油氣管道腐蝕因素分析及防護技術(shù)研究

袁興海

摘要：油田管線防腐問題能夠?qū)τ吞锕芫€的正常運行造成嚴重不利影響，為了保障油田管線能夠持續(xù)處于正常的運行狀態(tài)之中，有必要針對防腐工作開展相應的探討，并以此為基礎(chǔ)對相應的解決措施進行制定和應用。本文介紹了油氣管道內(nèi)外部腐蝕機理，針對不同腐蝕機理提出相應的管道防腐技術(shù)。

關(guān)鍵詞：油氣管道，管線防腐技術(shù) 腐蝕機制 防護技術(shù)

油田集輸管線一般都是金屬材料制成的，而油田生產(chǎn)的原油中具有非常多的腐蝕性物質(zhì)，當其接觸到金屬管線后，在其表面形成的電位區(qū)別較大，進而容易發(fā)生氧化反應，使得金屬被腐蝕。被腐蝕后的管道其使用性能會逐漸下降，而且使用壽命也會嚴重縮短。如果腐蝕比較嚴重，還會使金屬管道出現(xiàn)漏電或者開裂等情況，進而使得原油發(fā)生泄漏，不僅造成安全事故，使能源造成嚴重的損失，同時也會為環(huán)境帶來極大的污染。因此加強對油田集輸管線內(nèi)外防腐技術(shù)的研究顯得尤為重要。

1 油氣管道腐蝕概述

現(xiàn)階段我國油氣企業(yè)適用的運輸管道材質(zhì)多位碳鋼，為了保障管線的韌性一般采用含碳量較低的鋼材，結(jié)合我國管線的鋪設環(huán)境，導致管線腐蝕的誘因較多，但基于腐蝕發(fā)生位置和時間主要可以分為兩種：（1）由于管線常年埋與地下，受突然中水分、微生物、溫度以及人為等因素造成管線表面腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生;（2）是管線運輸?shù)氖汀⑻烊粴狻⒊善酚偷任镔|(zhì)中，存在較多可以腐蝕鋼材的成分，如硫化物等等，最終導致管線內(nèi)壁發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。

2 油氣集輸管線腐蝕機理

2.1 內(nèi)腐蝕機理

在油氣集輸當中，油氣當中所存在的化學元素也將會在管道內(nèi)壁產(chǎn)生一系列化學反應，進而導致管道內(nèi)壁腐蝕情況的發(fā)生。

（1）硫化氫腐蝕

當硫化氫遇水時，會因發(fā)生水解情況而在水中發(fā)生電離，并在一系列反應發(fā)生之后使鋼鐵出現(xiàn)腐蝕情況。同時，其不僅會因此導致化學腐蝕情況的出現(xiàn)，且會因腐蝕產(chǎn)物H2SO4的存在導致出現(xiàn)電化學腐蝕情況，且可能使金屬管道因此出現(xiàn)氫脆情況。

（2）二氧化硫腐蝕

當二氧化硫同鐵、氧氣發(fā)生接觸時，則會生成硫酸亞鐵，而其在水解之后，則會形成游離酸以及氧化物，并在對鐵腐蝕進行加快的情況下生成新的硫酸亞鐵。以此在反復循環(huán)的情況下對管道底部的腐蝕情況產(chǎn)生了加速作用。

（3） 氯離子腐蝕

氯離子的半徑較小，穿透力強，易在金屬表面形成高濃度，增強導電性，使原電池工作效率更高，并且對電化學腐蝕還有一定的催化作用。氯離子具有吸附性強的特點，腐蝕形式主要表現(xiàn)為點蝕穿孔。

2.2 管道外部腐蝕機理

油氣集輸管道遭受的外部腐蝕通常是指管道與外部土壤、空氣、水等介質(zhì)接觸，發(fā)生化學或者電化學作用，導致管道外壁產(chǎn)生局部腐蝕。化學腐蝕一般均勻發(fā)生在管壁表面，使得管壁整體變薄，作用過程比較緩慢，對管壁整體破壞力較小。當金屬管道浸泡在土壤電解質(zhì)溶液中，由于管道不同部位接觸的溶液離子種類、濃度、溫度等有差異，在管道表面形成宏觀電池或者局部電池，發(fā)生電化學腐蝕。管道表明溫度會存在差異，在溫度較高的地方形成陽極。電化學腐蝕一般不易發(fā)現(xiàn)或識別，對管道破壞力較大，會導致管道穿孔，甚至發(fā)生斷裂。電化學腐蝕，對管道破壞力較大。

3 油田集輸管線防腐技術(shù)

3.1防腐涂層防腐技術(shù)

通過在油氣管道內(nèi)外壁上增加防腐隔離層，降低管線與腐蝕性物質(zhì)的直接接觸，從而降低腐蝕發(fā)生速率，現(xiàn)階段主要采用三種防腐涂層。（1）有機防腐涂層，該涂層成本低廉，對微生物侵蝕有很高的抵抗能力，但機械性能和穩(wěn)定性較差，容易受到外力影響;（2）無機防腐涂層，該涂層具有卓越的抗氧化和耐高溫腐蝕特點，但制造成本較高;（3）復合材料涂層，如環(huán)氧富鋅底漆，可以有效環(huán)節(jié)管線電解現(xiàn)象的發(fā)生。

管道內(nèi)防腐技術(shù)，主要是通過向管道內(nèi)部噴涂防腐涂層的方式，進行腐蝕介質(zhì)隔離，它的內(nèi)防腐涂層有環(huán)氧耐溫涂料、改性環(huán)氧涂料、環(huán)氧樹脂涂料、環(huán)氧粉末涂料等。它具有防腐效率高，并且能夠減少管道結(jié)垢現(xiàn)象，提升水力學效率的優(yōu)點。但是也存在管道金屬的內(nèi)表面處理難度比較大，在進行內(nèi)防腐施工過程中容易造成針孔及漏點現(xiàn)象，金屬彈性模量與涂層不匹配，從而發(fā)生管道產(chǎn)生裂紋等問題。

管道外部防腐的措施中，主要采取的方式就是向管道的外部噴涂防腐保護物質(zhì)，進而將金屬管道表面與土壤中的電解質(zhì)隔離，加大腐蝕電池回路的電阻，進而使得電化學反應受阻，實現(xiàn)緩解輸油管道腐蝕的目的。防腐層的特點主要有防水性強、絕緣性好、化學性質(zhì)穩(wěn)定、能夠抵御微生物腐蝕、具有耐陰極隔離性強的作用，因此通過防腐層的涂層，能夠有效的保護金屬管道。同時管線埋入土層時，需要小心、謹慎，并要嚴格按照施工的標準和要求進行，防止由于施工外力的作用使得管道的保護層遭到破壞。在管線置入土層后，還需要進行細沙土回填，防止回填土中存在較大或者尖利的大石塊等雜質(zhì)對管道的保護層產(chǎn)生破壞。此外，還需要嚴密監(jiān)督管線的焊接過程，保證管線焊接質(zhì)量，最大程度對管線進行保護，防止管線銹蝕，延長管線使用壽命。

3.3緩蝕劑防腐蝕技術(shù)

緩蝕劑技術(shù)主要應用于管道內(nèi)側(cè)。采用緩蝕劑可以改變腐蝕金屬或合金的表面，抑制原電池反應，減緩反應速度，僅需要少量緩蝕劑的加入，就能夠有效減緩腐蝕速度，延長管線使用年限。盡管目前我國已經(jīng)能夠自主生產(chǎn)大部分耐腐蝕材料，但由于技術(shù)能力不足，我國管道防腐產(chǎn)品的性能與國外相比仍有一定差距。因此，提高我國防腐涂料的制造工藝，使更多的新技術(shù)能夠應用于生產(chǎn)性能優(yōu)良、成本低、壽命長的油氣管道防腐材料具有重要意義。

緩蝕劑是一種能夠抑制管道內(nèi)部金屬或合金腐蝕的化學藥劑，通過改變腐蝕金屬表面的狀態(tài)或者降低腐蝕過程發(fā)生的速率，達到保護金屬管道內(nèi)壁的效果。緩蝕劑有無機緩蝕劑和有機緩蝕劑，按電化學作用機理又可分為陰極緩蝕劑、陽極緩蝕劑或混合緩蝕劑。緩蝕劑一般用量較少，使用的效率高，能夠有效保護內(nèi)壁，提高管道使用壽命。緩蝕劑易隨介質(zhì)流動，因此適用于循環(huán)或者半循環(huán)管路中。

結(jié)束語

石油天然氣是我國社會發(fā)展重要的保障能源之一，集輸管線防腐蝕是管道運行的核心。降低腐蝕速度，防止防腐問題的出現(xiàn)，對管道運行、使用具有重要意義，這也是管道防腐技術(shù)研究的出發(fā)點和落腳點。使我們有能力采取及時有效措施進行預防和控制，盡量降低管線腐蝕程度，減少管線穿孔幾率，延長管線的使用壽命，確保油田的正常生產(chǎn)和運行。

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