輸油管道的腐蝕與防護

左苗 杜旭峰

摘要 我國石油管道運輸發展迅速，其經濟、節能、環保等優越性明顯，鋼制管道腐蝕一直是管道泄漏、失效的主要原因，管道的腐蝕與防護直接影響管道的使用壽命和經濟效益。本文主要從管道腐蝕的原因及對管道腐蝕進行防護的辦法進行分析介紹，期以在輸油管道的建設和運行中有一定的指導意義。

關鍵詞 輸油管道；腐蝕與防護；涂層；保護

中圖分類號U17 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）67-0141-02

在油品運輸領域，管道運輸節能環保高效的特點日益突顯。但大多采用無縫鋼管、螺旋焊縫鋼管和直縫電阻焊鋼管材質的輸油管道，通過埋地或跨越時架空兩種方式敷設，輸油管道都會遭到所輸油品和周圍介質接觸發生化學作用或電化學作用等而引起其表面腐蝕。這不僅縮短輸油管道的使用壽命，還可能引發油品泄漏等污染環境事故，甚至會因腐蝕而使整條管線失效，筆者過很多管道已運行四十年之久，輸油管道的長年運行，因管線腐蝕而引起的經濟損失越來越大。研究管道腐蝕發生的原因，以及采取有效的防護措施，有十分重要的實際意義。

1 腐蝕類型

腐蝕是金屬和周圍環境發生化學或電化學反應而導致的一種破壞性侵蝕，腐蝕是一種化學過程，而且大多都是電化學過程。輸油管道根據其腐蝕過程的不同特點，主要分為化學腐蝕和電化學腐蝕兩種。

1.1 化學腐蝕

輸油管道表面與所接觸氧化劑直接發生純化學作用而引起的破壞。過程中金屬與氧化劑之間直接進行電子的傳遞，沒有電流產生。例如，金屬裸露在空氣中，表面上會生成相應的化合物。此外，在油品中的多重硫化物、有機酸及其氧氣等對金屬輸油管道也會產生化學腐蝕。

1.2電化學腐蝕

輸油管道電化學腐蝕是指金屬管道和與其接觸的可電解介質作用，金屬表面形成原電池作用而引起的腐蝕。金屬管道與含有水分的大氣、土壤接觸時，含水分的大氣、土壤都會形成不同濃度的電解質溶液，金屬本身由于含有雜質，由于鐵元素和雜質元素的電位不同，會形成原電池反應，由下列三個環節組成：

1）在陽極，金屬溶解，變成金屬離子（Fe→Fe2++2e）進入溶液中；

2）陽極電子流向陰極；

3）電子被溶液中能夠吸收電子的陰極所接受。大多數情況下，在酸性介質中，H+與電子結合形成H2；在中性或堿性液中，O2在溶液中與電子結合生成OH-。

以上3個環節缺一不可，三者是相互聯系的，如果停止其中一個環節，則整個腐蝕過程也就停止進行。

輸油管道除受化學腐蝕和電化學腐蝕外，還不同程度的遭到雜散電流腐蝕、物理腐蝕和微生物腐蝕等，堅定輸油管道腐蝕的因素主要為金屬的本性與接觸介質兩個方面。在管線腐蝕總體表現為管道內腐蝕和外腐蝕，輸油管道管道的腐蝕情況存在以下規律：

1）管線設計規格過大，液量小，流速慢，含水高，輸送距離遠的管線使用周期短，穿孔頻繁；

2）集輸管線的腐蝕多發生在管線底部；

3）我國管線大多沒有進行內防腐，采取內防的管線腐蝕要輕微的多；

4）所輸油品含水、含沙、O2、CO2、硫酸鹽還原菌（SRB）、Cl-等越大，腐蝕越嚴重；

5）不同材質的管線腐蝕差異很大。因金屬中含有的MnS、Ca、Si、Mn、S 等非金屬夾雜物會嚴重影響金屬的耐腐蝕性，無縫鋼管一般比螺紋鋼管抗腐蝕；

6）管線內流體越混亂，腐蝕越小；在管線下游層流趨勢明顯，管線腐蝕相對較嚴重。

2 對腐蝕的防護

根據管道腐蝕特點和規律，我們主要從以下方面進行管道防護。

2.1合理的防腐設計

在輸油管道建設立項之初，對輸油任務合理核算，輸油任務和管線大小匹配，不因設計規格過大而引起的流量小，流速慢等使管線腐蝕加快；

2.2選用耐腐蝕材料

在管道建設時期，管道選材和防護措施盡可能充分考慮所輸油品物性及管道敷設環境，如果其含雜質和腐蝕物較大，應針對性選用抗腐蝕性強管材的管道，可行的話最好進行管道內外防腐處理。

2.3陰極保護

犧牲陽極陰極保護技術：

1）犧牲陽極陰極保護法：用一種電位比輸油管道金屬更負的金屬或合金與管道連接在一起，形成新的腐蝕電池，依靠電位比較負的金屬腐蝕溶解所產生的電流來保護輸油管道。該技術一次投資費用偏低，且在運行過程中基本上不需要維護。但也因驅動電位低，保護電流調節范圍窄，保護范圍小，保護年限受犧牲陽極壽命的限制，需要定期更換等缺陷；

2）外加電流陰極保護法：是將外加的直流電源的負極與被保護管道相連，直流電源的正極接到另一輔助陽極，外加電流在管道和輔助陽極間形成較大的電位差，進而使被保護金屬變成陰極，實施保護。其優點是保護電流可以調節，保護距離長，使用范圍廣，且可在惡劣的腐蝕條件下或高電阻率的環境中應用。但一次性投資偏高，且運行成本高，需要專業維護管理等特點嚴重制約其使用。

2.4介質處理

1）消除腐蝕物：油品中對管道腐蝕造成很大威脅的物質有水、泥沙、氧、硫化物等，在油品輸送前對這些物質進行充分分離，使油品中含有最少量的腐蝕物可以很大程度上對管道腐蝕進行防護；2）應用緩蝕劑：在所輸油品中添加緩蝕劑是對輸油管道防護的有效措施，采用緩蝕劑防護時，系統中凡是與介質接觸的金屬體均可受到保護，這是任何其他防腐蝕措施都不可比擬的。由于緩蝕劑種類多樣，緩蝕機理各不相同，所輸油品也有多樣性與復雜性的特點，因此，緩濁劑保護的應用具有嚴格的選擇性，一定要根據油品成分和主要腐蝕物的含量設計和選擇緩蝕劑，以求得合適的品種，正確的工藝，恰當的用量，從而獲得較好的防護效果。

2.5表面隔離處理

在管道表面覆蓋一層保護膜，使管道表面同腐蝕介質密封隔絕，阻止管線與周圍介質進行化學反應或電化學反應等，從而防止管道腐蝕。防腐保護層必須與金屬有良好的粘結力,防水耐蝕,機械強度高,韌性好,電絕緣性能好,涂層完整無孔等特性。目前我國在建的長輸管道防腐層材料主要為少量的煤焦油瓷漆涂層和熔結環氧粉末、三層聚乙烯、雙層FBE等，液態聚氨酯防腐涂料(PU)、無機非金屬防腐層等也開始應用，納米改性材料涂層成為防腐涂層發展的新方向。

輸油管道腐蝕的影響因素很多，必須針對危害多管齊下，才能可以取得良好的防護效果，我國現用管道多采用涂層和陰極保護相結合的方法對管道外腐蝕進行防護，內腐蝕的防護還不很全面，很多管道沒有進行內部防護。現在我國管道運輸飛速發展，管道運輸行業對管道腐蝕及其防護進一步提高認識，在管道建設和運行過程中，一把管道腐蝕防護做好，更好的保障管道的長效經濟運行。

參考文獻

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