埋地鋼質(zhì)輸油管道的腐蝕與防腐技術探析

朱純學

摘 要：為克服嚴峻的環(huán)境條件，在進行長距離石油運輸時通常選用埋地鋼質(zhì)輸油管道，而鋼質(zhì)管道在使用時不免會受到腐蝕影響，且造成腐蝕現(xiàn)象的原因也各不相同，為保障鋼質(zhì)輸油管道能夠正常使用，增加其使用年限，就需要對埋地鋼質(zhì)輸油管道發(fā)生腐蝕的原因進行分析，基于此，本文將從發(fā)生腐蝕原因和防腐技術角度展開討論。

關鍵詞：鋼質(zhì) 輸油管道 腐蝕 防腐

一、腐蝕原因

1.1 土壤電化學腐蝕

電化學腐蝕往往由電化學作用引起，由于土壤是由多相物質(zhì)組成的混合物，其水分含量和空氣含量較高，且土壤中的水分常含有鹽等物質(zhì)，鹽類物質(zhì)在與水發(fā)生反應后會形成各類鹽離子，此類物質(zhì)極易與鋼質(zhì)輸油管道等金屬管道發(fā)生電化學反應，這就使得土壤具有一定導電性，從而對埋地鋼質(zhì)輸油管道產(chǎn)生電化學腐蝕，且隨著環(huán)境的不斷變化，土壤成分的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)也會隨之變化，將導致土壤電化學極不均勻，對管道會產(chǎn)生不同程度的腐蝕。

土壤電化學腐蝕主要分為微電池腐蝕和宏電池腐蝕兩類。微電池腐蝕主要由金屬表面上相隔距離近的微小電極組成，這些微小電極的排列較為均勻整齊，因此其對埋地鋼質(zhì)輸油管道造成的腐蝕程度通常較為均勻，且其腐蝕效果通常由陰陽兩極的電極過程決定，與土壤介質(zhì)自身的電阻率無關，因此其對于管道的腐蝕危害較輕。宏電池腐蝕主要由金屬表面上相隔距離遠的微小電極組成，此類電極的排列較不規(guī)律，往往集中于一個部分，因此通常表現(xiàn)為局部腐蝕，與微電池腐蝕不同的是，宏電池腐蝕程度受土壤介質(zhì)電阻率影響較大，且腐蝕程度與電阻率呈反比關系，電阻率越大，腐蝕程度越嚴重，電阻率越小，腐蝕程度越輕，由于宏電池腐蝕主要表現(xiàn)為局部腐蝕，會使管道的局部管壁變薄，從而使管道發(fā)生破裂情況，造成石油等物質(zhì)泄漏，因此其對埋地鋼質(zhì)輸油管道的腐蝕危害極大，需格外重視對此類腐蝕的預防。

1.2 微生物腐蝕

當微生物的生命活動參與到腐蝕過程時，會造成微生物腐蝕現(xiàn)象，常見的微生物腐蝕主要分為好氧菌腐蝕和厭氧菌腐蝕，好氧菌腐蝕主要由鐵細菌與硫氧化菌參與，厭氧菌腐蝕主要由硫酸鹽還原菌參與，只要埋地鋼質(zhì)輸油管道與此類微生物接觸，就會遭受不同程度的腐蝕。

1.3 電流腐蝕

隨著電力技術的飛速發(fā)展，在空中和地面都存在著電流干擾，其中雜散電流會伴隨外界變電流及人為因素產(chǎn)生，此類電流會在鋼質(zhì)管道內(nèi)流動，若鋼質(zhì)輸油管道等設施沒有經(jīng)過絕緣處理，雜散電流會和管道中的部分離子發(fā)生電解反應，電解后的離子會與管道形成閉合回路，造成嚴重的電流腐蝕現(xiàn)象發(fā)生，為規(guī)避此類腐蝕現(xiàn)象，必須重視防腐技術的應用。

二、防腐技術

2.1 涂層防腐技術

在埋地鋼質(zhì)輸油管道的防腐技術中，由于涂層防腐技術可使金屬基體與具有腐蝕性的土壤環(huán)境隔離開而被廣泛應用，主要分為外部涂層防腐和內(nèi)部涂層防腐。

外部涂層防腐根據(jù)不同的土壤電阻率而被分為普通級絕緣涂層、加強級絕緣涂層和特加強級絕緣涂層。其中，石油瀝青等瀝青類物質(zhì)具有高耐腐性、水滲透率低及絕緣性能好等優(yōu)點，適用于各種條件下的防腐層等級與結構，但由于此類瀝青物質(zhì)在使用時會對環(huán)境產(chǎn)生較大污染，因此并非是防腐涂層的最優(yōu)選擇。相較于瀝青類防腐層，合成樹脂類防腐層的外觀和性能都更勝一籌，常見的合成樹脂類防腐層主要是環(huán)氧粉末防腐層，因其涂敷方便、性能優(yōu)異，而逐步取代傳統(tǒng)溶劑型防腐涂層，且此涂層綜合能力更強，適合應用于復雜多變的土壤環(huán)境，雖然一次性投入的成本較高，但是后期維護的成本低，是一類性價比較高的防腐涂層材料。

內(nèi)部涂層防腐技術可通過在埋地鋼質(zhì)輸油管道內(nèi)部刷涂耐油性防腐保護涂料實現(xiàn)防腐功能，此類涂層涂料具有良好的機械性能和穩(wěn)定的物理性質(zhì)，并且對于環(huán)境的污染小，但在進行刷涂前需對輸油管道進行噴砂除銹處理，按照相關刷涂標準進行涂料刷涂，增強涂料的防腐性能。

2.2 電化學防腐技術

在眾多腐蝕中，電化學腐蝕更為普遍，且對埋地鋼質(zhì)輸油管道造成的危害更大，一般管道表面會刷涂防腐層，為預防防腐層受損而發(fā)生局部電化學腐蝕，因此需要格外重視電化學腐蝕技術的應用。目前犧牲陽極保護、強制電流保護和雜散電流排流保護主要應用于電化學防腐保護領域。

由于強制電流保護具有靈活及適應性強等優(yōu)點，目前長距管道最主要的保護方法就是強制電流保護，主要將外部直流電源作為極化電源，輔助陽極與電源正極相連，通過陰極極化防止陰極電流流失，此法雖為主要保護方法，但在使用時會產(chǎn)生較為嚴重的電磁污染，且投資成本大。

在電化學腐蝕中，陽極易遭受腐蝕，為實現(xiàn)管道防腐，需保證在開路狀態(tài)有足夠的負自然腐蝕電位以及在閉路狀態(tài)有足夠的工作電位來實現(xiàn)犧牲陽極保護措施，常被用于無電源地區(qū)及規(guī)模小的地區(qū)。

因外界條件影響，會產(chǎn)生雜散電流，當存在雜散電流時，要及時進行必要的排流防腐保護，使埋地鋼質(zhì)輸油管道的陰極極化，并需要根據(jù)雜散電流的性質(zhì)在直流排流、強制排流和極化排流中選擇最佳的排流保護方式，以此防止埋地鋼質(zhì)輸油管道發(fā)生電化學腐蝕現(xiàn)象。

三、結束語

隨著石油需求量的逐年上升，埋地鋼質(zhì)輸油管道建設工程也不斷發(fā)展，并向著不同地域延伸，同時管道經(jīng)過的地形條件日益復雜，輸油管道出現(xiàn)的腐蝕現(xiàn)象愈發(fā)普遍，為合理解決腐蝕問題，現(xiàn)階段對輸油管道的防腐技術提出越來越高的要求，不斷推進新型防腐材料的開發(fā)進程與防腐技術的升級改造。

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