油氣長輸管道腐蝕與防護研究進展

淦邦

摘要：油氣輸送是一項復雜且風險極高的工程作業。與其他輸送介質相比，油氣介質具有易燃、易爆等特點，因此油氣輸送事故一旦發生，往往造成巨大的經濟損失和嚴重的社會后果。目前，油氣輸送的管道以鋼管為主，鋼管具有承載力大、可塑性好、便于焊接等優點，但其最大的問題是耐腐蝕性差，腐蝕破壞已成為油氣管道的主要失效形式。對于油氣長輸管道來說，其服役環境更加復雜。鑒于此，本文對油氣長輸管道腐蝕與防護研究進展進行分析，以供參考。

關鍵詞：油氣長輸管道;腐蝕機理;影響因素;防護技術

引言

油氣管道工程和管理、管道防護技術的應用是一項科學且嚴謹的工作，相關工作人員在開展管道防腐工作的同時，需要考慮多重因素影響，通過對實際防腐需求的科學分析，采取最恰當的管道防腐技術手段，加強施工質量管理和日常監測維護來保證管道運輸工作的順利開展，從而為國民經濟發展及公眾日常生活提供便利。

1影響油氣管道腐蝕的關鍵因素

1.1環境因素

高強度油氣長輸管道腐蝕可以分成海水腐蝕、土壤腐蝕和大氣腐蝕三種，由于陸地管道大多數采用埋地敷設方式，所以土壤腐蝕成為影響管道運行安全的最主要因素。土壤環境對管道腐蝕造成影響的因素有pH值、溫度、微生物和二氧化碳濃度。

1.2管道運行參數

第一，油氣資源在管道內的流動速度與管道腐蝕速度成正比。當油氣資源流動速度加快，管道表面本身的腐蝕反應物質交換速度就會加快，而且還會阻止腐蝕保護膜的形成。研究數據表明，當管道內油氣處于靜止狀態時管道腐蝕速率大約在0.002mm/a，但是當流動速度變成0.742m/s以后，管道的腐蝕速率將至少增加2倍;當流動速度變成1.484m/s后，腐蝕速度將增加10倍之多。而且當油氣資源流動速度增加時，管道的腐蝕將從均勻腐蝕變為局部性腐蝕，當油氣流動速度進一步加快，管道腐蝕又會從局部腐蝕變成均勻腐蝕。第二，油氣管道使用的鋼材鋼級別越高，油氣運輸的經濟性就越好，油氣管道運輸量越大，管道的壓力越高，經濟性也越好。但是，當壓力通過大時管道腐蝕的速度就會產生變化，在極大的尤其壓力之下，管道裂紋將不斷擴大，最終必然會產生十分嚴重的事故，所以對于管道運輸壓力的研究也很重要。第三，焊縫區因素。長輸管道連接采用焊接工藝，在焊接時因為鋼材要經過相對復雜的處理，所以焊縫區力學性質就會出現不均勻的變化。而在焊縫區域出現微小的缺陷，這些缺陷導致焊縫區域更容易被腐蝕，所以焊縫區也是導致管道油氣泄漏所在。

2管道防護技術的質量控制措施

2.1外防腐技術

高強度油氣長輸管道外防腐技術主要包括兩種，即外涂層技術和陰極保護技術。首先，在油氣管道外表面敷設外涂層是防止管道外表面腐蝕的最有效方式。這是因為在增加外涂層以后，管道的表面就和周圍環境隔離開來，管道無法和空氣或土壤接觸，就不會受到土壤復雜介質和空氣氧氣的影響。在采用外涂層技術時要注意以下幾個特點：首先力學性能強可以抵消管道在土壤中的細小移動，當溫度變化大時外涂層也不會因為熱脹冷縮而發生脫落;其次外涂層的材料有很好的抗腐蝕性能，能對微生物、酸堿物質和大氣等進行隔絕。此外，由于外涂層材料經濟實用，厚度又薄，所以可以大規模地被應用在管道外表面抗腐蝕工作中。

2.2陰極保護技術

主要的陰極保護技術有兩種，分別是外加電流的陰極保護法和犧牲陽極的陰極保護法。外加電流的陰極保護法就是在管道中通入電流，從而防止管道被腐蝕，這種方法的優點在于對保護管道的長度無限制，即適用于長輸管道的保護;犧牲陽極的陰極保護法就是在管道表面增設一種比管道金屬活躍的材料，使管道成為原電池的陰極，從而防止被腐蝕，這種方法的優點在于不需要通入電流，操作較為簡單。根據管道運行特點，在保證管道防止被腐蝕的前提下，對兩種技術的經濟性進行對比，陰極保護技術經濟性較為突出的情況下可以選擇陰極保護技術。

2.3管道材料的優化

管道材料的種類和品質直接決定了其耐腐蝕性能，管材的耐腐蝕性大小關系到了管道服役時長和腐蝕發生的幾率。選擇耐腐性較強的管道材料，是從根源上預防管道腐蝕的有效方法。油氣管道常用的管材是碳素鋼管，分為無縫鋼管和焊接鋼管等。長輸管道由于輸送里程較長，一般都是采用焊接鋼管。為改善碳素鋼管的耐蝕性能，開始應用不銹鋼和合金材料的鋼管，但是其生產工藝相對復雜且成本較高。隨后，非金屬材料的管道應運而生，包括陶瓷和塑料管道，其中塑料類管道因其耐腐蝕性強、成本低得到青睞[31-32]。在實際應用過程中，應依據輸送介質和環境條件的不同合理選擇管道材料，既要滿足油氣工程的需要，又要盡可能地降低成本。

2.4外涂層技術

在油氣管道外表面增設外涂層是防止管道外壁腐蝕最有效的手段。管道外壁增設外涂層后，管道將和周圍的環境相隔離，此時的管道將無法和土壤及空氣產生接觸。選擇的外涂層技術不同時，管道外壁的保護作用也將不同。采用外涂層材料必須具有以下三大特點：力學性能較強，可以抵消管道在土壤中的微小移動，且在環境出現熱脹冷縮時，外涂層不會脫落;外涂層材料具有較強的抗腐蝕性，可以抵抗微生物、酸堿物質以及大氣的腐蝕;外涂層材料較為經濟，且厚度較薄，可以得到大規模的應用。

結束語

由于管道輸量的增大，管道正朝著大口徑、高壓力方向發展，對管道的力學性能要求不斷提高，高強度的鋼材得到了廣泛應用。使用高強度鋼材不但可以保障管道運輸安全，還有利于降低建設成本。根據文獻調研，鋼管的鋼級每升高一個單位，管道的建設成本可降低7%，因此對高強度鋼材進行研究和開發成為國內外專家的研究重點。

參考文獻：

[1]于立軍.淺談油氣長輸管道雜散電流干擾評價與防護[J].中小企業管理與科技（上旬刊），2018（08）：161-162.

[2]呂文全，王毅，王蕩，王林.油氣混輸管道腐蝕及防護管理綜述[J].云南化工，2018，45（07）：14-15.

[3]馬鋼，白瑞.高強度油氣長輸管道腐蝕與防護研究進展[J].中外能源，2018，23（01）：55-62.

[4]蔣玉芳.簡析油氣長輸管道絕緣接頭電涌損壞原因及防護措施[J].陜西氣象，2017（05）：47-48.

[5]尹文偉.油氣長輸管道安全隱患評估方法研究[D].中國石油大學（北京），2017.