石油管道工程防腐技術分析

趙映雪

摘要：由于經濟發展的促進了對能源的需求，石油管道建設提出了更高的要求。長輸管道是當前石油管道建設的主要任務，能夠實現油氣的快速輸送。不過，在石油管道建設中應當對管道腐蝕問題引起足夠的重視，假如不能有效解決，將會影響到油氣的安全輸送。因此如何做好長輸管道的防腐工作成為當前亟待解決的問題。

關鍵詞：長輸管道；防腐；技術；應用

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

長輸管道腐蝕一般分為內腐蝕和外腐蝕，通俗來說就是管道內壁和管道外壁的腐蝕問題。長輸管道外腐蝕環境是復雜的，直接接觸的土壤是屬于多孔性復雜膠質體系，空隙里充滿了空氣和水，水中含有的鹽物質是具有離子導電的特點，土壤中各種物理化學性質的不均衡性為腐蝕創造了條件，加之管道本身涂層成分的不均勻，使得腐蝕到達管道的金屬基體。不同的環境下，腐蝕的原理也各不相同。

1外腐蝕原理及其應對辦法

管道的外腐蝕主要是由管道在運行過程中所處的環境因素引起的，這主要與管道所采取的防腐材料以及防腐工程的質量有很大的關系。外腐蝕主要包括土壤腐蝕、雜散電流腐蝕等。

1.1引起外腐蝕的主要因素

1）化學腐蝕

是指非電介質與金屬表面直接發生了對管道產生破壞的化學作用，化學作用后會產生腐蝕產物，這是氧化劑與金屬表面的原子反應產生的。通常，金屬物體在常溫和空氣干燥的狀態下是不會發生腐蝕作用的，但是在特定環境下就會有所不同，高溫的條件下會很容易被氧化，產生一層氧化膜，使得金屬物質脫碳。

2）電化學腐蝕，是指離子導電的介質與金屬表面發生同樣對管道破壞的電化學作用，這種腐蝕原因是長輸管道腐蝕中比較常見的，這個腐蝕過程實際上兩個獨立且同時進行的過程。

3）細菌腐蝕

硫酸還原菌的活動條件是當土壤中的硫酸鹽處于缺氧的條件，這時，它就會利用有機物和細菌生物膜內的氫，從而還原成硫化物，在這個反應的過程獲得生存的力量，它的產物會使得腐蝕不斷進行。

4）土壤腐蝕

土壤是引起埋地管道腐蝕的主要原因之一，其主要是由氣、液、固構成的多項體系。土壤的固相間隙中常含有水和空氣，水中所含的鹽分使土壤具有離子導電性，從而使土壤具有一定腐蝕性。由土壤引起的腐蝕大部分屬于電化學腐蝕并且以氧去極化腐蝕為主，只有在酸性很強的環境中，才會發生氫去極化腐蝕。

1.2解決外腐蝕的有效措施分析

1）涂層保護是必須采取也是最基本的措施，我們可以利用的防腐涂層材料有瀝青、聚乙烯夾克聚乙烯膠帶、煤焦油瓷漆等。不過，對于長輸管道的涂層用的較多的還是瀝青加玻璃布的構造，一直以來，效果很不錯，但是不同的時期，不同的環境，采用的也不盡相同。最近幾年，我國主要選擇的是熔結環氧粉末涂層和三層聚乙烯?，F代研究表明：鋼制管道橡膠硫外化防腐技術成為現在最新的技術?？梢詮浹a其他材料的不足。

2）電化學保護主要采用的是陰極保護法，前面提到的防護層，還是有缺陷，它不能解決的是防護層上的小孔會導致快速腐蝕，因此我們選擇陰極保護法。因為腐蝕產物的陽極會發生腐蝕，而陰極不會。我們只要把需要保護的金屬物質都變成陰極，就可以防腐蝕。這種辦法是保護長輸管道發生電化學腐蝕的有效辦法。

3）合理科學的選材，當然金屬本身物質構成也與腐蝕的程度有關，除去外界環境，我們要考慮金屬本身材料的選擇。管道防腐材料是影響管道防腐性能的重要因素，因為材料直接與各種腐蝕物質接觸，即使是采取了各種防腐措施，如果材料質量不合格同樣也會導致管道腐蝕。對于材料的選擇應該保證透水性好、絕緣性優良，要符合長輸管道的防腐要求與標準。最近的研究表明，高強度鋼在輸氣管道上有明顯的優勢，可以減少壁厚和材料費用。但是高強度鋼的適用標準是受應變硬化的影響，在高壓力的出現下，只允許出現減少的應變硬化，來減弱腐蝕。

4）設置外防腐層保護，在埋地管道外壁上覆蓋防腐絕緣層，使之與土壤隔離，是外腐蝕防護的第一道屏障。目前，常用的外防腐層如下：

煤焦油瓷器：這類防腐層具有抗植物根莖穿入能力強、防水及抗老化性能好、成本低、可有效抵御細菌及堿類腐蝕等優點，但其抗土壤應力及熱穩定性差，與陰極保護的相容性差，環境污染大。因此，常用于水位高、植物根莖多、微生物活動多的沼澤或灌木地區。

二層聚乙烯結構：該類防腐層電絕緣性能好，機械強度高，吸水率低，耐土壤應力好，但與金屬粘結力較差，在陽光下容易老化，適用于機械強度要求高、土壤應力破壞大的地區。

熔結環氧粉末：這類防腐層與金屬粘結力強，溫度適用范圍廣，耐土壤應力和耐陰極剝離性能好，但容易遭受沖擊破壞，耐水性能差，對涂裝過程要求嚴格，成本高。適合與大部分土壤環境，但不能用于石方段、地下水位高及土壤含水量較高處。

三層聚乙烯結構：該類防腐層兼有熔結環氧粉末和二層聚乙烯結構的優點，但制造成本高，涂敷工藝復雜。適用于環境復雜地區。

2內腐蝕的腐蝕原理及應對措施

天然氣和石油中含有大量的二氧化碳、凝析油、硫化氫和氣田鹵水，使得管道裝置存在嚴重的腐蝕，閘門失靈，管線爆破等事故。尤其是硫化物質在一定的環境下，會發生不同程度的化學反應，嚴重的會導致穿孔。據統計，2012年，四川管道運輸過程中就發生了超過100起事件，都是因為管道內部腐蝕性造成的。

總的來說，內管道腐蝕有三個顯著特點，氣、水烴固多相流介質，高溫和高壓的環境，主要腐蝕物質為二氧化碳、硫化氫、氧氣。

2.1硫化氫腐蝕鋼的現象

硫化氫腐蝕一直以來都有，它是一種很強的滲氫介質。但是具體的原理仍然沒有定論，但是在氫導致鋼開裂的過程中，普遍說法是，在裂紋出會聚集大量的氫，可促進鋼材的脆化，局部發生塑性變形，最后導致開裂。

多相流腐蝕環境下分為沖蝕環境、腐蝕環境，沖蝕和腐蝕運行。研究表明，由于各種多相流形態，產生的段塞流是對管道腐蝕最嚴重的。在重力的作用下，水層出現在管道的下面，管道里的油的流速與水的流速不同時，就會產生段塞流。其實對于油田、氣、水多相流，流態可分為分層流、波狀流、段塞流、環狀流和環霧流，在分層流和環霧流型中，管道頂部會有結露腐蝕。

2.2油氣管道適用內防腐技術

將緩蝕劑少量的加入到腐蝕的介質中去，從而抑制其腐蝕的過程和腐蝕的物質，在很多油氣開發現場都大量的使用有機緩蝕劑，基本上都獲得良好的防腐蝕效果，在投資費用方面也不會有所增加，效果明顯，簡單易操作，對于不斷變化的外部環境，我們也要隨之改變緩蝕劑的種類密度和濃度。即使是同一種緩蝕劑也可以應對多種情況下的腐蝕情況。

管道內部涂防護層以及襯里技術也是防腐蝕的措施，原理是建立一個隔離層，起到防腐蝕的作用，采用這種技術不僅有效的防止了腐蝕過程，節約了建設管道用材的成本，減少了消耗，也防止了管道擁堵的次數。并且在建立起內涂層后，對于管道檢測容易進行，借助管道內壁的光澤度來判斷內壁是否存在缺陷，盡可能的減少事故。

3結語

管道是油氣運輸的主要載體，做好管道的防腐工作對于保證長輸管道的油氣輸送有著非常重要的意義。長輸管道防腐蝕的工藝要根據油氣管道的介質性質和具體的管道的外部環境來選擇最合適的。我國現在的防腐工藝主要是以內涂層為主，然后以陰極保護為輔，這兩種防腐工藝現在都作為重點使用的技術，這樣才能更好的提高管道的壽命，今后，研究方向主要側重于防腐新材料的選擇和新工藝的研究開發出綜合性能好、成本低廉運作方便的防腐工藝新技術。

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