随着含硫气田的开发，传统的在非含硫油气田上发展起来的腐蚀监测技术出现了一系列的问题：应用广泛的电阻探针监测技术在含硫气田中，由于导电性腐蚀产物的影响，监测到的腐蚀速率失真，经常出现负值；灵敏性极高的线性极化监测技术在含硫天然气的腐蚀监测中，由于无法形成连续性导电膜，长时间获取不到腐蚀监测数据。针对上述情况，国内外开展了一系列含硫气田腐蚀监测技术研究[1-2]，氢监测技术已成为研究热点之一[3]。相比其他监测技术，氢监测技术在含硫气田具有较强的适应性：一方面，H2S的存在可以促进腐蚀氢的渗透，从而使氢监测较容易；另一方面，氢监测技术可以是无损的，不需要在管道或设备上打孔，安全性高，操作简单。
本试验针对某含硫输气管线的输送特点及管内腐蚀状况，采用无损氢监测技术，结合腐蚀挂片、缓蚀剂浓度分析等监测手段，研究了管线缓蚀剂的应用效果，对含硫气田输气管线的腐蚀监测技术发展具有一定参考价值。
试验管线是一条含硫天然气输送管线，输送气ρ(H2S) 6.83 g/m3，ρ(CO2) 45.11 g/m3。其基本情况见表 1。
试验管线内壁有非常明显的氢鼓泡、裂纹，且管道断面存在严重的分层现象(图 1)。
缓蚀剂采用双球定量注入预膜[4]，加注工艺如图 2所示。
缓蚀剂加注量由式(1)计算。
式中，V为预膜量，L；D为管径，cm；L为管长，km。
氢监测、腐蚀挂片以及缓蚀剂浓度分析监测点均位于输气管线末端。氢监测采用英国离子科技公司生产的Hydro6000无损氢监测设备进行，分别监测管线12点、3点、6点三个方向的氢通量值，监测频率为每天1次。图 3是氢监测设备的照片，图 4是管线上氢监测的部位。
表 2为缓蚀剂注入前后腐蚀挂片的监测结果。
从试验结果可看出，加入缓蚀剂后，均匀腐蚀速率大大降低，缓蚀率达到91.1%，缓蚀剂防腐效果较好。但是应注意到，在缓蚀剂预膜加注前后，腐蚀速率均远远低于0.076 mm/a的腐蚀控制目标，管线腐蚀轻微，这与管线实际内腐蚀状况明显不符。主要原因是，短时间内的腐蚀挂片反映的是管线均匀腐蚀速率，而试验管线内腐蚀是以非均匀腐蚀为主(大部分管线内表面均匀腐蚀且很轻微，而某些点鼓泡、裂纹非常严重)。
缓蚀剂残余浓度分析与氢监测结果见图 5~图 7。
对比缓蚀剂残余浓度和氢监测结果可以发现：加注缓蚀剂后，12点、3点、6点方向的氢通量监测值都急剧降低，分别由9 pL/(cm2·s)、11 pL/(cm2·s)、10 pL/(cm2·s)下降到2 pL/(cm2·s)、2 pL/(cm2·s)、1 pL/(cm2·s)，氢渗透抑制率分别为77.7%、81.8%、90.0%, 缓蚀剂抑制腐蚀的效果极其明显。约35天后，检测到的缓蚀剂残余浓度下降为0。这时，管线内壁缓蚀剂保护膜加剧减薄, 12点、3点、6点三个方向的氢通量监测值急剧上升, 再过1天后，氢通量值达到最大值。这时，整个管道缓蚀剂保护膜完全遭到破坏。
对于一条以均匀腐蚀为主的管线，可以采用平均腐蚀速率来判断缓蚀剂的有效周期，但是对于试验管道，缓蚀剂必须保证在管道各个周向形成保护膜，以达到控制内表面不同位置局部腐蚀的目的。所以，在试验中采用管线12点、3点、6点方向的缓蚀剂保护膜消失时间来确定缓蚀剂有效周期则更加合适。
(1) 实验结果表明，氢监测技术在含硫输气管线上的应用效果良好，能够无损、实时、全周相地监测缓蚀剂的应用效果。
(2) 对于内表面大部分腐蚀轻微，局部点腐蚀严重的管线，应采用任一方向缓蚀剂膜的消失时间来确定管线有效保护周期。
(3) 在试验管线，缓蚀剂加注预膜后，有效保护时间可达到1个月以上。
2015, Vol. 44 Issue (1): 67-69
2015, Vol. 44 Issue (1): 67-69