長輸管道防腐蝕新工藝的研究進展

安 鵬

（陜西延長石油（集團）有限責(zé)任公司管道運輸公司，陜西 延安 716000）

隨著時代的發(fā)展，我們國家對油氣的需求量不斷在增加，建設(shè)的運輸管道的數(shù)量也不斷增加，但是隨之而來的問題也嚴重影響到我們對長管道運輸?shù)睦茫鉀Q長管道腐蝕的問題也變得越急迫，直接關(guān)系到我們國家經(jīng)濟運行。具體我們面臨的問題有：損壞設(shè)備和管道、燃燒爆炸事故、生產(chǎn)停滯、環(huán)境污染、產(chǎn)品損失等。所以，了解腐蝕的原理是解決以上問題的基礎(chǔ)，與之相關(guān)的對策研究也需同步進行。長管道腐蝕分為內(nèi)腐蝕和外腐蝕，通俗來說就是管道內(nèi)壁和管道外壁的腐蝕問題。

長管道外腐蝕環(huán)境是復(fù)雜的，直接接觸的土壤是屬于多孔性復(fù)雜膠質(zhì)體系，空隙里充滿了空氣和水，水中含有的鹽物質(zhì)是具有離子導(dǎo)電的特點，土壤中各種物理化學(xué)性質(zhì)的不均衡性為腐蝕創(chuàng)造了條件，加之管道本身涂層成分的不均勻，使得腐蝕到達管道的金屬基體。不同的環(huán)境下，腐蝕的原理也各不相同。

一、外腐蝕原理及其應(yīng)對辦法

1 化學(xué)腐蝕

是指非電介質(zhì)與金屬表面直接發(fā)生了對管道產(chǎn)生破壞的化學(xué)作用，化學(xué)作用后會產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物，這是氧化劑與金屬表面的原子反應(yīng)產(chǎn)生的。通常，金屬物體在常溫和空氣干燥的狀態(tài)下是不會發(fā)生腐蝕作用的，但是在特定環(huán)境下就會有所不同，高溫的條件下會很容易被氧化，產(chǎn)生一層氧化膜，使得金屬物質(zhì)脫碳。

2 電化學(xué)腐蝕，是指離子導(dǎo)電的介質(zhì)與金屬表面發(fā)生同樣對管道破壞的電化學(xué)作用，這種腐蝕原因是長管道腐蝕中比較常見的，這個腐蝕過程實際上兩個獨立且同時進行的過程。

3 細菌腐蝕

硫酸還原菌的活動條件是當(dāng)土壤中的硫酸鹽處于缺氧的條件，這時，它就會利用有機物和細菌生物膜內(nèi)的氫，從而還原成硫化物，在這個反應(yīng)的過程獲得生存的力量，它的產(chǎn)物會使得腐蝕不斷進行。

4 涂層保護是必須采取也是最基本的措施，我們可以利用的防腐涂層材料有瀝青、聚乙烯夾克聚乙烯膠帶、煤焦油瓷漆等。不過，對于長輸管道的涂層用的較多的還是瀝青加玻璃布的構(gòu)造，一直以來，效果很不錯，但是不同的時期，不同的環(huán)境，采用的也不盡相同。最近幾年，我國主要選擇的是熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層和三層聚乙烯。現(xiàn)代研究表明：鋼制管道橡膠硫外化防腐技術(shù)成為現(xiàn)在最新的技術(shù)。可以彌補其他材料的不足。

5 電化學(xué)保護主要采用的是陰極保護法，前面提到的防護層，還是有缺陷，它不能解決的是防護層上的小孔會導(dǎo)致快速腐蝕，因此我們選擇陰極保護法。因為腐蝕產(chǎn)物的陽極會發(fā)生腐蝕，而陰極不會。我們只要把需要保護的金屬物質(zhì)都變成陰極，就可以防腐蝕。這種辦法是保護長管道發(fā)生電化學(xué)腐蝕的有效辦法。

6 合理科學(xué)的選材，當(dāng)然金屬本身物質(zhì)構(gòu)成也與腐蝕的程度有關(guān)，除去外界環(huán)境，我們要考慮金屬本身材料的選擇，最近的研究表明，高強度鋼在輸氣管道上有明顯的優(yōu)勢，可以減少壁厚和材料費用。但是高強度鋼的適用標準是受應(yīng)變硬化的影響，在高壓力的出現(xiàn)下，只允許出現(xiàn)減少的應(yīng)變硬化，來減弱腐蝕。

二、內(nèi)腐蝕的腐蝕原理及應(yīng)對措施

天然氣和石油中含有大量的二氧化碳、凝析油、硫化氫和氣田鹵水，使得管道裝置存在嚴重的腐蝕，閘門失靈，管線爆破等事故。總的來說，內(nèi)管道腐蝕有三個顯著特點，氣、水 烴固多相流介質(zhì)，高溫和高壓的環(huán)境，主要腐蝕物質(zhì)為二氧化碳、硫化氫、氧氣。

1 硫化氫腐蝕鋼的現(xiàn)象，一直以來都有，它是一種很強的滲氫介質(zhì)。但是具體的原理仍然沒有定論，但是在氫導(dǎo)致鋼開裂的過程中，普遍說法是，在裂紋出會聚集大量的氫，可促進鋼材的脆化，局部發(fā)生塑性變形，最后導(dǎo)致開裂。

多相流腐蝕環(huán)境下分為沖蝕環(huán)境、腐蝕環(huán)境，沖蝕和腐蝕運行。研究表明，由于各種多相流形態(tài)，產(chǎn)生的段塞流是對管道腐蝕最嚴重的。在重力的作用下，水層出現(xiàn)在管道的下面，管道里的油的流速與水的流速不同時，就會產(chǎn)生段塞流。其實對于油田、氣、水多相流，流態(tài)可分為分層流、波狀流、段塞流、環(huán)狀流和環(huán)霧流，在分層流和環(huán)霧流型中，管道頂部會有結(jié)露腐蝕。

2 油氣管道適用內(nèi)防腐技術(shù)

將緩蝕劑少量的加入到腐蝕的介質(zhì)中去，從而抑制其腐蝕的過程和腐蝕的物質(zhì)，在很多油氣開發(fā)現(xiàn)場都大量的使用有機緩蝕劑，基本上都獲得良好的防腐蝕效果，在投資費用方面也不會有所增加，效果明顯，簡單易操作，對于不斷變化的外部環(huán)境，我們也要隨之改變緩蝕劑的種類密度和濃度。即使是同一種緩蝕劑也可以應(yīng)對多種情況下的腐蝕情況。

管道內(nèi)部涂防護層以及襯里技術(shù)也是防腐蝕的措施，原理是建立一個隔離層，起到防腐蝕的作用，采用這種技術(shù)不僅有效的防止了腐蝕過程，節(jié)約了建設(shè)管道用材的成本，減少了消耗，也防止了管道擁堵的次數(shù)。并且在建立起內(nèi)涂層后，對于管道檢測容易進行，借助管道內(nèi)壁的光澤度來判斷內(nèi)壁是否存在缺陷，盡可能的減少事故。

結(jié)語

油氣管道往往呈現(xiàn)出酸性的物質(zhì)，許多腐蝕介質(zhì)使得長運輸管道發(fā)生腐蝕，管道內(nèi)的氣液兩體的運動速度不同而容易產(chǎn)生段塞流。段塞流對管道內(nèi)壁產(chǎn)生沖刷和腐蝕使得內(nèi)涂層的保護膜很快就除去了，加重了腐蝕程度。綜合以上，采用內(nèi)襯管再加以合適的緩蝕劑，可以很有效的防止管道腐蝕，具有很好的實用意義。

防腐蝕的工藝要根據(jù)油氣管道的介質(zhì)性質(zhì)和具體的管道的外部環(huán)境來選擇最合適的。我國現(xiàn)在的防腐工藝主要是以內(nèi)涂層為主，然后以陰極保護為輔，這兩種防腐工藝現(xiàn)在都作為重點使用的技術(shù)，這樣才能更好的提高管道的壽命，今后，研究方向主要側(cè)重于防腐新材料的選擇和新工藝的研究開發(fā)出綜合性能好、成本低廉運作方便的防腐工藝新技術(shù)。

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[2]張英.天然氣長輸管道內(nèi)層應(yīng)用技術(shù)研究[J].油氣儲運，2000.

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