石油管道腐蝕因素分析及腐蝕防護策略

趙曉隆 王新慧 鄒國輝

中國特種設備檢測研究院 北京 100029

引言：石油是當前工業生產、生活、軍事等領域的重要能源物資，大量的石油資源通過不同渠道運輸到使用目的地，其中管道運輸是較為穩定和快捷的運輸方式，所以我國興建了大量的長距離輸油管道。輸油管道能夠穩定、持續的提供原油運輸，但是管道自身的使用環境大多為地下，潮濕、腐蝕性強的環境導致石油管道比其他管道更容易受到腐蝕作用，腐蝕會縮短管道的使用壽命，并且還會給管道運輸帶來安全風險。所以需要探討石油管道受到腐蝕的影響因素，從而采取針對性的防腐蝕措施來保障石油管道的使用安全。

1 石油金屬管道腐蝕的基本原理

很多因素都會對金屬形成腐蝕，所以金屬腐蝕的種類也是很多的。

1.1 化學腐蝕

這種類型的腐蝕通常都是因為管道內的金屬部分和其他的一些物質之間產生了化學反應，然后對管道產生了破壞，比較常見的化學腐蝕有氣體腐蝕以及非電解質液體腐蝕，前者多是因為在使用比較干燥的氣體進行切割或者焊接的時候對金屬表面形成的腐蝕，主要就是氧化反應。

1.2 土壤腐蝕

土壤腐蝕管道的途徑有多個，主要的方式有以下幾種：

對管道的腐蝕有幾個方面，其中包括：

（1）土壤內部的組成是非常復雜的，包括常見的氣態、固態以及液態的物質，還有其他的一些毛細管性的物質。這些物質中有很多都是具有腐蝕性的，這些物質在和金屬接觸后就會發生電化學反應，對金屬形成腐蝕作用。

（2）在土壤中生長的植物根系可能會損害到埋在土壤內金屬管道表面的土層，降低其防腐蝕的性能。

植物根系的擴展引起埋在土壤中金屬管道涂層的穿層。

（3）土壤中生存的細菌，有些會產生或酸性、或堿性的物質，在這種酸性、堿性環境下，管道的被腐蝕速度也會加快。

（4）土壤內會形成一些雜散電流，當這些電流經過管道金屬的時候就可能會發生電解反應，破壞管道表面的土層，鐵離子責備電解，產生管道腐蝕現象。

1.3 應力腐蝕

管道材料的質量是否達標，管道鋪設的是否科學合理，都會對管道的抗腐蝕性能產生一定的影響。如果施工后產生了殘余應力或者是外加應力，在經受土壤中的各種腐蝕，在兩種作用的影響下材料被破壞的情況也就是應力腐蝕。如果應力腐蝕過于嚴重的話，管道就會出現裂紋，慢慢的還會斷裂開來，一旦發生這種問題，其后果是非常嚴重的，不但會造成嚴重的經濟損失，還會有安全危害，這是影響非常嚴重的一種管道腐蝕。

2 造成管道腐蝕的主要因素

2.1 管道所處環境

石油管道埋入地下進行石油運輸有利于提高運輸穩定性，并且避免影響周邊居民生活和生產作業等，但是地下環境潮濕、腐蝕性強，很容易對管道產生腐蝕作用，具體對管道的影響有幾個幾個方面：

首先是土壤中的鹽分、腐蝕性元素等會直接對管道外壁產生腐蝕作用，土壤中的液體、氣體等也會導致管道外壁發生各種理化作用，進而導致外壁的穩定性下降，出現各種孔洞或者斑駁銹跡。

其次是土壤中的環境相對溫濕，所以存在大量的細菌，細菌在活動的過程中會釋放出大量的化學物質，這些化學物質會形成酸性環境來腐蝕管道的外壁，進而導致管道受到逐步的侵蝕，嚴重的甚至會形成大面積的管道外壁脫落。

最后就是地下各種電纜線路產生的電流影響，地下鋪設的電纜等會在土壤中產生各種雜亂的電流，這些電流會與管道外壁形成反應，這種反應會加速管道的腐蝕速度。

2.2 管道自身質量

管道自身的質量缺陷是導致管道腐蝕的最主要原因之一，如果能夠提升管道質量，則能夠顯著提升管道防腐蝕效果。

2.2.1 管道材質問題

目前在石油管道中經常使用碳素鋼，其通常呈現出微晶的結構，這種結構的抗腐蝕能力較差，是造成管道出現腐蝕問題的主要因素之一。

2.2.2 管道腐蝕防護質量不達標

石油管道深埋地下之前都會全面的覆蓋防腐層,其目的就是確保石油運輸管道不會在潮濕、酸性大的地下持續受到腐蝕作用，避免腐蝕性環境影響管道的使用性能及壽命。但在實際的作業過程中，經常出現管道防腐蝕工作不按規范落實的情況，導致起不到真正的仿佛是效果。并且在石油運輸過程中，間斷出現壓力因素也會導致管道壁出現變性甚至裂隙，這也會導致防腐層出現破損，這些破損部位就會成為最先被腐蝕的位置。所以當前管道腐蝕的防護效果尚且不能夠滿足管道運輸的需求。

3 陰極保護的腐蝕防護策略

電化學腐蝕是最為常見的石油運輸管道腐蝕原因之一，因此采用陰極保護的方式對石油管道而言具有顯著的腐蝕防護效果。陰極保護法分為強制電流保護法以及犧牲陽極的陰極保護法兩種。強制電流保護法的原理是將待保護金屬與外接電源的負極相連接,減緩待保護金屬的陰極反應。犧牲陽極的陰極保護法則是通過將待保護金屬與活性更強的金屬相連接,外接金屬作為陽極發生腐蝕反應,進而對作為陰極的待保護金屬進行了保護。對于石油管道的腐蝕防護來說,犧牲陽極的陰極保護法因為其所處環境的特殊性和成本的高昂,以及具體操作流程的復雜性,使得在石油管道的腐蝕防護中對其的應用不如強制電流保護法廣泛,大多是作為輔助措施發揮其腐蝕防護作用。例如,將鋅合金安裝在有河流通過的河岸兩側,鋅合金就會成為陽極被優先腐蝕，對石油管道就形成了保護。

4 使用緩蝕劑的腐蝕防護策略

在進行管道安裝的時候，可以對管道的某些部位添加緩蝕劑，以此來對管道進行腐蝕保護，防止管道內部被腐蝕。緩蝕劑也就是腐蝕抑制劑，這種材料的用量是非常少的，因此使用成本也就顯得非常的低，它可以對腐蝕介質中發生的腐蝕反應進行抑制，降低腐蝕的速度。不過，不同的緩蝕劑有著它的適用范圍，不是對所有的腐蝕反應都能起作用的，所以，要根據管道所處環境的具體情況對緩蝕劑的種類進行搭配，才可以起到比較好的抵抗腐蝕的作用。

5 對重點部位進行重點防護的腐蝕防護策略

石油管道所處的外界環境多變且復雜,容易發生腐蝕的管道部位也會因外界環境的不同而有所不同。因此在進行對石油管道的腐蝕防護工作時,針對特定環境中石油管道容易發生腐蝕的重點部位,要對其進行重點的防護,比如對于管道的彎頭等部位要經常通過噴鈾防止其發生腐蝕。

結束語：綜上可知，當前全球工業生產與居民生活對石油的需求越來越大，所以必須重視石油管道運輸的安全問題，正視當前輸油管道存在的腐蝕問題，積極采取防腐蝕的新技術、新措施，從而更好的保障石油運輸管道的安全，進而提供更為穩定的石油供應。