油氣管道腐蝕內外因素分析及防腐措施探究

李萍

摘 要：在油氣儲運過程中，能夠有效提高能源的輸送效率，保障運輸順利進行，管道腐蝕問題應該引起廣泛關注和重視，并得到有效的改善。因此分析管道腐蝕原因、研究管道防腐技術，可以有效提高油氣儲運的速度和效率。通過對油氣儲運行業在管道應用中的實踐分析，可以發現油氣儲運過程中導致管道受到腐蝕的原因主要有三個方面：即外界因素、油氣的性質以及防腐措施不當。

關鍵詞：管道防腐技術；腐蝕原因；防腐技術；設計與應用

管道是油氣儲運的基本載體，管道防腐問題關系著能否順利輸送能源，對整個經濟的發展建設起著重要作用。如何防止管道被腐蝕，也是相關領域的重要研究課題。本文主要是在分析了管道受到腐蝕的原因的基礎上，淺析了油氣管道防腐技術設計與應用，并提出了應該注意問題。

1管道受到腐蝕原因

油氣儲運工程是連接油氣生產、加工、分配、銷售諸環節的紐帶。管道是油氣儲運設備中不可缺少的一個組件，在油氣儲運過程中存在諸如火災、油品揮發、管道腐蝕等安全隱患，其中管道腐蝕造成的影響是不可估量。

1.1 外界因素

油氣管道布放在特殊的環境中，其周圍的各種因素和介質的性質各不相同，對管道的影響也大小不一，在外界環境中影響較大的主要有溫度、介質的腐蝕性、介質的物理性狀以及施工因素等。（1）溫度是指在油氣儲運過程中管道的溫度以及外界環境的溫度，管道鋪設深度是決定油氣溫度的主要方面，一般而言，腐蝕速度會隨著溫度的逐漸上升而有所加快。（2）介質的腐蝕性，在管道周圍主要有土壤和各種微生物，其性質對管道影響較大。通常來說，要準確評定管道周圍土壤的腐蝕性非常困難。近年來，在石化行業中普遍實行的評定方法有兩種：一是依據土壤的電阻把土壤腐蝕性分為強、中、弱三個級別；另一個是在土壤復雜的地區，根據土壤的電阻率、土質、含水量和酸堿度等因素差異將土壤腐蝕性分為強、中、弱、不腐蝕四個級別。介質的物理性狀，主要是指地下水位的變化和土壤中水分的變化等。（3）施工因素。管道的施工是一個復雜且長期的工程，在施工中能否做好質量控制也是能否有效防止管道受腐蝕的重要因素。

1.2 油氣的性質

油氣性質的不同也在一定程度上對管道造成影響，這是因為油氣中的物質具有一定的氧化性，例如硫化氫；CO2腐蝕最典型的特征是管道的局部產生點蝕、蘚狀腐蝕和臺面狀腐蝕，其中，臺面狀腐蝕是腐蝕過程最嚴重的。CO2氣體在液體中也有酸性，可能會發生電化學反應，致使金屬晶格被破壞，進而導致油氣管內壁受到腐蝕。 實際上腐蝕產物碳酸鹽（FeCO3、CaCO3）或結垢產物膜在鋼鐵表面不同區域的覆蓋程度不同，不同覆蓋度的區域之間形成了自催化作用很強的腐蝕電偶，CO2的局部腐蝕就是這種腐蝕電偶作用的結果。這一機理也很好解釋了水化學作用和在現場一旦發生上述過程時，局部腐蝕會突然變得非常嚴重等現象。影響CO2腐蝕的因素比較多，溫度、CO2分壓、流速、合金元素、Cl-、HCO3-、Ca2+和Mg2+、細菌、Fe3C濃度、FeCO3溶解度、保護膜、管材的熱處理及顯微組織等對腐蝕都有一定的影響，多個因素影響下的腐蝕情況相對比較復雜。

1.3 防腐措施不當

通過對受腐蝕的油氣管進行研究，發現防腐層失效是其被腐蝕的主要原因。在油氣管和其防腐層產生剝離時，也就是防腐層和管道之間產生了一定距離的空間時，會導致陰極保護電流屏障，致使防腐層失去效果，從而引起管道腐蝕。另外，防腐層若產生了穿孔、劈裂以及破裂等，也都有可能致使管道受到腐蝕。

2 油氣儲運中管道防腐技術應用

2.1 管道防腐層技術的運用

隨著科學技術的進步，管道防腐層技術也得到了進一步發展，煤焦油瓷漆、三層聚乙烯以及熔結環氧等管道涂層技術得以在各項工程中廣泛應用。例如，在國家陜京線、澀寧蘭和西氣東輸等重點工程中采取了三層聚乙烯防腐層技術；雙層熔結環氧粉末涂層技術通常用在冷彎管的外部；對部分分支管直接采用聚乙烯膠帶纏繞法則一般用在油氣管變化較頻繁、或者是站內距離不大的管道中。

2.2 防腐層和陰極保護技術

在必須埋地的防腐材料中，最經常用的是陰極保護和涂層防護相結合的防腐技術，這類技術在國內數以萬計的油氣管道中得到了很好的利用，并且效果顯著。作為能夠與涂敷技術相結合使用的一種技術，陰極保護技術可以分為三種，即犧牲陽極法、排流保護法和附加電流法，其中排列保護還可以分為直接排流、極性排流和強制排流三個方面。陰極保護的工作原理來自于電化學腐蝕原理，是一種電化學效果十分顯著地保護技術。構成陰極保護系統的電池的陽極，其氧化反應比較明顯，能夠有效抑制被陰極保護的金屬的腐蝕速度，從另一方面說，通過利用陽極或者犧牲外加帶能源，能夠增加金屬構件的負電位，以此達到預防腐蝕。要想使得陰極保護得以充分利用，前提在于必須具有陽極和與之對應的陰極，并且兩者之間還必須具備土壤、水等電介質，即在陽極和陰極之間必須存在導電的通路。

2.3 油氣管道內部防腐技術

加強管道內部的防腐處理，是管道防腐的關鍵。由于在管道內儲運的油氣中含有二氧化碳、硫化氫等各種具有腐蝕性的介質，對管道內部產生了嚴重的影響，加重其被腐蝕的程度，特別是在積水的管道位置經常回有管道開裂事故的出現。針對管道內部存在的安全隱患問題，西南油氣田分公司研發了一種新型的管道緩蝕劑，將該技術應用到管道中，在對其運行過程中的檢測時發現該技術能夠有效延緩天然氣管道內壁的腐蝕速度。目前，已經將GP-1型緩蝕劑使用到管道內壁腐蝕較嚴重的部分，收到的效果非常理想，因此，這項技術已經被推廣應用到國際油氣管道市場中。

3 管道防腐應注意問題

3.1 管道材料的選擇

必須選用優質的材料才能提高管道的性能，在管道材料的選擇上應該優先考慮材料的焊接性、強度和韌性；防腐材料則必須具有較強的粘合性、良好的透水透氣性、較好的電絕緣性、較高的耐土壤腐蝕性和土壤應力。涂層材料的性質決定了它的特性，在管道鋪設中環境、施工條件也各不相同，在實際建設中應該從具體情況出發，因材選料，根據各個工程的具體情況選擇相應的材料，避免盲目搭配。

3.2 解決現存的問題

目前，我國的管道防腐技術仍處在較落后階段，與發達國家相比還有一定的差距。在油氣管道儲運中最根本的問題是涂層成本過高、質量不穩定，競爭優勢不明顯等，要想提高管道防腐技術，就必須先解決目前存在的問題，因此需要相關人員從各方面著手加以解決。在科研上，增加科研經費，加大科研力度，研發出符合我國實際情況的防腐技術；在生產上，加強質量監控，提高材料性能；在管理上，及時進行檢查和維護，延長其使用壽命，降低生產成本，提升我國的技術競爭優勢。

參考文獻：

[1] 李靖， 劉愛迪， 張應來. 油氣儲運中的管道防腐問題研究[J]. 中國石油和化工標準與質量， 2014（6）：272-272.