金属管道结垢清垢和非金属管道物理清垢综述

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　　摘 要：油田集输运用中的金属与非金属管线，因运送物质的性质构成管道结垢、侵蚀严重，非常影响管线输送情况，制约油气田生产，危害巨大。面对管道结垢的危害的现如今情况，对管道结垢的原理进行讨论，指出高含水。含菌高、矿物质多且溶解定量酸性气体等现象的出现时管道结垢的主要原因。同时简要介绍了压力、温度、流量、酸碱值等影响结垢的因素。据此提出预防金属管道结垢的方法、非金属管道的应用与物理清垢手段。
　　关键词：金属管道;非金属管道;结垢
　　中图分类号：TB 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.19.091
　　1 管道结垢原理
　　油田管道中所采出的污垢蕴含不同的无机物及沥青质、胶质的有机物。无机垢是最典型的一种结构，简称油田垢。管道中出现的油田垢又可分为腐蚀垢、盐类垢及泥土沉淀垢，但其组成原因均不同。
　　离子在水中结合，产生细粒、微溶物质，容易形成沉淀和盐垢。由于水质的原因，一般来说，这种污垢、粗碳酸盐和硫酸盐，通常是碳酸钙（CaCO3）、磷酸钙（CaSO4）和硫酸钡（BaSO4）等。这些鳞片的生产将经历成核变大的过程。首先，少量垢在管道外表产生，附着，紧接着更多的其他类型污垢化合物在中心的四周聚结，变为更大的垢。随着高含水原油和水流的冲刷，部分水垢被冲刷掉，但由于形成规模较大，管道最终被堵塞。随着环境水温的升高，这些无机盐的溶解度降低，其余与水垢有关的物质从水中变成鳞片。因此在部分管道中，并不是随时出现结垢现象，当流体温度高于一定温度时才会发生显著的结垢现象，温度越高，结垢现象越明显。
　　同时，水流对结垢的生成也有很大影响。流动越和缓，形成垢的环境稳固。随着流速的降低，其水垢出现的几率逐步上升，因而，流向和流速的急剧变化也会使结垢现象加剧。 腐蚀导致的水垢同样很重要。其产生原因与前述不同之处在于，其水垢不是管道外介质转化为化合物积淀所致，而是由管道自身物质转化而成。有时候管道中的钢铁被侵蚀介质所氧化，产生各种化合物。水中的氧气通过电化学腐蚀作用腐蚀管道主体，但在管道中没有其他类型的水垢的辅助作用下，很难形成这种水垢。在实际应用生产中要特别防范。若液体内溶解氧含量提升，会发生重大的侵蚀结垢。溶解在液体中的酸性气体和细菌可以利用外部鳞片的盖子，使管道的基体在污垢下更加均匀。形成新的深层水垢。
　　另外，在输送的介质中含有高分子有机物以及带有固体颗粒和微生物可形成粘泥，其存在也会对输送效率产生影响。
　　2 影响污垢的因素
　　2.1 pH因素的影响
　　提高酸碱溶液的pH值，能够让碳酸盐迅速生产出结晶，从而增大管道内水垢的热阻，剪短其污垢成长周期，缩小污垢的构成率。在调解过程中，需随时留意溶液的pH值，若pH过低，会加快酸碱溶液侵蚀管道，从而形成新的污垢——腐蚀垢。因而，pH值应控制在6.5≤8。
　　2.2 温度的影响
　　污垢随温度的升高而降低，盐类垢主要以碳酸钙为主，便于碳酸钙的析出。
　　对于盐类垢，其生成污垢的原因主要因为硫酸根离子和钙离子、钡离子、锶离子结合生成难溶解的沉淀，随着温度的升高，降水会更多。
　　温度会影响细菌滋生的快慢。每一种细菌均有适合的成长温度，但不同细菌有着不同的要求。大部分细菌适合的温度为20℃～40℃，因而随着管道的温度变动差异，细菌滋生速率也会改变，从而进一步改变侵蚀垢的生成速率。
　　2.3 压力的影响
　　结垢主要为碳酸钙、硫酸钙和硫酸钡，碳酸钙产生水垢，气体参与反应。压力对它有很大的影响。当压力降低时，促进产生结垢。在运输过程中，压力普遍是在降低，所以结垢的几率是一直在增大。
　　2.4 流速的影响
　　随着流体速度的提高，污垢的增长率逐步减小。即流速变快能提高结垢堆积率，但随着流速增加导致的剥蚀率的增大更多，从而构成总管道的增占率变小。当流速降低时，颗粒和微生物在液体中的积累增加，尤其是在结垢突变的中央。
　　3 金属管道除垢
　　除垢形式分为化学除垢、高压水喷除垢、机械除垢和超声波除垢，本文只简述金属管道化学除垢、高压水喷除垢和机械除垢。
　　3.1 化学除垢
　　其原理是按照垢层的化学组成，选用合适的化学剂溶解污垢。化学处理剂如顺式硫酸盐阻垢剂和副硫酸盐垢清洗剂等得到了较好的应用。然而，因为结垢单位的组分差异，在除垢剂运用领域中很有限。同时，化学除垢繁复，容易对金属管道造成侵蚀与损坏。
　　3.2 高压水喷除垢
　　高压水喷雾除垢使用通过不同喷嘴将水喷射到水垢层产生的高压水。其解决成绩高，效率好，但由于机器自身特点，同时无法快速安全排垢。
　　3.3 机械除垢
　　机械除鳞采用磁力清管器、刷轮清管器、钉轮清管器等。这种方法与其他除垢方式相比操作更简单，使用周期短，投资成本低，无污染。但由于清关器为直线运动，所以清关效率低，质量差。
　　4 非金属管道物理清垢技术简述
　　4.1 物理清垢工艺
　　清管器清洗系统由发射器、清关装置、接收装置及检测仪组成。其设备主要依据被压作为动力推进清管器在管道内向前移动，去除管道污垢，然后将污垢去除出至管外。
　　4.2 清垢施工流程
　　现场确认具体施工条件后→进行连接工艺管道→从而打开预清洗管段→放入清垢设备→连接管线管道接头→增压除垢→根据大小放入符合要求的最大清垢设备→重复三遍前述工艺→验收→类推余下管段→验收合格→恢复流程→继续生产→清垢。所有管线清垢结束后，恢复流程，当管段不渗出不漏液，再进行加强防腐。
　　5 結语
　　经过对管道结垢的剖析，能够得出结论：管道内物质含水率高，硫酸盐菌类较多，以及氯离子浓度高且溶有一定量的腐蚀性气体和结蜡现象，这些均为管道结垢的起因。
　　为了更好地结垢，并且高效的结垢必须综合考虑各种除垢方法。
　　非金属管道中物理清垢技术相比于其他技术能有效清除长输分金属管道管线内的各种污垢。
　　参考文献
　　[1]王兵，李长俊，朱伟，徐庆磊，刘颖.结垢及除垢技术在管道中的应用研究[J].石油化工腐蚀与防护，2008，25（2）：28.
　　[2]梁爱国，马艳君，杜雪峰，李远亮.长输非金属管线物理清垢技术的应用[J].油气田地面工程，2010，29（10）：27.
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