油氣管道的腐蝕與防護技術研究

佟吉亮

摘要：石油、天然氣是工業生產、人們生活中不可或缺的重要資源，為促進我國工業化水平的提高、社會經濟的發展做出了重要的貢獻。管道運輸是石油、天然氣的主要運輸方式之一，但在油氣管道運行中，容易發生腐蝕問題，導致油氣管道出現薄弱點、穿孔，引起油氣泄露，導致油氣資源的浪費、生態環境的污染，還容易引發火災、爆炸等安全事故，威脅人們的生命財產安全，造成社會負面輿論。基于此，必須高度重視油氣管道腐蝕問題，并要加大對防護技術的研究與應用。

關鍵詞：油氣管道;腐蝕;防護技術

中圖分類號：TQ028?文獻標識碼：A

引言

我國國民經濟的迅速發展，推動了我國石油行業的發展。目前我國石油天然氣產量不斷增加，并且伴隨著中俄管道、中緬管道的建成投產，在一定程度上促進了輸氣管道的發展。在油氣開發中，油氣管道已經成為其中至關重要的設備。與水、陸等運輸方式相比，管道運輸具有眾多的優點，如運輸量較大、便于管理、安全可靠等。但也存在著一定的局限性，如面臨著內外介質的腐蝕作用，所以存在著一定的安全風險。近些年來，由于油氣管道遭到了腐蝕繼而造成油氣泄漏以及燃燒、爆炸等事故的情況經常出現，對我國社會造成了較大的危害。基于此，圍繞油氣管道的腐蝕與防護技術進行研究具有重要的現實意義。

1油氣管道腐蝕因素分析

1.1土壤腐蝕

土壤腐蝕是油氣管道外部腐蝕的主要誘因。土壤是由固相、液相和氣相組成的復雜系統，并有多種微生物伴生。土壤具有不均勻性、膠體性、導電性和多孔性等特性，電化學腐蝕是土壤的對油氣管道的主要腐蝕形式。由于輸送管道通常跨越的地域較廣，涉及不同的土壤類型，導致土壤對管道的腐蝕速度和程度也不盡相同，而腐蝕的不均勻性會加劇管道的腐蝕程度。

1.2雜散電流腐蝕

雜散電流腐蝕的定義是：由于正常電路漏電或沒有按照設計路徑流動而產生的意外電流對金屬產生的電解腐蝕。根據標準可將雜散電流的來源分為5類：直流電氣設備;外部結構物的電池電流或等化電流;陽極陣列附近的等效電流;陰極保護系統的保護電流。雜散電流的腐蝕特點有：①電流強度大。與土壤中幾十毫安的自然腐蝕電流相比，雜散電流最大可達上百安培;②隨機性強且腐蝕范圍大。雜散電流通常會從管道阻抗最小的位置流入土壤或集中于管道有缺陷的部位，導致局部位置的嚴重腐蝕。

1.3輸送介質腐蝕

油氣管線輸送的石油和天然氣等介質通常含有二氧化碳、硫化氫、溶解鹽和水等易產生腐蝕的物質。①二氧化碳溶于水后會生成碳酸，具有較強的腐蝕性，使金屬管道發生電解質腐蝕;②干燥的硫化氫沒有腐蝕性，但硫化氫與水接觸后會對油氣管道產生嚴重的腐蝕，硫化氫腐蝕的主要類型為電化學腐蝕、氫脆和氫裂;③鹽類溶于水中后釋放的氯離子、硫酸根離子是主要的腐蝕來源，不同的溶解鹽對管道的腐蝕速率不同;④含水量對管道的腐蝕影響非常重要，通常含水量與腐蝕速率成正比。水的存在是產生二氧化碳和硫化氫腐蝕的先決條件。當含水量小于30%時，輸送介質一般為油包水狀態，水為內向，對管線內壁的潤濕作用較小，腐蝕也較小;當水含量低于20%時，水相完全被包裹在油相中，幾乎沒有腐蝕發生;當水相超過45%時，輸送介質會成為水包油狀態，此時水相對管線的潤濕作用加強，腐蝕大幅度加劇。因此通常將30%作為水相能否產生腐蝕的臨界值。

2油氣管道腐蝕的防護技術

2.1在油氣管道表面涂刷保護層

為避免油氣管道外腐蝕問題的出現，可以靈活利用各種手段，在管道表面涂刷保護層，避免油氣管道直接接觸腐蝕性物質。將防腐材料涂抹在油氣管道上，經過固化之后，轉變為防腐膜，從而與金屬管道有機結合起來，便會避免周圍環境中的各種腐蝕性因素與油氣管道直接接觸，有利于避免電化學反應，大幅度降低油氣管道的腐蝕速率。首先，氧化處理保護。也就是將NaNO2和NaOH的混合溶液涂刷在油氣管道的表面，經過加熱處理之后，形成保護層，氧化膜的潤滑性、彈性均比較好，不會影響油氣管道的正常運行，還可以達到理想的防腐效果。其次，磷化處理保護。將油氣管道表面處理干凈之后，涂刷磷酸鹽溶液，便會在油氣管道表面形成一層保護膜。最后，非金屬涂層。在油氣管道表面噴涂各種塑料液體，不僅美觀度較好，還可以達到理想的防腐效果。

2.2陰極保護技術

所謂陰極保護，其主要原理是將整個金屬表面進行轉化，將其轉化為陰極，也就是將外加電流通向被保護的設備，這樣一來，便不會有電流從金屬表面流出。該技術通常有以下幾種方法：（1）犧牲陽極法。該方法將保護金屬和一種提供保護電流的金屬相連，這樣就可以使被保護體極化，能夠使腐蝕的速率有所降低。（2）強制電流保護法。這種方法是將被保護金屬與外加電源負極相連，發揮外部電流的作用，由它來提供保護電流，以達到降低腐蝕速率的方法。運用陰極保護技術之時，有一定的條件限制，要有足夠的電流流向陽極部位，這樣就能夠使自然腐蝕電流得到大幅降低。另外，還需要避免出現電流過大繼而導致涂層脫落的情況發生。

2.3運用耐蝕材料進行防腐

耐腐蝕性管材的品種較為繁多，以輸送介質以及環境要求為依據，在管材設計過程中，需要對材質進行科學的選擇，這樣可以使腐蝕情況的出現得到抑制。耐蝕材料不僅僅是有鍺合金以及鈦合金這種較為昂貴的材料，還有許多高分子應用技術可供選擇。如，采用工程級聚丙烯等高分子作為復合管內壁的防腐塑料管材，采用玻璃纖維來提升塑料制成的熱塑性玻璃鋼等。另外，還有一些其他種類的復合管，例如，襯管采用耐合金材料管材，基管采用碳鋼生產的雙金屬復合管，這樣都有著不錯的耐蝕性能。

2.4GIS技術在腐蝕防護系統的應用

GIS是一種視覺理念，它以圖形的形式顯示具有地理坐標的復雜管道、設備數據等，并以簡單明了的方式瀏覽數據信息。GIS技術用于以“地圖”的形式呈現設備管道分布，并通過GIS地圖形式顯示各種流程圖。設備管道腐蝕的統計分析信息顯示在地圖的關鍵點上，用鼠標可以輕松操作。獲得所需的位置和狀態信息可為有效的腐蝕管理創造條件，這是未來的設計理念之一。

2.5化學防腐技術

緩蝕劑，當其以適當的濃度或者形式存在于環境之中時，它能夠起到減緩腐蝕的化學物質的這一作用。如果根據作用機理來對緩蝕劑進行劃分，那么可以將其分為以下幾種類型：陰極型、陽極型、混合型等。如果按照其所形成的保護膜的特征來進行劃分，則可以將其分為以下幾種類型：沉淀模型、吸附膜型、氧化膜型等。在對緩蝕劑進行使用時，有兩種注入方式，一種是連續式的注入;另一種是間歇式的注入。另外，為了使各類藥劑效果得到充分的發揮，還需要對系統進行定期的清洗，對設備表面所存在的污垢進行清洗，促使緩蝕劑能夠與腐蝕點進行充分的接觸，從而使緩蝕的效果得到有效的保證。

結束語

綜上所述，油氣管道的腐蝕主要因素有土壤腐蝕、雜散電流腐蝕和輸送介質腐蝕，在實際生產中往往是幾種腐蝕兼而有之。常見的防腐措施包括：使用緩蝕劑、使用涂層管材、使用耐腐蝕合金管材、使用非金屬管材和陰極保護等方法，但上述方法均有各自的優點和不足。在實際生產施工過程中應該綜合考慮地質條件、輸送介質、工程預算等多方面情況，選擇最經濟有效的防腐技術。

參考文獻：

[1]?馬鋼，李俊飛，戴政，等.海底油氣管道腐蝕及防護研究[J].石油化工腐蝕與防護，2019，36（01）：1-5，30.

[2]?朱久國.交流電氣化鐵路對埋地油氣管道電磁干擾特性研究[D].西南交通大學，2018.

[3]?張旭，劉衛華，戴茜，等.海洋環境中油氣集輸管道的腐蝕與防護[J].能源與環保，2018，40（01）：87-90.

（作者身份證號碼：231025198809191217）