隨著石油工業的發展，油氣儲運設施的建設也越來越快，管道輸送作為原油、成品油以及天然氣的主要輸送方式在油氣儲運設施中占具主要的地位。集輸管道含有大量的水、H2S、凝析油、微生物等，很容易發生內腐蝕進而造成集輸管線爆破、油套管穿孔、閘門絲桿斷裂等安全事故，給企業帶來嚴重損失。針對管道的內腐蝕情況，國際上通常使用緩蝕劑來控制腐蝕。影響緩蝕劑緩蝕效率的因素有很多，除了與緩蝕劑和金屬本身的性質、結構等因素有關外，緩蝕劑成膜工藝方法至關重要。

    1.  預涂膜工藝方法

    目前，國內外輸氣管道緩蝕劑預膜技術多采用清管器式預膜工藝，由于所采用清管器的結構不同，其預膜形式也不同，下面主要介紹傳統式、旋轉式、噴射式三種形式的清管器預膜工藝。

    1.1傳統式

    傳統的清管器式預膜工藝主要利用清管器前后氣體壓差，推動攜帶有緩蝕劑段塞的清管器組向前運行，如圖1.1所示。在預膜過程中，由于施加于清管器前后的氣體壓差易造成清管器的傾斜，致使清管器組所攜帶的緩蝕劑段塞與管道內壁接觸不完全，影響管道預膜質量，因此，利用傳統清管器式工藝對管道進行預膜，其效果不理想。

    1.2 旋轉式

    針對傳統清管器式預膜工藝所存在的問題，James H.Coulter等人在前人研究的基礎上，提出了一種適用于輸氣管道內涂膜的旋轉型裝置，如圖1.2所示。該裝置取代了傳統預膜工藝中普通預膜清管器的地位，借助氣體壓差推動裝置向前運行，并利用安裝于圓柱體表面的螺旋形葉片產生螺旋形氣流，使裝置不停地旋轉，同時將聚積于管道底部的緩蝕劑溶液攜帶到頂部，進而對管道進行預膜。理論上，旋轉式預膜工藝比傳統清管器式工藝耗劑量小、操作成本低。實際上，由于裝置與管道內壁摩擦阻力較大，裝置在螺旋氣流推動下很難發生轉動，無法將管道底部的緩蝕劑溶液攜帶到頂部，因此，旋轉式預膜工藝無法應用于生產實際。

    1.3 噴射式

    根據管道緩蝕劑預膜工藝實施時所需清管器的數量，噴射式預膜工藝主要有雙清管器與單清管器式兩種。

    1）雙清管器式

    為解決當前緩蝕劑預膜技術在實際應用中預膜效果不理想的問題，Rick D. Pruett等人提出了一種噴射型管道內涂膜裝置，如圖1.3所示。與上述旋轉型涂膜裝置相同，該裝置取代了傳統預膜工藝中普通預膜清管器的地位，不同的是，當清管器后方氣體通過清管器本體內的通道到達安裝于裝置頭部的文丘里噴嘴時，因流通面積突然縮小，氣體得到加速，由伯努利效應可知，通道內氣體產生負壓，造成局部真空，從而使聚積于管道下部的緩蝕劑溶液通過抽吸管被攜帶進入噴嘴，進而被來自清管器后方的氣體攜帶并向管壁上部噴射，與此同時清管器組也在氣體推動下向前運行。噴射式預膜工藝成功實現了對管道上部的緩蝕劑預膜防護，但卻存在其預膜范圍不能覆蓋整個管周的缺點。

    2）單清管器式

    在單清管器噴射式預膜工藝的基礎上，王壽平等人提出了一種特別適用于高含硫濕氣集輸管道的雙清管器式預膜工藝，其工藝裝置如圖1.4所示。該工藝利用所述裝置的超聲霧化室產生超聲機械振動，使儲液室內的緩蝕劑霧化，當氣流通過后蓋板上部的引氣孔進入儲液室時，霧化后聚集在儲液室上方的緩蝕劑液滴將被氣流攜帶進入預混室，并在預混室內與氣流充分混合，隨后攜帶有大量緩蝕劑液滴的氣流經由前蓋板中心孔進入霧化主通道，然后分配到各個霧化支通道，最后通過支通道末端的霧化噴嘴向管周噴出。該工藝克服了現有預膜技術不能覆蓋整個管周的缺點，同時具有耗劑量小、成本低的特點，但由于其緩蝕劑加注量受到清管器尺寸的限制，因此，該工藝的應用范圍也隨之受到限制。

    2.預膜影響因素

    2.1  管輸介質與緩蝕劑體系配伍性

    緩蝕劑多為多組分體系，為使其更好地分散于輸送介質，在配制緩蝕劑溶液時需加入適量的具有增溶和分散功能的表面活性劑。針對不同管輸介質，需選用不同類型的緩蝕劑。緩蝕劑體系與管輸介質的配伍性將影響體系預膜效能的發揮，最終影響預膜質量。

    2.2  管道內壁清潔程度

    輸氣管道緩蝕劑預膜所采用的緩蝕劑多為有機吸附膜型緩蝕劑，為使緩蝕劑分子上的極性基團能夠迅速、牢固地吸附在金屬表面上，要求被吸附的金屬表面必須清潔、無油污，否則將直接影響緩蝕劑預膜質量。為此，管道預膜作業開始前應利用化學或物理清洗方法對管道內壁進行徹底清洗。

    2.3  緩蝕劑濃度

    要使緩蝕劑分子在管道內壁迅速形成一層致密的保護薄膜，在預膜作業開始前除了需要清洗管道內壁外，還需要制備濃度足夠高的緩蝕劑溶液。待保護膜形成后，方可將緩蝕劑濃度降至修復破損膜所需的濃度。

    2.4  緩蝕劑加注量

    當緩蝕劑加注量過大時，不僅會造成管道設備堵塞，而且會造成緩蝕劑的浪費。當緩蝕劑加注量過小時，則不能形成完整的保護膜。因此，應根據相關理論及公式，確定緩蝕劑的合理加注量。

    2.5  預膜時間

    若預膜時間過短，因緩蝕劑難以達到規定的預膜長度或緩蝕劑段塞在管壁上停留時間不足而造成膜不完整，這都將因預膜不充分而引起嚴重的局部腐蝕。若預膜時間過長，緩蝕劑預膜厚度將無法有效控制。因此，必須設法確定緩蝕劑的最佳預膜時間。對于水溶性緩蝕劑，可用分光光度法監測緩蝕劑在采出水中的殘余濃度，據此可確定其最佳預膜時間。

    2.6  流型與流態

    管輸介質流動型態與介質的組成、粘度、流速、管道傾斜程度等因素有關。根據氣液兩相理論，氣液管道存在分層流、波狀流、段塞流、環狀流及環霧流等基本流型。輸氣管道多為分層流和分散液滴流，但在實際操作中也存在環狀流。管道內輸送介質的不同流型將導致管道不同部位形成積液，進而造成緩蝕劑在不同部位聚集，最終影響管道預膜質量。

    2.7 操作溫度與壓力

    當運行溫度較低時，形成的保護膜容易產生多孔缺陷，不能為管道提供有效防護；當溫度較高時，緩蝕劑中高分子組分的結構可能因高溫作用而降解，從而使其預膜質量與膜性能降低。管道運行壓力的變化將引起管輸介質流速的變化。若管道運行壓力較低，則管輸介質流速較小，緩蝕劑分子因不能有效地被氣流帶走或緩蝕劑段塞在管壁上停留時間過長而難以形成均勻致密的保護膜；若管道運行壓力較高，則管輸介質流速較大，高速氣流的沖刷作用可能損壞或剝離剛形成的保護膜。