表面处理质量的影响最大，一般认为占5060 。因此在钢管防腐前，必须先进行预处理。 v除锈依据标准 GB892388 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级 SY/T040797 涂装前钢材表面预处理规范。 1、钢材表面原始锈蚀等级

10、 为了鉴别原始表面锈蚀程度，把原始锈蚀程度分为四个等 级，代号为A、B、C、D级。 A级；覆盖完整的氧化皮或仅有极少量锈的钢材表面。 B级；部分氧化皮已松动、翘起或脱落，已有一定量锈的 钢材表面。 C级：氧化皮大部分翘起或脱落，大量生锈，但用目测还 看不到孔蚀的钢材表面。 D级：氧化皮几乎全翘起或脱落，大量生锈，但用目测看 不到孔蚀的钢材表面。 ABCD 2、除锈概念和目的 v 除锈是除去钢材表面的氧化皮和锈层。 v 除锈的目的： v l）防止腐蚀生成物继续腐蚀金属。 v 2）达到腐蚀层要求的金属表面状况，使防腐层有 良好的附着力。 3、除锈方法有：机械除锈、喷射除锈、抛 射除锈、化学清洗除锈

11、等。 1）机械除锈 机械除锈分手动工具除锈和动力工具除锈。 a）手动工具除锈 常用工具有榔头、铲刀、刮刀、锉刀、钢丝刷等， 除锈方法是用手动工具除掉钢表面上所有松动的氧 化皮、疏松的旧防腐层。 特点:手工除锈方法简单,生产效率低，劳动强度大，操 作环境恶劣。而且除锈质量差，所以仅用于局部修理或机 械除锈难于进行的地方。 b）动力工具除锈 常用工具有旋转钢丝刷、风动打锈锤、砂轮等。除锈 方法是用动力驱动、以旋转式或冲击式除去钢材表面松动 的氧化皮、疏松的锈和旧防腐层。值得注意的是用冲击式 工具除锈不应造成钢材表面损伤，用旋转式工具除锈不宜 将表面磨得过光而降低涂膜的附着力。 v2）喷射除锈 v喷

12、射除锈是利用压缩空气将丸、砂从喷嘴喷出冲击 钢材表面的铁锈、氧化皮和其他污物，从而达到除锈的目 的，喷射除锈大大提高了除锈质量和工作效率降低了劳 动强度，同时对钢材表面能起强化作用，使钢材表面形成 一定的粗糙度，有利于防腐层的附着。 v3）抛射除锈 v抛射除锈是利用高速旋转的抛轮将钢丸高速抛射出去，密 集地打击在钢材表面上，除掉金属表面的锈蚀，使其呈现金属 光泽。经喷射除锈的钢材表面均匀，钢材表面得到了强化，可 提高材料的疲劳强度和抗腐能力，同时材料的强度也有不同程 度的提高。另外，改善了劳动强度，提高了生产效率。 v喷（抛）射除锈所用的磨料分金属磨粉和非金属磨粉。金 属磨料包括铸钢丸、铸铁丸

13、、铸钢砂、铸铁砂、钢丝段等。非 金属磨料包括天然矿物磨料（石英砂、隧石等）和人选矿物磨 粉（熔渣、炉渣等）。 v从技术先进性、除锈效果依次为：机械除锈、喷射除 锈、抛射除锈 4、钢材表面除锈质量等级 v1）机械除锈质量等级分为 St2 和St3两个等级； va）St2级：用手工工具（ 如铲刀、钢丝刷等）除掉钢表 面上松动或翘起的氧化皮、疏 松的锈、疏松的旧防腐层及其 他污物。 vb）St3级用动力工具（如 动力旋转钢丝刷等）彻底地除 掉钢表面上所有松动或翘起的 氧化皮、疏松的锈、疏松的旧 防腐层和其他污物。 v2）喷（抛）射除锈质量等级分为 以下四级； va）清扫级（标准照片中的Sa1级） ：

14、用喷（抛）磨料的方式除去松动或翘起 的氧化皮、疏松的锈、疏松的旧防腐层及 其他污物、经清理后，钢表面上几乎没有 肉眼可见的油、油脂、灰土、松动的氧化 皮、疏松的锈、疏松的旧防腐层 vb）工业级（标准照片中的Sa2级） ：用喷（抛）磨料的方式除去大部分氧化 皮、锈、旧防腐层及其他污物。经清理后 ，钢表面上几乎没有肉眼可见的油、油脂 和灰土、允许在表面上留有均匀分布的、 牢固粘附着的氧化皮、锈和旧防腐层其 总面积不得超过总除锈面积的三分之一 Sa2级 Sa1级 vc）近白级（标准照片中的 Sa2.5级 ）：用喷（抛）磨料的方式除去几乎所 有的氧化皮、锈、旧防腐层及其他污物 。经清理后，钢表面上几乎

15、没有肉眼可 见的油、油脂、灰土、氧化皮、锈和旧 防腐层。允许在表面上留有均匀分布的 氧化皮斑点和锈迹，其总面积不得超过 总除锈面积的5 vd）白级标准明片中的Sa3级） 用喷（抛）磨料的方式彻底地清除氧 化皮、锈、旧防腐层及其他污物。经 清理后仅留有均匀分布的由锈斑， 氧化皮斑点或旧防腐层斑点造成的极 轻微的痕迹。 Sa2.5级 Sa3级 v上述各喷（抛）射除锈质量等级所达到的表面粗糙度 应符合规定的涂装要求。 v在钢质管道工厂化预制防腐中，除沥青防腐可用钢丝 刷除锈外，均要求采用喷（抛）丸除锈。 v磨料：喷（抛）射除锈可采用铸钢丸、铸铁丸、铸钢 砂、铸铁砂、钢丝段等金属磨料，石英砂、铜渣磨料

16、等非 金属磨料。喷（抛）射除锈后的表面粗糙度与磨料的硬度 和粒度有很大关系，硬度大粒度大的磨料形成的锚纹深度 也就越大。要求磨料中不含有腐蚀产物、油、油脂和其他 有害物质，否则会污染钢材表面，影响除锈质量和涂层的 附着力。 六、管道内外防腐保温技术 v1、钢质管道泡沫夹克防腐保温 v用硬质聚氨酯泡沫做防腐保温层，高密度聚乙烯作为外护 层的复合结构。 v钢质管道泡沫夹克防腐保温管线制作有两种方法：一种是 一次成型工艺，即“一步法”工艺，另一种是二次成型法，即“管 中管”成型法。 v “一步法”成型工艺：此项工艺技术是胜利油建一公司研究 发明的，获得发明专利的作业线就在管道预制厂，该项技术曾 获国家科技进步一等奖。 v这项技术是防腐管在作业线上生产，利用传动、定位、控 制等系列技术使聚氨酯泡沫层和高密度外护层一次成型的工艺 。 v依据标准SY/T041596（埋地钢质管道硬质聚氨酯泡沫塑 料防腐保温层技术标准） 一次成型工艺技术工艺流程如图6-1-1所 示。 除锈上管中频加热送进密封 环氧涂料刷涂 夹克皮成型 泡沫成型纠偏 混料 成