石油管道硫化氫腐蝕與防護對策分析

桂再林

（國家管網集團東部原油儲運有限公司武漢輸油處黃梅輸油站，湖北 黃岡 438000）

引言：目前我國對石油需求量迅速增加，增大了對原油的進口和輸送。石油中多含有硫化物等雜質，硫化物通過與石油中的水分發生化學反應，導致大量硫化氫的存在，硫化氫具有還原性和酸性，會對石油管道造成嚴重腐蝕，影響石油的運輸效率，必須高度重視。

一、硫化氫腐蝕的主要類型分析

（一）全面腐蝕

石油管道是埋在地下的，長期處于潮濕環境，外部容易受到微生物和電解質腐蝕，內部則會受到石油運輸過程中通過化學反應產生的硫化氫的腐蝕，因此整個石油管道在長時間運輸石油之后會產生全面腐蝕，管道的厚度會減少，經常會出現表面凹凸不平的現象，還會產生硫化物沉積在管道內壁，長期下去嚴重影響石油運輸的效率。

（二）氫鼓泡類型腐蝕

出現此類腐蝕的原因主要有以下兩方面，一是氫原子造成，二是金屬本身材料問題，前者對管道的腐蝕主要是濕硫化氫所致，后者則是管道材料質量出現問題。氫原子長期向管道內壁滲透，在長期的化學作用下，管道中非金屬的部位就會出現氫鼓泡的現象。

（三）氫致開裂類型腐蝕

在氫致開裂方面，目前還沒有取得十分完善的結論，主要是此種現象的表現形式多樣，形成原因復雜，更多是在氫內壓方面進行討論。總之在硫化氫作用下，多種因素都可導致氫致開裂現象。

二、造成硫化氫腐蝕的主要原因

（一）濃度影響

一般情況下，濃度大小決定了硫化氫腐蝕的嚴重程度，在酸性環境中，材料中的鐵會被硫化氫逐漸分解，從而對金屬材料造成嚴重腐蝕。到達一定濃度后，會使管道材料出現機械性能的改變，出現韌性斷裂，如果濃度持續增大，這種斷裂會向塑性發展，導致管道出現嚴重損傷，管道的穩定性受到破壞。

（二）電位影響

當硫化氫處于飽和溶液環境中，會產生電化學極化，成為影響腐蝕的重要因素。在呈現中性PH 值的溶液中，陽極溶解會發生化學反應，對管道造成腐蝕，但是不會影響管道的斷裂情況，如果PH 值呈現酸性，陰極溶液會加速分解造成陰極極化，對管道造成腐蝕甚至斷裂，如果在堿性溶液中，陽極會發生鈍化化學反應，產生鈍化膜，鈍化膜會隨著電位的升高而增強，對管道造成腐蝕。

（三）材料影響

石油管道的構成材料主要有碳鋼、合金鋼、不銹鋼等，主要成分是鐵和碳，這兩種元素遇到硫化氫會發生化學反應，產生硫酸鐵，鐵元素失去電子而被腐蝕。在進行輸油選材時，一般會選擇屈服強度較高的鋼種，以減少鋼材的用量，但是屈服強度的提升會導致鋼鐵的腐蝕敏感性提高，更易遭受腐蝕。而且為防止氫致開裂發生，鋼材具有較強的硬度，也會加速腐蝕的過程。而且鋼材在經過不斷拉伸、壓縮和焊接之后，本身會產生應力，發生機械性能改變，甚至出現塑性變形，這時材料更易遭受腐蝕。

（四）環境影響

環境方面主要會受到溫度和流速影響，如果溫度高于22 攝氏度，硫化氫的溶解度會降低，減緩對管道的腐蝕作用，因此溫度的提升對于弱化腐蝕有至關重要的作用；流速指的是石油液體的流動速度，硫化氫是液體，如果一直隨著石油輸送進行高速流動，會沖刷掉管道表面的腐蝕層，不斷將管道暴露在腐蝕環境中，使腐蝕進一步加劇，如果流速緩慢，則會出現積液，也會加快腐蝕速度，所以一定要對石油的流速進行一定控制。

三、防止管道腐蝕的對策

（一）涂抹防腐涂料保護金屬表面

在金屬表面涂抹防腐材料可以有效防止硫化氫對于金屬材料的腐蝕，在金屬表面形成膜狀結構，保護金屬表面不受侵蝕，在實際使用中，要選用耐濕熱、耐高溫、強度高、硬度大、附著力好，且具有較好耐磨性和抗沖擊性能的涂料，能夠很好地屏蔽掉硫化氫帶來的腐蝕，對金屬起到保護作用，在實際應用中也比較節約成本，是被廣泛采用的防護方式。

（二）添加緩蝕劑控制腐蝕速率

將少量特定的物質加入到腐蝕環境中，使其在金屬表面發生物理和化學變化，降低金屬的溶解速度，緩解對金屬表面的腐蝕程度，這種方法稱之為緩蝕劑防腐。緩蝕劑中的極性基會定向吸附在金屬表面，阻斷腐蝕因子接近金屬表面，起到緩解腐蝕的作用；緩蝕劑還會與腐蝕介質以及金屬本身發生化學反應，在金屬表面形成防護膜，進一步阻止腐蝕過程；緩蝕劑還會對金屬在腐蝕環境中的電化學反應產生抑制作用，減緩電化學腐蝕作用。在使用過程中，緩蝕劑的針對性較強，且用量少、效率高，并且可以發揮緩蝕劑的協同效應，產生更好的防腐效果。

（三）選用優質鋼材提升鋼材質量

輸油管道由大量的管道焊接而成，要求鋼材要具有良好的強度、韌性以及在環境介質下的力學性能，以及在硫化氫環境下的抗腐蝕性能。管道選材多采用合金鋼，目前滲鋁鋼屬于新型材料，具有良好的抗腐蝕性和耐熱性，被廣泛應用在輸油管道。這種材料可以很好地適應硫化氫的環境，對硫化氫的腐蝕具有抵制作用，是石油輸送的良好用材。

（四）制定養護措施增強防腐監測

在石油企在進行石油運輸過程中，要根據實際情況制定合理的養護制度，并將養護工作落到實處，制定責任制，增強每一位員工的責任意識。還要強化監測和控制，采用先進的防腐監測技術對管道進行全方位監測，第一時間發現問題，將腐蝕造成的損失降低到最小，達到對管道的有效防護。

結語

綜上所述，石油管道擔負著石油運輸的重要使命，其防腐性能直接決定了輸送石油的質量和效率。實際工作中要采取科學合理的方法，提高管道的抗腐蝕性能，緩解硫化氫對管道的腐蝕傷害，延長管道的使用壽命，促進石油行業健康發展，為我國經濟發展注入動力。