輸氣管線腐蝕原因分析及處理措施

孟祥吉（中石油山東天然氣管道有限公司，山東 淄博 255200）

腐蝕不僅影響到油氣儲存系統安全，還是其使用壽命長短的重要影響因素。鋼質儲罐遭受內、外環境介質的腐蝕。內腐蝕是由儲存油、氣、水等介質、罐內積水及罐內空間部分帶來水汽凝結現象，水汽作用下易產生腐蝕。儲罐腐蝕會帶來環境污染問題，造成產品的損失，將帶來很高的維修費用、土壤凈化費用和巨大的環保處罰。據美國國家輸送安全局統計，美國45%管道損壞是由外壁腐蝕引起的。我國的地下油氣管道投產1-2a后即發生腐蝕穿孔的情況已屢見不鮮[1]。

1 輸氣管線腐蝕的特點及原因分析

1.1 腐蝕的特點

輸氣管線腐蝕的介質環境有三個顯著特點：(1)氣、水、烴、固共存的多相流腐蝕介質；(2)高溫和/或高壓環境；(3)H2S、CO2、O2、Cl-和水分是主要腐蝕物質，其中H2S、C02、02是腐蝕劑，水是載體，Cl-是催化劑。隨著社會發展，社會可利用資源越來越少，開發難度不斷加大，未來石油工業的發展也是如此，油井開采后期含水量的提高，深井、超深井的開發較為常見，在高溫和高壓作用下，開發環境的腐蝕性變強，驅采油技術應用，使得CO2、H2S和Cl-含量上升，這些都導致石油工業輸氣管線的腐蝕更趨嚴重。近年來塔里木和長慶靖邊氣田中所暴露出來的輸氣管線腐蝕問題證明確實如此。

1.2 輸氣管線腐蝕的類型及原因

根據管道內的腐蝕機理可以將輸氣管線內的腐蝕分為應力腐蝕，坑蝕，沖刷腐蝕，均勻腐蝕等幾類：

1.2.1 當管線內輸送介質含有硫化氫氣體介質時，在水蒸氣存在的情況下，硫化氫極易溶于水，在水解作用下，HS-加快了H的釋放速度，引起材料的韌性也隨之下降，脆性增加，在材料屈服強度遠大于應力加大了發生滯后斷裂的可能性。

1.2.2 管壁存在分布不均勻的腐蝕物時，會有硫及多硫化物的沉積、一些防腐保護膜出現結晶剝裂，亦可能出現坑蝕，管道的坑蝕在氣相和液相環境中都有發生的可能。

1.2.3 沖刷腐蝕是當氣相流速較高時對管道壁的沖刷造成的，腐蝕產物及時被氣相帶走使得新的管壁不斷暴露出來進一步的產生沖刷腐蝕。

1.2.4 均勻腐蝕是當天然氣中含有水蒸氣時，硫化氫等酸性氣體溶于水蒸氣中造成對管道的腐蝕。

2 輸氣管線腐蝕的處理措施

2.1 埋地管道用外防腐層

對于埋地管線的外腐蝕控制，通常使用優質的防腐絕緣層聯合外加電流陰極保護法加以防護。如前所述，如外防腐層始終完好無損，則埋地管道就不會被腐蝕。無奈，在如此長距離的管道沿線，在數十年的運行中，防腐層總是難免有破損、失效處。對管線外防腐層的基本要求是：能很好地與金屬粘結；通電性能好；具有防水性，化學結構較為穩定；具有良好的耐土壤性；有充足的韌性和機械強度；耐陰級剝離性能好；能有效地抗擊微生物以防腐蝕，且破損后易于修復，維修成本低廉[2]。

做好外防護層是油氣田所有埋地金屬管道施工的關鍵所在，外防腐層一般分為普通級和加強級，根據工程需要，有些防腐層也有特加強級。防腐層的選擇，需要考慮多種相關性因素。要在正確計算管道運行參數的基礎上，了解外部環境的作用影響，還要考慮管道的質量、使用壽命等。針對特殊場地如場、站、庫內、穿越鐵路、公路、江河、湖泊的管道，要應用加強及防腐措施，這也是確保管道安全，有效延長其使用壽命的需要，尤其是長輸管道和綜合性管道，一般應采用防腐層與陰極保護聯合的保護。根據以上原則，在土壤腐蝕酸堿度不高的地區，管道設計壽命在要在10年以上，石油瀝青類防腐層是較好的選擇。對于土壤腐蝕性較強、環境較為惡劣的地區，管道可選用煤焦油瀝青、兩層聚乙烯、環氧煤瀝青涂料、熔結環氧粉末、聚乙烯膠粘帶、三層聚乙烯等防腐層[3]。

2.2 雜散電流腐蝕的防護

埋地油氣管線經常遇到很多干擾電流的影響，包括直流電力系統的漏泄的雜散電流、其他陰極保護系統電流等。這些電流的影響范圍大，有較強的腐蝕速度，且受技術因素的影響，防護難度相對更高。管道附近是否存在雜散電流和其強度大小，以及是否需要采取防護措施，各國都有相應的標準。我國的《埋地鋼質管道直流排流保護技術標準》的規定是：當管道上任意點的管地電位(以附近大地為基準所測的管道對地的電位)正向偏移100毫伏，或管道附近土壤的電位梯度大于2.5毫伏/米時，應及時對管道采取直流排流保護或其他防護措施。所謂直流排流保護，是用導線直接連接管道與電力鐵路變電所中的負極或回歸線即鐵軌，以把管道中流動的雜散電流直接流回(不再經大地)至電力鐵路的回歸線(鐵軌等)[4]。

3 結語

隨著經濟的不斷發展，環保意識的逐漸增強，天然氣事業的發展必定蒸蒸日上。但管線的腐蝕對油氣采集系統造成了很大的經濟損失。雖然經過多位學者的努力取得了很大的進展，但是新的挑戰不斷展現在我們面前，我們應該加強對油氣采集儲運中腐蝕原因及時處理措施的研究，才能夠保證油氣工程的安全。

[1]任雲.油氣采集儲運中的腐蝕現狀及典型案例[J].化工管理，2014，27：89-90.

[2]劉強，陳奮華，宋生印，段博.原油輸油管線的泄漏原因[J].腐蝕與防護，2014，12：1283-1287.

[3]張志軍.淺析油氣儲運中的管道防腐問題[J].中國石油和化工標準與質量，2013，16：107.

[4]周良棟，孫建波.油氣儲運中的管道防腐問題分析[J].中國石油和化工標準與質量，2013，16：110.