油氣集輸管道的腐蝕機(jī)理與防腐技術(shù)研究

周陽(大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所,黑龍江　大慶　163000)

油氣集輸管道的腐蝕機(jī)理與防腐技術(shù)研究

周陽(大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所,黑龍江大慶163000)

隨著現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，我國對于油氣資源的需求量逐漸增大，而油氣資源分布不均又給資源的運(yùn)輸帶來了巨大的挑戰(zhàn)，而油氣集輸管道能夠有效的緩解資源運(yùn)輸困難的現(xiàn)狀，是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的血脈。但油氣輸運(yùn)管道在自然環(huán)境下經(jīng)常出現(xiàn)內(nèi)、外壁腐蝕，極易引起管道破裂，油氣外泄等問題。針對這些問題，文章深入分析了管道腐蝕機(jī)制并闡述了主要防腐技術(shù)，旨在促進(jìn)我國油氣輸運(yùn)的發(fā)展，保證國家的資源安全。

油氣集輸管道；腐蝕機(jī)理；防腐技術(shù)

油氣集輸管道的腐蝕包括管道外壁腐蝕和內(nèi)壁腐蝕，兩種類型的腐蝕雖然最終引起的結(jié)果相同，但兩種腐蝕的機(jī)理有很大的差別，只有對這兩種腐蝕機(jī)理進(jìn)行分析研究，才能夠根據(jù)實(shí)際情況采取對應(yīng)的措施，防止管道腐蝕的發(fā)生。

1　油氣集輸管道的腐蝕機(jī)理

1.1管道外壁腐蝕

油氣集輸管道大多鋪設(shè)在環(huán)境惡劣的環(huán)境中，管道外壁與自然環(huán)境直接接觸，極易發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而引起管道外壁的腐蝕。埋地管道的外壁主要腐蝕類型包括宏觀電池腐蝕、微電池腐蝕、金屬電池腐蝕以及微生物生化腐蝕。通常來講深層土壤空氣含量較低，腐蝕作用應(yīng)當(dāng)較為緩慢，但埋地管道的腐蝕程度以及速度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人們想象。這是因?yàn)樵诠艿姥诼袷┕み^程中，氧氣大量進(jìn)入突然，使管道附近土壤形成一個(gè)氧氣、水分和土壤并存的混合系統(tǒng)，為微生物的繁殖提供了適宜的環(huán)境。同時(shí)土壤中氧氣含量的梯度分布有極易形成電池效應(yīng)，加速管道外壁的腐蝕。海洋管道的腐蝕機(jī)制和埋地管道略有不同，海水中含有大量的電解質(zhì)，浸泡在電解質(zhì)溶液中的金屬表面的不均勻性，會(huì)使管道表面產(chǎn)生電位差，而海水又可以作為導(dǎo)線將電位差不同的金屬區(qū)域連接起來，形成了原電池，海洋中存在的其他物質(zhì)還會(huì)起到催化劑的效果，加速金屬離子化，造成海洋油氣集輸管道腐蝕。

1.2管道內(nèi)壁腐蝕

管道內(nèi)壁的腐蝕和自然環(huán)境關(guān)系不大，主要在于油氣本身的作用。眾所周知油氣中含有相當(dāng)比例的硫化氫和二氧化硫，其中硫化氫溶于水并與金屬管壁反應(yīng)，將金屬管壁離子化，造成金屬內(nèi)壁的腐蝕，同時(shí)當(dāng)氧氣存在時(shí)，還會(huì)進(jìn)一步發(fā)生次級化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生硫酸繼續(xù)對金屬管壁造成腐蝕。此外；硫化氫反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣的積累，極易造成氫脆現(xiàn)象，當(dāng)管道內(nèi)氫氣的含量過高，就會(huì)導(dǎo)致管內(nèi)氣體壓強(qiáng)過大，引起管道破裂。而二氧化硫在水中也能和金屬管壁發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，加速管道內(nèi)壁的腐蝕。除了化學(xué)腐蝕外，物理沖擊也是造成管道內(nèi)壁腐蝕的重要原因，油氣集輸管道中含有砂礫、流體以及氣體，形成多項(xiàng)流體，多項(xiàng)流體中氣泡以及零碎顆粒對管道內(nèi)壁的沖擊作用，將腐蝕物沖掉，從而對管道形成沖性腐蝕，加速管道內(nèi)壁腐蝕。

2　油氣集輸管道的防腐技術(shù)研究

油氣集輸管道對于保障我國的能源安全發(fā)揮著重要作用，是國家的生命線。而油氣集輸管道的腐蝕極大的影響了管道的質(zhì)量以及使用年限，極易導(dǎo)致管道破裂，產(chǎn)生油氣泄露，損害國家和人民的利益、因此針對目前油氣集輸管道的腐蝕，應(yīng)當(dāng)及時(shí)采取有效措施，防止管道的腐蝕。

2.1抗外部腐蝕技術(shù)

管道外壁腐蝕主要是由于管道外壁與自然環(huán)境直接接觸，并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而造成的，因此提升外部管道抗腐蝕能力應(yīng)當(dāng)從隔絕外部管道與自然環(huán)境以及減緩化學(xué)反應(yīng)兩個(gè)角度入手，進(jìn)行管道抗腐蝕。

2.1.1隔絕外部環(huán)境

目前我國油氣集輸管道外壁抗腐蝕的主要手段是涂抹防腐蝕涂層，這種抗腐蝕的方法效果主要取決于涂層的均勻度以及涂層的質(zhì)量。因此在選用涂層材料時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)油氣集輸管道鋪設(shè)地點(diǎn)的自然環(huán)境條件，進(jìn)行涂層產(chǎn)品種類的選擇，例如地埋管道和海洋管道使用的抗腐蝕涂層種類就不相同，因此根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)選擇涂層材料才能有效的將金屬管道外壁和腐蝕介質(zhì)隔絕，起到防腐蝕的作用。另外在進(jìn)行抗腐蝕涂層涂抹工作時(shí)應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照操作指南，確保管道涂層分布均勻。

2.1.2減緩化學(xué)反應(yīng)

無論是地埋管道還是海洋管道，金屬發(fā)生腐蝕的主要來源于電池反應(yīng)，而減緩電池反應(yīng)速率可以采用陰極保護(hù)法，即向被腐蝕金屬結(jié)構(gòu)物表面施加一個(gè)外加電流，被保護(hù)結(jié)構(gòu)物成為陰極，從而使得金屬腐蝕發(fā)生的電子遷移得到抑制，避免或減弱腐蝕的發(fā)生［］。減緩了電池反應(yīng)，管道的腐蝕速率自然也會(huì)極大減緩。而且陰極保護(hù)技術(shù)性價(jià)比價(jià)高，整個(gè)管道一年的陰極保護(hù)所花費(fèi)的費(fèi)用不超過管道鋪設(shè)費(fèi)用的1%，而若不進(jìn)行陰極保護(hù)，管道的平均壽命只有5-10年，因此陰極保護(hù)技術(shù)具有很好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

2.2抗內(nèi)部腐蝕技術(shù)

和抗外部腐蝕過程類似，管道內(nèi)壁的抗腐蝕也要從減慢化學(xué)反應(yīng)和隔絕反應(yīng)物質(zhì)兩個(gè)角度出發(fā)進(jìn)行管道抗腐蝕。

2.2.1隔絕抗腐蝕

目前管道內(nèi)壁的化學(xué)反應(yīng)的隔絕主要使用內(nèi)涂層以及襯里。內(nèi)涂層和襯里抗腐蝕的機(jī)制基本相同，通過在管道內(nèi)壁和腐蝕物質(zhì)之間設(shè)置一層隔絕層，防止輸運(yùn)物質(zhì)和管道內(nèi)壁發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而減緩管道內(nèi)部的腐蝕，節(jié)約管材的維修費(fèi)用。另外管道的襯里不僅能夠隔絕反應(yīng)物質(zhì)，還能阻擋多相流體的沖擊，起到雙重作用。

2.2.2減慢化學(xué)反應(yīng)速率

通過對管道內(nèi)壁涂抹緩沖劑，減小反應(yīng)速率常數(shù)，降低腐蝕反應(yīng)的速率以達(dá)到減緩腐蝕反應(yīng)的目的［］。緩沖劑的應(yīng)用性價(jià)比相對較高，具體操作過程也極為簡單方便，是目前管道內(nèi)壁抗腐蝕應(yīng)用較為廣泛的方法。

3　結(jié)語

綜上所述，在油氣管道的建設(shè)以及后續(xù)管理過程中，應(yīng)當(dāng)給予管道防腐工作充分的重視。在施工時(shí)期，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)科學(xué)的分析管道腐蝕產(chǎn)生的原因，并針對腐蝕的類型合理選擇合適的防腐方法。管道施工完成后，還應(yīng)當(dāng)定期地監(jiān)測和及時(shí)地維護(hù)保養(yǎng)，避免管道因腐蝕而造成破裂。

［1］孟建勛，王健，劉彥成，劉志梅，劉培培.油氣集輸管道的腐蝕機(jī)理與防腐技術(shù)研究進(jìn)展［J］.重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2012（2）：256.

［2］劉振乾.油氣集輸管道的腐蝕機(jī)理與防腐技術(shù)研究進(jìn)展［J］.科學(xué)實(shí)踐，2014（6）：10-12.