油气管道腐蚀分析及防护措施

油气管道腐蚀分析及防护措施

邵聪颖

中石油大港油田公司第三采油厂工艺研究所

摘要：油气管道腐蚀引起的泄露及其安全事故，会污染自然环境，甚至直接威胁人员的生命安全，合理有效的防腐蚀保护措施可以抑止腐蚀，避免因腐蚀泄露造成的不良后果。文章对油气管道腐蚀的分类、腐蚀特点进行分析，并提出了多种防腐蚀保护措施。

关键词：油气管道；腐蚀特点；防护措施

1油气管道腐蚀的特点

油气管道外腐蚀：大港油田地理位置处于渤海湾海滨地区，地下水位浅，盐碱度大，土壤电阻率平均12Ω*m，埋地油气管道外壁易产生腐蚀，再加上杂散电流、管道温差局部高温原电池等因素会加重管道的外腐蚀。架设方式的油气管道会因保温夹层的存在，会出现保温层内积水，已出现保温层下腐蚀，如果不及时进行处理，腐蚀范围会进一步扩大，必须要采取有效的防腐蚀措施。

油气管道内腐蚀：油气管道内腐蚀是因为介质存在腐蚀成分引起的，一方面对于普通集输管道，从介质环境的角度来看，管道内环境存在着较高温度和压力的盐水形成内部电化学腐蚀，另一方面，因为二次开发导致的水溶性聚合物、二氧化碳、硫化氢和氯离子等是引起内腐蚀现象的主要物质。

2油气管道腐蚀的原因

第一，环境因素。首先，在不同地方的土壤中的酸碱性也有所不同，而且不同的土壤环境也各不相同，而油气管道在铺设过程中常常要经过一些土壤环境较差的地方，这些地方的土壤中含有大量的能够腐蚀油气管道的物质，这就会导致油气管道的腐蚀。其次，对于海底管道来说，由于海水环境、流速以及海底的地形、深度等因素的影响，会导致海底管道的腐蚀现象的发生，此外海底管道还会受到海底沉积、海洋微生物等的腐蚀。

第二，管道材料。对于油气管道来说，采用不同的材料制作而成的管道对环境、土壤等方面因素的抗腐蚀作用也各不相同。首先，管道材料的抗腐蚀能力受到其化学稳定性的影响，一般情况下化学稳定性高的材料抗腐蚀能力也会更加突出。其次，一些管道都是由合金材料制作而成，所以这些管道的耐腐蚀性也会受到合金材料的影响，例如单相合金材料具有更好的耐腐蚀性。

第三，天气因素。由于油气管道建设的需要，一些油气管道通常会直接暴露在空气中，就会逐渐与氧气发生化学反应，使油气管道发生腐蚀现象。而且这些油气管道还要受到雨雪的侵蚀，当遇到雨雪天气是时，会发生电化学反应，从而引起油气管道的腐蚀现象。

3油气管道腐蚀防护措施

3.1油气管道内腐蚀防护措施

当前，针对油气管道存在的内腐蚀问题，可以采用可耐腐蚀的材料、设置内涂层或者衬里、在介质中加入缓蚀剂、改变介质成分等方法。优化耐腐蚀材料加工制作管道，采用具有很好机械性能的金属材料，随着很多国家都研发出具备较高耐腐蚀性能的金属材料，可以起到很好的耐腐蚀效果。最近一些年来，具有较高耐腐蚀性能的非金属材料得到了大范围的推广应用，比如，采用丙烯腈、聚氯乙烯等可以用含水系统的挤压热塑管道。利用玻璃纤维增强聚酯和树脂等纤维材料加工成的热固塑料管可以起到很好的耐腐蚀效果，采用硅酸盐水泥、石棉纤维等构成的水泥石棉管道存在着容易破碎的特点，很难实现大范围的推广应用。上面叙述的非金属管道质量较好，有着很好的耐水腐蚀性能，方便安装施工，不需要再采取其他防护措施，但输送介质的温度和压力都不高，在安装和运输过程中会由于碰撞而损坏，不具备较好的抗压和抗振动能力。

随着防腐蚀技术的进步，油气管道内采用涂层或衬里可以有效的避免出现内腐蚀问题，一般采用塑料涂层或衬里、合金衬里等方式。塑料涂层多采用热塑性、热固性塑料物质，涂层技术采用薄、厚两个涂层方式。塑料内涂层管道的连接在防腐蚀保护中起着重要作用，塑料衬里管道一般有黏结衬里、水泥灌浆衬里等方式，水泥衬里管道采用混凝土作为主要成分，应用离心法进行浇注而成，制作成本较低，但该种防腐蚀方式会使油气管道变得质量更为厚重，管道的有效内径会变小，不能采用焊接方式来实现管道连接，无法承受较高的压力。耐腐蚀合金或低合金衬里进行油气管道的内腐蚀保护，可以形成具有双金属结构的油气管道，是当前应用最为广泛的耐腐蚀保护技术。采用缓蚀剂可以在油气管道内壁形成大一定厚度的金属膜，会使溶液与金属内壁进行隔离，防止管道内壁产生腐蚀。采用缓蚀剂进行防腐保护必须要确定最优的性能，还应该考虑到缓蚀剂的价格、溶解性、溶解氧和配伍性等方面。环境介质成分优化，应该对油气管道进行合理设计，并选用科学的安装方式来防止出现腐蚀现象，进行管道系统设计时应该防止出现间隙，不可以存在高、低流速区域等，从而防止出现油气管道腐蚀问题。

3.2油气管道外部腐蚀的防护措施

第一，可以对油气管道进行电化学反应保护，由于油气管道腐蚀一般情况下都是电化学腐蚀，所以可以对油气管道进行电化学反应保护。首先，可以采用阴极保护的办法。阴极保护是一种电化学反应保护技术，阴极保护就是向被腐蚀金属结构物表面施加电流，让被保护结构物成为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，避免或减弱腐蚀的发生。阴极保护一般情况下可以有两种方法，一种是外加电流阴极保护，这种保护方式大都是用来保护大型或相应的土壤环境中的电阻率较高的油气管道。另一种是牺牲阳极阴极保护，这种保护方式大都是用来保护小型或相应的土壤环境中的电阻率较低的油气管道。此外，阴极保护是海底管道防腐的一项常用技术，而且大都是采用牺牲阳极的阴极保护形式。

其次，可以采用相应的金属材料对油气管道进行电化学反应保护。因为一些金属材料相较于油气管道来说更容易失去电子以及发生电化学腐蚀现象，例如金属镁、铝等。所以在一些特定的情况下可以用这些材料来保护油气管道，避免油气管道发生电化学腐蚀现象。

第二，采用防腐蚀涂层保护。首先，可以根据管道的土壤或大气、天气的环境以及管道本身的材料的补种状况，来对管道进行不同的防腐蚀涂层保护。例如，大气对碳钢材料的油气管道的腐蚀速度相对来说更快一些，这时就可以对碳钢材料的管道表面进行刷油漆、涂料等处理方式，来进行防腐蚀保护。

其次，大气对低合金钢腐蚀能力较弱，合金钢材料的管道即使是裸露使用也不会受到太大的腐蚀作用。例如，碳钢材料的管道经常会受到土壤环境的腐蚀，而铅和锌等金属材料在土壤环境的耐腐蚀能力更强，因此在某些土壤环境比较恶劣的管道铺设条件下，可以利用镀铅和镀锌来做碳钢材料管道的保护层，防护油气管道免受土壤环境的腐蚀。然后，还可以采用液体涂料作为油气管道的保护层，比如厚浆型环氧型液体涂料和聚氨酯液体涂料，这两种液体涂料的实际应用非常广泛，也都具有很好地保护效果。

此外，采用防腐蚀涂层保护技术时，还可以采用喷涂多层材料来对管道进行保护。例如，当前对海底管道喷涂环氧粉末、共聚物胶再加上PE（PP）带，使这些材料共同作用，来保护管道。

结语：

总之，油气管道腐蚀问题是石油企业发展过程中，不可避免的问题。但是也是必须重视的问题。企业应该采用合适的防护技术，有效地预防各类腐蚀问题出现、有效遏制各类腐蚀问题继续发展。从而维持管道基本功能，延长管道使用寿命。

参考文献：

[1]郭有志.油气长输管道杂散电流干扰腐蚀与防护措施[J].全面腐蚀控制，2019,33(05):75-77.

[2]戴巧红,舒丽娜,潘霞青,姜葱葱.油气长输管道腐蚀与防护研究进展[J].金属热处理,2019,44(12):198-204.

[3]吕捷.油气管道腐蚀因素分析及防护技术分析[J].全面腐蚀控制,2020,34(02):73-74.