試論油氣集輸管道腐蝕防治及應用

冉海波(中石油西南油氣田公司低效油氣開發事業部,四川 成都 610017)

油氣集輸管道的腐蝕可以分為內壁腐蝕和外壁腐蝕兩種形式。外腐蝕比較容易控制，其危害比內壁腐蝕要小，內壁的腐蝕不容易控制，危害比外壁腐蝕大。不同類腐蝕對油氣生產都將產生較大的影響，為了確保油氣集輸管道安全平穩生產，有必要加強油氣集輸管道防腐的研究。

1 油氣集輸管道腐蝕的危害

目前，國內油氣管道防腐水平與發達國家還存在較大差距。根據科學數據表明，國內油氣管道腐蝕而造成的管道泄漏等事故能夠達到每年5次，而發達國家如美國、日本這一數據只有0.5-0.7次每年。油氣集輸管道腐蝕危害有以下三方面：一是造成人員傷亡及財產損失；二是造成環境污染及破壞。三是影響地區油氣供應及企業生產。

2 油氣集輸管道腐蝕機理淺析

2.1 油氣管道外壁腐蝕

油氣管道外壁腐蝕的環境主要包括土壤環境和海洋聚集環境。金屬管道在土壤的濕度、氧氣、有機物的復雜環境下，容易和金屬管道發生物理溶解和化學反應。在海水環境下，管道外壁長時間在海水中浸泡，會和大量化學物質進行接觸，造成金屬管道腐蝕。

2.2 油氣集輸管道內壁腐蝕

2.2.1 硫化氫腐蝕

油氣管道內硫化氫與水長期混合后，極易電離產生（HS，S2-），電離產物吸附金屬表面，形成吸附復合物離子Fe(HS)，吸附的HS，S2使金屬的電位移向負值，促使陰極放氫的加速，而氫原子為強去極化劑，易在陰極得到電子，同時使鐵原子的金屬鏈的強度大大削弱，進一步促使陽極溶解而使管道腐蝕。

2.2.2 二氧化碳腐蝕

油氣集輸管道內輸送介質含有二氧化碳及水時，當流速、溫度、壓力達到一定的條件時，二氧化碳溶解于水能夠形成碳酸，然后鐵原子與碳酸鹽進行反應，重碳酸鹽和鐵原子進一步發生氧化還原反應，從而生成結合能力較差的鐵碳酸鹽，同時在碳、水相互作用下生成蓬松多孔、結合能力差的碳酸鐵，從而進一步促進金屬表面脫落，加速金屬管道的電化學腐蝕。

2.2.3 多相流腐蝕

多相流狀態可以分為平層流、湍流、環狀流等，多相流腐蝕是流體介質受到速度、粘度、沖擊角度等因素的影響，通過流體切向力的相互作用和化學反應共同引起對管道的侵蝕，使得金屬表面結合能力較強的氧化膜脫離，形成多相流腐蝕。

3 油氣集輸管道腐蝕的防治

3.1 外壁腐蝕防治措施

油氣集輸管道外壁防腐方法主要有環氧涂層、陰極保護、三層PE技術等，目前四川油氣田應用最廣的是三層PE技術與陰極保護技術結合。

3.1.1 環氧涂層在外壁防腐中的應用

管道防腐環氧涂層技術相對比較成熟，防腐涂料就是用噴管噴在管道的外表面上，使得管道腐蝕介質和外壁進行隔離，避免油氣集輸管道受到外部腐蝕。環氧涂料的主要成分具有較強的耐酸性、耐堿性的環氧樹脂，這是一種高效的固化劑，能夠和管道外壁緊密結合而形成光滑的外壁，密度非常高，而且其防腐效果非常好，因此，得到了廣泛的應用。

3.1.2 陰極保護技術在外壁防腐中的應用

陰極保護主要有犧牲陽極及強制電流兩種方式，犧牲陽極是將電位更負的金屬與被保護金屬連接，并處于同一電解質中，使該金屬上的電子轉移到被保護金屬上去，使整個被保護金屬處于一個較負的相同電位下。此方法廣泛應用于保護小型或處于低土壤電阻率環境下的金屬結構。強制電流是通過外加直流電源以及輔助陽極，迫使電流從陽極體經過土壤流向被保護金屬，使被保護金屬結構電位低于周圍環境。該方式主要用于保護大型或處于高土壤電阻率土壤中的金屬結構。

3.1.3 三層PE技術對管道外防腐防治的應用

三層聚乙烯（PE）對管道外的防腐是世界上性能最優的外防腐層。其具有機械強度高、耐酸堿性好、粘結強度高、耐腐蝕性強等優點，已經被廣泛應用于石油、天然氣開發領域。第一層是溶解環氧粉末防腐層，第二層是聚物膠黏劑層，第三層是聚乙烯防腐層。

3.2 內壁腐蝕防治措施

油氣集輸管道內壁防腐方法主要有內涂層及襯里防腐、管道內壁噴涂緩蝕劑等，目前應用最廣的是內涂層及襯里防腐，在某些特殊環境下，為了保證防腐劑的使用效果更加良好，需要和緩蝕劑配合進行使用。

3.2.1 內涂層與襯里防腐

管道內涂層和襯里的防腐是油氣集輸管道中使用比較廣泛的防腐蝕技術，主要是通過高壓空氣將管道的內表面處理干凈，然后用智能機器人噴涂防腐劑。

3.2.2 在管道內壁噴涂緩蝕劑

金屬緩蝕劑可分為無機緩蝕劑和抑制劑兩類，目前，我國油氣集輸管道的腐蝕緩蝕劑中廣泛使用的是有機緩蝕劑，這種腐蝕劑具有操作簡單、成本低、防腐效果好及對周圍環境影響小的特點，科學合理選取有機緩蝕劑，一定會能夠取得較好的防腐效果。

4 結語

做好油氣集輸管道的防腐工作，能夠保障油氣的安全運輸，還能夠提高油氣的運輸效率。油氣管道的防腐工作需要從三個方面入手，一是設計階段選擇合理的防腐方案，二是施工階段嚴格按照設計要求及標準、規范進行管道外壁和內壁防腐，三是做好油氣管道運行期間的腐蝕狀態監測，提前進行防腐補救，消除腐蝕隱患。油氣集輸管道防腐技術仍需要在不斷的應用中得到總結、更新，不斷滿足越來越復雜的油氣輸送環境而努力。

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