原油含硫含水量和流速對輸油管道腐蝕行為的影響及措施

宋靈君，王華良，孫銘藝（.中國石油大學（北京），北京 049；.中石化管道儲運有限公司華東管道設計研究院，江蘇徐州 000；.中石化勝利油建工程有限公司，山東東營 57000）

原油含硫含水量和流速對輸油管道腐蝕行為的影響及措施

宋靈君1，王華良2，孫銘藝3
（1.中國石油大學（北京），北京 102249；2.中石化管道儲運有限公司華東管道設計研究院，江蘇徐州 221000；3.中石化勝利油建工程有限公司，山東東營 257000）

油氣管道運輸是原油或者成品油、天然氣等最基本的運輸方式，然而因管道布線于地面之下，很容易受到物理腐蝕，在加上油氣本身所具備的的化學腐蝕等容易造成油氣管道因腐蝕導致的泄露、爆炸、起火等災難，因此加強油氣管道的防腐處理是保障油氣管道安全運輸的重要前提。

油氣管道；腐蝕因素；防腐處理

1　原油中含硫對于輸油管道的腐蝕

硫在原油中的存在形態主要有元素硫、硫化氫、硫醇、硫醚、二硫化物、噻吩類化合物以及分子量大、結構復雜的含硫化合物。一般將原油中的硫分為活性硫和非活性硫。元素硫、硫化氫和低分子硫醇等能直接與金屬作用而引起設備的腐蝕，統稱為“活性硫”，其余不能直接與金屬作用的硫化物統稱為“非活性硫”［1］。但在高溫下，“非活性硫”能向“活性硫”轉化。不同產地的含硫原油，除了含硫量不同之外，由于所含硫化合物的種類及活性硫的含量也不同，也會影響其腐蝕性能。含硫原油在煉制過程中，硫會不可避免地進入下游裝置的生產過程中并且和部分產品油共存。而硫對金屬的腐蝕性，也與溫度及其它腐蝕性成分含量等有極大的關系。通常，在介質溫度≤120℃的情況下才會考慮采用涂層防護，因而，該溫度區間下的含硫油品的腐蝕與防護才是防腐蝕涂料技術工作者需要關注的重點領域［2］。

原油中硫化物含量的增加，加大了硫酸鹽還原菌腐蝕的風險。硫酸鹽還原菌在缺氧的條件下，可以在金屬表面的水膜中，利用溶液中的硫酸鹽進行繁殖，硫酸鹽在細菌作用下被還原為腐蝕性硫化物和有機酸。在缺氧的條件下，硫酸鹽還原菌的代謝引起硫化物在金屬表面附近的積累，當金屬表面被生物膜覆蓋時，硫化物在金屬表面附近的濃度最高。如果鐵離子和硫化物離子都存在，硫化鐵很快在碳鋼上形成并覆蓋其表面［3］。硫化鐵的生成促進了陰極反應，電通道一旦形成，一個以低碳鋼表面為陽極的電偶就生成了，電子通過硫化鐵來傳遞。在鐵離子濃度低時，暫時附著的保護性硫化鐵膜在鋼鐵表面形成，從而降低了腐蝕速率，因此在完全無氧條件下的硫酸鹽還原菌具有較低的腐蝕速率。然而一旦有氧存在時，硫酸鹽還原菌代謝過程中產生的硫化亞鐵開始氧化，最常見的有兩種氧化過程：一種是直接吸收氧，生成硫酸亞鐵，硫酸亞鐵在水中水解并氧化成鐵的氧化物和硫酸，加大了腐蝕速度。另一種是硫化亞鐵氧化成鐵的氧化物和硫磺，反應生成的硫磺將溶于油品中，在腐蝕鋼材的同時造成油品污染［4］。當然，硫介質只是貯運設施中存在的各種復雜腐蝕性介質中的一種，水的存在是產生硫腐蝕的必要條件，而且在不同的運行環境下，硫對底材的腐蝕形式和程度也不同。但硫在油品中的存在會大大加速腐蝕，從而縮短設備使用壽命，甚至導致安全和環境污染事故的發生，這是我們必須引起重視的。

2　原油中含水量對于輸油管道的腐蝕影響

輸油管道原油中的水主要以乳狀態、游離態和溶解態存在，但含水率低于30%時，管道內原油主要以油包水型乳狀液形式存在，管道內壁發生油潤濕，腐蝕較小，當含水率大于50%時，管道內壁發生水潤濕，腐蝕速率急劇增大，經過試驗論證，隨著原油含水量的增加，腐蝕程度不斷加重，含水量的增加促進了點蝕發展［5］。

3　原油流速對于腐蝕的影響

原油流速對于腐蝕的影響性很大，靜態腐蝕時，表面比較平整，沒有明顯的腐蝕痕跡，但是當流速為0.75m/s時，試樣局部開始出現脫落，腐蝕速率明顯提高，流速為1.5m/s時，試樣表面開始出現細小的腐蝕點，腐蝕速率開始急劇增大，主要是因為流速增加有助于腐蝕性介質的轉移，使得體系表現出更強的反應效率，另外，高流速具有一定的沖刷力，會導致管道內壁嚴重的沖刷腐蝕，抑制了致密腐蝕膜的產生。

4　有效控制油氣管道腐蝕的方法

有效控制油氣管道腐蝕的方法，主要應對油氣管道外部腐蝕及內部腐蝕。油氣管道外防腐的方法。對于油氣管道的外防腐處理，需要進行兩次防護處理措施，第一層次的防護是采用防腐絕緣層，第二層次的防護是陰極保護。油氣管道的防腐絕緣層，給埋藏在地下的油氣管道進行防腐絕緣處理，是目前油氣管道防腐措施的重要一環，這種防腐處理方式可以有效地將油氣管道與外部的土壤進行分離，從而杜絕管道外壁接觸土壤的機會，有效保護油氣管道。油氣管道的陰極保護［6］。油氣管道的陰極保護主要是利用外加的犧牲陽極或者外加電流，消除管道在土壤中原電池的陽極區，將管道也改造成陰極區，從而受到保護。

不同于油氣管道外壁長期接觸土壤，油氣管道的內壁主要是與石油、天然氣等物質相接處。這些物質中本身包含著非常繁多的腐蝕雜質，比如溶解氧、碳化氫、二氧化碳等物質，再加上物質的流速、溫度、壓力等綜合作用，都會造成油氣管道內壁的嚴重腐蝕。油氣管道內壁界面保護。對于油氣管道內壁的防腐技術來說，首先要做好油氣管道內壁界面的保護。這種保護方式包括可以涂抹防腐層或者進行適當的電化學保護。運輸物質的降解處理。除了對油氣管道進行保護外，還可以對所運輸的物質進行一定程度的降解處理，可以降低石油、天然氣等物質中含有的雜質，或者降低這些物質的濃度，在考慮經濟效率的前提下，還可以適當增加這些的流速，來減少它們與內壁層接觸的機會。選用耐腐材料。不管是內壁界面的保護還是降低石油、天然氣濃度的方法，都可以應用到一般的，尤其是比較短途的油氣管道運輸過程當中。但對于比較長途的油氣管道運輸，因這些管道自身的重量比較輕，因此不會在它們的內壁面進行防腐處理，而是將防腐處理著眼于提升它們的材質上，選用耐腐蝕性強的材料來制造油氣管道［7］。

5　加強油氣管道腐蝕監控與管理

在油氣管道的運輸過程中，要加強對管道腐蝕的監控與管理，對油氣管道運輸實現動態監測，對周邊環境比較復雜的油氣管道實行特殊監測，實時監測，并將這些監測數據匯總，形成一套比較常規的監測方法［8］。同時要加強對油氣管道的腐蝕技術的管理，成了專門部門，研究開發新的防腐技術，加強管道的防腐管理，將計算機技術運用到管道防腐的監控與管道當中。

6　結束語

油氣管道的安全是保障我國油氣生產、運輸的重要環節，因此需要對管道存在的腐蝕問題，加以研究，根據腐蝕的不同成因，進行分類處理，不斷改進防腐技術，不斷加強管理與監控，有效保障油氣管道的運輸安全。

［1］ 史娜，王雷，仇祝峰，等.油氣管道腐蝕機理分析及防腐措施綜述［J］.中國石油和化工標準與質量.2012，（1）.

［2］ 孫闖.油田集輸管道腐蝕行為研究及分析［J］.中小企業管理與科技（上旬刊），2012，（3）.

［3］ 劉佳.天然氣管道的腐蝕原因及防治措施［J］.內江科技，2012，（6）. ［4］ 劉德緒，王曉霖，龔金海.普光高含硫氣田集輸管道腐蝕風險評估與控制技術［J］.油氣田地面工程，2012，（7）.

［5］ 代璞璞，于潤橋，熊文俊.埋地管道腐蝕的成像檢測技術研究［J］.科技創新導報，2011，（14）.

［6］ 袁英，高強生，劉義.天然氣管道腐蝕分析與對策［J］.油氣田地面工程，2011，（8）.

［7］ 葉帆，楊偉.塔河油田集輸管道腐蝕與防腐技術［J］.油氣儲運，2010，（5）.

［8］ 楊靜，葉帆.雅克拉氣田集輸管道腐蝕預測與防治［J］.油氣儲運，2009，（7）.

Sulfur Crude Oil Water Content and Flow Rate of the Pipeline Corrosion Behavior and the Impact of Measures

Song Ling-jun，Wang Hua-liang，Sun Ming-yi

The oil and gas pipeline transportation of crude oil or refined oil，natural gas and other basic means of transportation，however，due to pipe routing beneath the ground，are susceptible to physical corrosion，plus oil and gas itself has chemical corrosion is likely to cause oil and gas pipelines leak due to corrosion caused an explosion，fire and other disasters，thus enhancing the corrosion protection of oil and gas pipelines is an important prerequisite guarantee the safe transport of oil and gas pipelines.

oil and gas pipelines；corrosion factor；embalmed

TG172

A

1003-6490（2016）05-0030-02

2016-05-11

宋靈君（1985—），女，山東聊城人，博士在讀，主要研究方向為石油石化腐蝕與防護。