油氣儲運管道防腐設計與配套技術

馬振乾　王坤

摘 要：管道防腐指為了減緩或防止管道在內外介質的化學、電化學作用下或由微生物的代謝活動而被侵蝕和變質的措施。油氣資源整個勘探開發到生產線中的“儲與運“是非常重要的樞紐，它緊密連接油氣生產、加工、銷售各個環節。十二五規劃期間，為開發西部資源、保障東部城市能源供應，西氣東輸、跨國油氣管道等工程等的不斷建設，促進了油氣運輸管道行業的快速發展。但是在油氣運輸管道中存在很多問題，管道腐蝕首當其沖。

關鍵詞：油氣儲運;管道腐蝕;內外因素;防腐設計;配套技術

隨著經濟的發展，石油天然氣工業迅速發展，油氣運輸管道已不只是我國工業命脈，更是人民安居樂業的保障。但是，不管是輸水管道、液體或氣體能源運輸管道抑或是我們生活中常見的天然氣管道，隨著時間的流逝，運輸管道會不斷腐蝕，最嚴重的是埋在地下的運輸管道。管道運輸作為輸送石油、天然氣最為經濟安全的方法，是油氣儲運設備中不可缺少的一個部分，在油氣運輸的過程中存在像油氣揮發、火災、管道腐蝕等安全隱患，其中管道腐蝕所造成的影響是巨大的，因此油氣儲運管道的腐蝕問題和防護是目前各大油田最為關注的問題之一。本文通過分析目前國內外油氣運輸過程中管道腐蝕的原因，對當前油氣管道防腐技術加以研究。

1 管道腐蝕原因分析

1.1 外界因素

通過對管道鋪設的環境差異可以將外界因素分為細菌腐蝕和土壤腐蝕兩大類。

（1）細菌腐蝕。細菌腐蝕是最常見的一種腐蝕，在腐蝕的過程中，細菌直接參與了油氣和管道的化學反應且不同細菌腐蝕的效果也各不相同。各種不同的土中有著不同的微生物、細菌、真菌等，又由于土壤的封閉條件非常好，相當于是一個隔絕環境，即缺少氧氣，在這這種環境中細菌的代謝非常活躍，將硫酸根離子轉化成硫酸氫，這種物質與油氣運輸管壁進行反應，對油氣運輸管道造成嚴重的腐蝕。

（2）土壤腐蝕。因為大多數管道埋藏在地下，所以土壤腐蝕是最為普遍的腐蝕作用，也是危害性最大的腐蝕作用。土壤是一個以土為基質，里面還有水、空氣、微生物等其他介質的一個環境。因為不同地區的土壤里的水分含量、空氣含量、酸堿性質的差異，使得土壤是非常復雜的環境，從而土壤腐蝕的種類也有很多，而土壤對運輸管道的腐蝕也成為許多學者研究的熱點問題之一。①鹽分差異電池腐蝕。在一些土壤中，鹽分含量很高，但是鹽分的含量與濃度分布不均勻，導致運輸管道在鹽份土壤中形成鹽份差異電池，這種情況使得運輸管道被腐蝕。在鹽份高的地區，這種腐蝕更為劇烈，較短時間就可以造成油氣運輸管道的穿孔。②金屬差異電池腐蝕。金屬差異電池腐蝕也稱為電偶腐蝕。由于油氣運輸管道距離很長，不同地區會結合本地區的實際情況使用不同種類的金屬管道，這些不同的金屬管道成分的差異導致各部分電位出現差異，高電位一般為差異腐蝕電池的陰極，這一部位的管道通常被自然保護起來，而低電位處往往是電池陽極，就會遭受到腐蝕。并且由于這種腐蝕與介質的導電性有關，所以通常具有明顯的局部性。

1.2 油氣自身特性

油田產出的原油的性質各有差異，石油性質的差異會對同一地區的管道造成不同的影響，因為在施工過程中只會考慮某一油氣的單方面性質，不同的油氣中因為自身性質的差異，油氣中含有的氧化性的物質也不相同，例如當硫化氫氣體溶解在液體中時，會與金屬管道發生電化學反應，酸性導致金屬晶格破壞，油氣運輸管道內壁被腐蝕。

2 管道防護技術

（1）管道防腐層技術

現階段，油氣管道防腐層材料越來越多樣化，例如熔結環氧、聚乙烯等防腐層材料均已在油氣管道施工中得到了廣泛的應用，其應用范圍有著一定的限制：雙層熔結環氧技術多應用在冷彎管外部，而聚乙烯膠帶纏繞法則多應用在站內距離短、油氣管頻繁變化的管道中，只有準確把握各種防腐層材料的特點和應用條件，才能保證管道防腐層技術在油氣儲運中起到應有的效果。

（2）陰極保護技術

埋設地下的管道除受環境和介質的腐蝕作用外，還會由于電化學反應的發生加快腐蝕速度，此時可將陰極保護技術與防腐層技術聯合使用，提高油氣管道的防腐效果。陰極保護技術可分為排流保護法、犧牲陽極保護法和附加電流保護法，主要是利用電化學腐蝕原理進行金屬保護，該技術的防護效果十分明顯，已經在國內數以萬計的油氣管道中得到廣泛應用。

3 油氣儲運中管道防腐蝕措施

3.1選擇正確的防腐層材料？

相關工作人員在選擇油氣儲運管道的防腐材料時，應當選擇實踐證實的最佳的防腐材料，比如雙組分液體環氧涂料，此類材料有著非常強的吸附力，能夠吸附在涂層上，還有著極強的耐磨、抗腐蝕性，能夠抵抗住強酸、強堿的腐蝕，這種材料還具有很高的耐受溫度，能夠在高壓高溫管道中使用。選擇類似雙組分液體環氧材料，能

夠保證油氣儲運管道的正常、高效率、高壽命工作，保障油氣的順利輸送。

3.2對管道進行電鍍鍍層？

在相對比較大型的管道防腐問題上，可以在管道表面電鍍一層金屬，讓鍍層金屬帶負電，成為陽極的鍍層，而管道則相應的成為陰極的鍍層，從而犧牲掉陽極的金屬來保護陰極的管道材料。

3.3使用緩蝕劑？

根據管道輸送的油氣中含有的腐蝕介質種類、濃度，環境溫度、環境濕度、壓力等問題來選擇適合的緩蝕劑進行防腐蝕，比如在油氣管道內部濕度較大時，水蒸氣容易在金屬表面聚集，從而加速對管道的腐蝕，這時就應該選擇水溶性好、油溶性好的緩蝕劑，對油氣管道內部的水分進行吸收，防止水蒸氣對于金屬表面的腐蝕。在防腐實踐中，單純的采用一種緩蝕劑，一般來說很難達到解決管道腐蝕問題的目的，緩蝕劑大多都需要和表面活性劑共同使用，才能提高減緩腐蝕的作用，保證管道免受腐蝕的侵擾。

3.4管道防腐層施工質量控制

防腐層質量的優劣將直接影響到油氣管道的防腐性能，在油氣管道施工過程中應著重加強對防腐層質量的控制，針對防腐層的損傷、剝離、漏點問題制定相應的處理措施，將防腐層引起的油氣管道腐蝕問題扼殺在萌芽之中。

（1）為了避免防腐材料出現損傷，要嚴格遵循施工方案實施油氣管道的吊裝作業，防止油氣管道相互擠壓和碰撞，保證油氣管道防腐層的完整性。在油氣管道焊接之前進行仔細的檢查，若發現防腐層有損傷的狀況，應作出標記，留待過后加以處理。

（2）在油氣管道的焊接口經常會出現防腐層的剝離問題，這點需要格外注意，當檢查后發現油氣管道補口防腐層剝落時同樣需要要進行準確的標記。

（3）對于前兩項作業中標記的防腐層損傷和漏點位置要先檢查切口，再運用合適的修補工藝進行修復，接下來用無損檢測技術加以檢驗，確保油氣管道防腐層質量達標，之后要由監理人員簽字確認。

（4）油氣管道布設后要將土回填，在此過程中也容易引起防腐層的損傷，需要保持管溝的平整，鋪上細砂土，管道吊裝時盡量輕拿輕放，管道上方同樣用細砂土覆蓋，大約 0.3m，然后回填原土石方，這樣即可有效防止管道防腐層遭到破壞。

參考文獻：

[1] 管道防腐技術的質量控制與應用解析[J]. 張慶學，孫銳，李大為，吳棟，韋宣余，薛偉航. ?化工管理. 2017（28）

[2] 石油管道外防腐涂層技術及其影響因素[J]. 黃瑾，陳君，侯雯雯，陳曉東，楊源波. ?現代涂料與涂裝. 2016（07）