埋地油氣管道防腐技術

姚英奇(中石化中原建設工程有限公司， 河南 濮陽 457000)

埋地油氣管道防腐技術

姚英奇(中石化中原建設工程有限公司， 河南 濮陽 457000)

隨著我國石油、天然氣的開采與發展，管道內壁與外壁遭到腐蝕。腐蝕干擾著油氣田的正常生產的現象時有發生。阻礙了油氣田工藝技術的開發水平的提高。管道一旦被腐蝕穿孔，還會造成油、氣泄露，不僅使運輸中斷，而且會污染環境，甚至可能引起火災爆炸，造成嚴重事故。因此，防止管道腐蝕是管道工程的重要內容。

管道；腐蝕；防腐；技術

1 埋地管道腐蝕的原理及影響因素

輸送油氣的埋地鋼制管道，常遇到的腐蝕介質是H2S、CO2、有機化合物、鹽、地層水，礦物質及氧等。埋地管道遇到的腐蝕絕大多數都是電化學腐蝕。埋地管道與電解質溶液接觸時，由于表面的不均勻性(如金屬種類、組織、結晶方向、內應力、表面光潔度、表面處理狀況等的差別)，或埋地鋼制管道不同部位接觸的電解液種類、溫度、流速等差別，從而正在表面出現陽極區和陰極區。陽極區與陰極區通過埋地鋼制管道本身相互閉合而形成許多腐蝕微觀電池和宏觀電池。埋地鋼制管道電化學腐蝕就是一個發生陽極和陰極反應的過程。如在介質溶液里碳鋼中的鐵碳化合物是陰極，而鐵是陽極；表面膜有微孔時，孔內金屬是陽極，表面膜是陰極；受到不均勻應力時，應力較大的集中部分為陽極；表面溫度不均勻時，溫度較高區域為陽極；溶液中氧或氧化劑濃度不均勻時，濃度較小的為陽極。所以形成了腐蝕電池。

含有水和H2S、CO2的天然氣，對鋼制管道產生內腐蝕。H2S、CO2正在水溶液中，發生去氫極化腐蝕。影響H2S腐蝕的因素有H2S的濃度、pH值、溫度、壓力、液體烴類等。影響CO2腐蝕的因素主要有壓力、溫度及水的組成。在一定溫度下，隨著CO2分壓增加，溶液pH值下降，隨著溫度的升高，CO2溶解度下降，溶液pH值上升。天然氣中的CO2引起的腐蝕類型是深坑型腐蝕和沖蝕，隨著CO2分壓的增加腐蝕加劇。含硫天然氣中的CO2會加速H2S對鋼制管道的腐蝕。

2 埋地管道防腐方法

(1)采用外涂層防腐。涂層的用意是要在金屬表面上形成一層絕緣材料的連續覆蓋層，將金屬與其直接接觸的電解質之間進行絕緣(防止電解質直接接觸到金屬)，即設置一個高電阻使得電化學反應無法正常發生。常用的埋地管道防腐材料有：

①三層PE防腐涂層。由環氧粉末底層、粘結劑中間層和聚烯烴外護層(聚乙烯或聚丙烯)組成。由于其兼有熔結環氧(FBE)優異的防蝕性能、良好的粘結性與抗 陰極剝離性能以及聚烯烴優良的機械性能、絕緣性能及強抗滲透性，從而成為綜合性能優異的涂層，廣泛用于施工及敷設環境均較苛刻的地帶。

②環氧粉末涂層。環氧粉末由固態環氧樹脂、固化劑及多種助劑經混煉、粉碎加工而成，在我國也得到了推廣應用，但主要是作為復合涂層的底層。熔結環氧粉末為一次成膜涂層，具有對鋼鐵強粘結、良好的膜完整性、優秀的耐陰極剝離性能、耐土壤應力、耐磨損、可冷彎等特點，適用于各種環境。

(2)陰極保護 每種金屬浸在一定的介質中都有一定的電位，即為該金屬的腐蝕電位(自然電位)，腐蝕電位可表示金屬失去電子的相對難易。腐蝕電位愈負愈容易失去電子，失去電子的部位為陽極區，得到電子的部位為陰極區。陽極區由于失去電子(如鐵原子失去電子而變成鐵離子溶入土壤)受到腐蝕，而陰極區得到電子受到保護。陰極保護的原理就是給金屬補充大量的電子，使被保護金屬整體處于電子過剩的狀態，使金屬表面各點達到同一負電位。有兩種辦法可以實現這一目的，即犧牲陽極陰極保護和外加電流陰極保護。

①犧牲陽極陰極保護 將被保護金屬和一種電位更負的金屬或合金(即犧牲陽極)相連，使被保護體陰極極化以降低腐蝕速率的方法。在被保護金屬與犧牲陽極所形成的大地電池中，被保護金屬體為陰極，犧牲陽極的電位往往負于被保護金屬體的電位值，在保護電池中是陽極，被腐蝕消耗，從而實現了對陰極的被保護金屬體的防護。

②外加電流陰極保護 外加電流陰極保護是通過外部電源來改變周圍環境的電位，使得需要保護的設備的電位一直處在低于周圍環境的狀態下，從而成為整個環境中的陰極，這樣需要保護的設備就不會因為失去電子而發生腐蝕了。這種強制外加電流的陰極保護系統是由整流電源、陽極地床、參比電極、連接電纜組成。強制電流法的電源常用的有整流器，還有太陽能電池、熱電發生器、風力發電機等。輔助陽極的常用材料有高硅鑄鐵、石墨，磁性氧化鐵及廢鋼鐵等。強制電流法是目前長距離管道最主要的保護方法。

3 結語

管道是重要的基礎設施，是主要的物流渠道之一。輸油輸氣管道在社會經濟生活中承擔著重要的物流任務。工業的發展，尤其是石油工業的發展。要以先進、高效的管道系統為依托，因此必須重視管道的建設和管理。長輸油氣埋地管道，往往處在不同的地理環境中，如通過江河、濕地、各種性質的土壤，或者出于腐蝕性的環境之中，必須要加強防腐措施，保證管道的正常運行。

[1]秦國治，丁良棉，田志明.《管道防腐技術》.