引起管道腐蝕的失效因素及防腐措施分析

摘要：近年來有關輸油管道泄漏或爆炸事故時有發生，輸油管道安全問題越來越成為石油行業發展的關鍵性問題。文章分析了輸油管道腐蝕的失效因素，并就這些因素提出了一些建議性的防腐措施。

關鍵詞：輸油管道；管道腐蝕；管道泄漏；管道爆炸；防腐措施 文獻標識碼：A

中圖分類號：TE832 文章編號：1009-2374（2015）16-0074-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.16.036

我國石油產業起步比較晚，石油管道則是順應石油產業逐漸興起而發展起來，無論是石油產業還是石油管道方面的體系設施還存在諸多不足之處。近年來，石油輸送管道腐蝕日益成為事故頻發的重要隱患。除了自然老化腐蝕外，管道腐蝕速度因不法分子打孔竊氣加快。筆者經長期調查研究，以下就引起管道腐蝕的主要失效因素及防護措施作進一步探討：

1 自然環境因素的腐蝕

如果沒有做好相關防腐措施，自然存在的大氣、土壤、海洋等物質都使管道產生一定程度的腐蝕。自然環境因素具體可分為以下三類：（1）大氣腐蝕。若在惡劣的大氣環境下，如潮濕的情況下管道會由于大氣中的酸性污染物、水、氧等物質交叉會產生電化學腐蝕。當水汽超過臨界溫度，金屬表現會形成一層水膜且發生均勻腐蝕，若還存在酸性污染物CO2、H2S、SO2等，則加快管道腐蝕速度；影響大氣腐蝕可歸納為兩大主因，第一主因為水或水汽的存在，水會離解成H+和OH-，pH值偏酸或偏堿都會對管道腐蝕產生明顯的影響；第二主因受工業廢氣污染，特別是SO2對鋼材腐蝕的影響十分突出；（2）土壤腐蝕。是土壤中的微生物參與的腐蝕，主要產生兩種腐蝕影響，第一種為化學腐蝕，指土壤的微生物或細菌腐蝕，如常見的硫酸鹽還原菌（SRB），最直觀的現象則為平時肉眼所見的管道表面出現成片的腐蝕性銹斑；第二種為土壤的電化學腐蝕，也是土壤腐蝕的主要形式，主要影響因素包括土壤溫度、土壤氧化還原電位、電阻率、pH值、含水含鹽量、土壤孔隙度等，且因土壤具不均勻性和多相性，造成長輸管道穿越不同土壤（如含鹽、含氧量、溫度），會形成橫向的溫差電池腐蝕，鹽濃差電池腐蝕、氧濃差電池腐蝕等；（3）海洋腐蝕。主要影響因素為海水中含有腐敗的有機物、溶解氧，加上海水溫度、pH及流速等，海水本身又為電解質，存在微觀和宏觀的腐蝕電池作用，引起的電偶腐蝕會產生極大的破壞性；海水中大量Cl-存在易在管道金屬表面形成點蝕；在渦流情況下海水則會對管道產生沖擊腐蝕；管道金屬部件被海中的海洋生物黏著后，兩者之間會形成縫隙腐蝕，其腐蝕驅動力來自氧濃差電池，一旦形成腐蝕則很難控制。

2 管道輸送介質因素的內腐蝕

管道輸送介質在與管道長期接觸中，不僅會使管道發生化學或電化學的腐蝕、材質變質，還會因長期沖刷作用而逐步浸入管道內部，使之老化速度加快。國內外因內腐蝕造成的管道腐蝕事故案例很多，1970～1984年，美國輸氣干線發生的事故中，內腐蝕造成的事故占4.5%；1980～1990年在俄羅斯輸氣干線因內腐蝕發生的事故占7%。1968～1999年，期間，我國僅四川威遠-成都輸氣干線，內腐蝕造成的管道事故就占總數的77%，造成事故主因為大量飽和水汽進入輸氣干線，商品天然氣的水露點控制不嚴格，尤其是天然氣中硫化氫含量嚴重超標。2014年葫蘆島出站方向6公里處發生管道腐蝕減薄開裂事件，目前大連成為中國原油進口的重要港口，但東北部分輸油管線腐蝕嚴重，儲運設備的安全問題亟待解決。經過分析，管道輸送介質影響內腐蝕的主要因素包括：（1）水及水汽，這是腐蝕發生的必要條件，天然氣管道一般輸送的為干氣，但在溫度低、壓力高的情況下，天然氣具有低的飽和含水率，反之則飽和率就高。在長期的實踐與研究中發現，天然氣管道運行期間，很難把控進入管道的天然氣中水汽含量；（2）管道傾角，在天然氣管道中此類型腐蝕最常見，主要發生在特定地段，如四季積水變化的低洼地段。內腐蝕引起的事故通常具有突發性和隱蔽性，一旦發生后果相當嚴重；（3）CO2、H2S、含水量、細菌、鹽類、溶解氧等，此外輸送介質中的因相顆粒也會對管道內壁形成一些沖擊磨蝕。目前常見的內腐蝕破壞形式有穿孔泄漏、開裂疲勞、大面積潰瘍性腐蝕、沖蝕溝槽或爆穿。

3 雜散電流腐蝕

雜散電流腐蝕類似于電化學腐蝕，主要通過土壤而衍生腐蝕，是電磁波發射、電氣化鐵路、地鐵、電車，以接地為回路的非土壤所固有的輸配電系統、電解裝置等，在其規定的電路中流動的感應電流中有一部分自回路中流入地、水等環境中，自此產生雜散電流，它的局部腐蝕后果相當嚴重，幾個月內就可能導致新建的管道在雜散電流流出的地方穿孔，特別是管道的陽極區、絕緣缺陷處腐蝕破壞更為嚴重。雜散電流干擾源分為靜態和動態兩種，靜態為管道的陰極保護電流、其他裝置的陽極地床等，而動態包括自然干擾源-地電流和人為干擾源-電氣化鐵路、高壓交、直流電力輸配線

路等。

3.1 科學檢測評價腐蝕狀況

經大量研究發現，一般情況下，管道腐蝕屬于電化學腐蝕，且多為局部腐蝕。盡管影響管道腐蝕因素多，可從腐蝕起因的角度分為自然環境、介質、雜散電流及其他缺陷等引發的腐蝕。具體情況：首先我們可以應用模糊預測方法科學預測管道腐蝕的主因和次因；其次加強管道腐蝕檢測，每一種類型的不同腐蝕形式均有自己的特點，可通過對管道腐蝕部位進行維修與防腐層檢測，確定防腐層絕緣性，盡可能避免管道進一步腐蝕及穿孔，減少因管道事故污染環境或經濟損失；最后科學研究測評事故風險提前研判，做好應急預案，盡可能減少事故造成的損失。

3.2 針對具體因素腐蝕的防護措施

經長期調查與實踐：（1）針對自然因素腐蝕，當前最有效的防腐措施就是應用防腐層加陰極保護，如今陽極技術已經克服陰極保護會對其他沒有保護的管道影響，如絕緣法蘭，它還能抗雜散電流干擾；（2）針對介質腐蝕，則可通過優選管材、合理規劃管網建設、重視日常的安全管理、優化輸送工藝、定期清管、科學投注藥劑、凈化介質等盡可能實行內防等綜合防腐措施，避免類似青島市“11·22”中石化東黃輸油管道泄漏爆炸事故再次發生；（3）針對雜散電流腐蝕類型，應重視加強排流管理措施、科學屏蔽、長期監測綜合管理，盡量遠離雜散電流源，這樣多方面防護才能取得更理想的效果；（4）對于其他各種如地面塌陷、材質缺陷等缺陷誘發的腐蝕則需要重點把控管線鋼軋過程、運輸、施工尤其是焊接等關鍵施工環節，盡可能避免留下管道腐蝕隱患。

4 結語

綜上所述，結合“11·22”東黃輸油管道泄漏爆炸事故，筆者認為管道腐蝕防護領域應重點研究的三大內容為：（1）隨著地鐵、電氣等大力投入城市運作，應重視雜散電流的治理經驗總結；（2）隨著環境污染問題日益加重，管道腐蝕操作缺陷，尤其是就疲勞缺陷的檢測應加大研究角度；（3）加大管道法制管理，加強管線徒步巡線的部署，嚴厲打擊打孔盜油行為。總之，面對復雜多樣的腐蝕因素，我們必須關注石油管道運輸的安全問題，具體管段采取具體的保護措施，更應將腐蝕作為我們首要解決的問題對待，以更好地促進我國石油產業的持續順利發展。

參考文獻

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作者簡介：白永軍（1984-），男，陜西子長人，陜西延長石油（集團）管道運輸公司工程師，研究方向：輸油管道。

（責任編輯：黃銀芳）