集输管道腐蚀原因及防护措施分析

朱 恒

（胜利油田高原石油装备有限责任公司，山东 东营 257091）

油田油气水集输管道的腐蚀穿孔现象一直困扰油田日常生产，尤其是处在与居民住宅、生活区的交界处的油田管线一旦出现管道穿孔，不但会影响正常的油田生产，还会带来安全隐患，造成较大的经济损失。因此，了解油田管道腐蚀穿孔原因及采取有力的防护与保护措施显得尤为重要。

1 胜利油田在用生产集输管道现状

胜利油田始建于1960年3月，最早铺设的集输管道距今已接近有40年的历史，经过不断地铺设、更新更换形成现在的管网现状。截止到2011年10月，总建成投产油气水集输管道3575条，长度1791 km。由于管道用途不同，采用的材质、内外防腐及外层保温方式都不尽相同。表1详细统计了各种管道的使用情况。

表1 集输管道现状汇总表

从表1中可以看出，油田大部分的集输管线材质都是采用碳素钢无缝钢管，而锰钢管很少。尽管从90年代末就开始逐渐采用玻璃钢或者钢骨架塑料复合管，但是直到04年开始才大量的引入，多用在聚驱管线。两者的抗腐蚀性较钢管都好很多。

在管道建设的同时，针对部分管道，除了对管道进行内外防腐之外，也采取了其它的防腐蚀手段，主要为阴极保护，具体受保护管道的情况如表2所列。

表2 已采取防腐蚀保护管道调查表

由于各方面的原因，管线穿孔还是几乎每天都会出现。油田每年也为处理管线穿孔投入了很大的人力和物力。表3统计了近三年（2009～2011）来油田集输管道穿孔的情况。

表3 在用生产管线2009～2011年穿孔汇总表

经统计发现穿孔多发生在投产使用久、埋设位置环境复杂的地方，有的管线频繁穿孔，同一条管线处理穿孔的次数达10次以上，而每年的更换远不能满足实际需要。为此，需要进一步从管理上下功夫，弄清楚管线穿孔的原因并采取相应的措施。

3 集输管道穿孔原因分析

不同时期建设的管道所采用的铺设形式各不相同。在最初时使用管道的结构是光管+泡沫保温层+黄夹克结构，但随着对管道耐腐蚀要求的提高以及生产技术的不断进步，开始出现了外防腐管+泡沫保温层+黄夹克结构的管道，以及目前使用最多的外防腐管+塑料胶带+泡沫保温层+黄夹克结构管道。

集输管道结构上的不断改进虽然使其更能有效防止腐蚀及穿孔，但管道受到腐蚀穿孔现象始终无法杜绝，究其原因主要有以下几个方面。

3.1 客观条件引起的管道腐蚀穿孔

客观条件引起的管道腐蚀穿孔主要是管道内腐蚀和外腐蚀。

（1）管道内腐蚀

管道内腐蚀是由管道输送的介质含有腐蚀性成分引起的[1]。油田集输管道主要输送的介质就是采出的油气水混合物。油气水混合物中大多含有细菌（例如：硫酸盐还原菌(SRB)腐生菌(TGB)和铁细菌），含氧、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢、金属盐离子。这些介质的存在会发生离子间的化学反应导致管线的腐蚀穿孔。

（2）管道外腐蚀

管道外腐蚀主要包括土壤环境腐蚀、杂散电流腐蚀、套管腐蚀和冲刷腐蚀。

土壤是具有固、液、气三相的毛细管多孔性的胶质体，土壤的空隙被空气和水充满，水中含有一定量的盐使土壤具有离子导电性。土壤物理化学性质的不均匀性和金属材质的电化学不均匀性，构成了埋地管道的电化学腐蚀条件，从而会产生土壤腐蚀。

杂散电流腐蚀包括直流杂散电流腐蚀和交流杂散电流腐蚀。直流杂散电流腐蚀原理与电解腐蚀类似，其破坏区域比较集中，破坏速度比较大，对管道造成的腐蚀作用比自然腐蚀严重得多。交流杂散电流是管道附近高压电力线产生的二次感应交流电叠加在管道腐蚀电化学电池上产生的腐蚀，其腐蚀量较小，但集中腐蚀性强。

套管腐蚀较复杂，对常规阴极保护具有屏蔽效果。

冲刷腐蚀是由于水底裸管穿越，或者由于河流对河床的冲刷和下切作用，导致穿越段管道裸露在河流中而产生的。其与流速密切相关，当流速较低时，腐蚀性产物积聚在管道表面，形成蚀坑，导致穿孔发生；当流速较高时，由于腐蚀产物及时剥离，蚀坑反而难以形成，但是此时冲刷和腐蚀存在明显的协同加强作用，一方面加速管道的腐蚀性反应物进入管壁内，另一方面加速管壁的腐蚀产物向输送介质中扩散[2]。

3.2 主观因素引起的管道腐蚀穿孔

（1）管道的焊口问题

在管道施工过程中，都要对管道的焊接处进行焊口。由于人为操作使得管道的焊口位置和其它位置相比防腐蚀能力要薄弱很多，所以此处更容易受到腐蚀缘的侵害而出现腐蚀穿孔。

目前，铺设管道时采用的焊口形式是：在管道的焊缝及附近的光管先涂装防腐底漆或热沥青；然后缠绕塑料胶带，在塑料胶带的外边加装聚乙烯泡沫保温层；最后在保温层外边缠绕聚乙烯胶带并用火加热使其融化粘连。虽然这样的补口方法符合了“同材质、同结构”的焊口原则，但由于工人操作水平参差不齐，施工条件的好坏及施工单位对焊口工作的重视程度不同，导致焊口工作经常出现很多问题。

（2）管道的材质问题

材质的好与坏也是影响管道腐蚀穿孔的重要因素之一。在利益的驱动下，生产商可以说在管道上做足了文章，各种偷工减料的情况时有发生，使得管壁厚度经常达不到要求，更有甚者利用报废的旧管道两边焊上新管后做外保温、外防腐。由于旧管道很多都是已经出现腐蚀的管材，这样，在集输过程中输送介质所产生的热应力加速了管壁薄弱处的腐蚀，大大的降低了管道的使用寿命。同时，由于新管和旧管的焊缝金属与母材金属的膨胀收缩不同，势必造成管壁的细小裂缝和很高的残余应力，在腐蚀介质及残余应力的作用下细小的裂缝很快就会转变为腐蚀源，加速了管道的老化[3]。

钢质管相较于玻璃钢管在使用过程中存在较大弊端，即使经过内外防腐处理，但处理不好也会增加管线的穿孔次数，减少管线的使用寿命。而我们油田大部分的埋地管线采用的都是钢质管，且采用的内外防腐保护材料单一，有的管线甚至没有外防腐。而玻璃钢管从2006年才开始使用，数量仅占使用管线的5.4%，这也是管线腐蚀穿孔次数较多的一个原因。

（3）管道的防腐保温层的破损

在管道腐蚀情况中，也有相当部分是由于管道的防腐保温层破损所造成的。造成管道的防腐保温层破损的原因有很多，有产品质量的问题、有管道存放环境的问题，但最主要的还是人为因素造成了管道防腐保温层的破损。无论在管道出厂运输过程中，还是在管道的施工搬运过程中，有很多管道在投产之前外防腐保温层就已经伤痕累累。一旦黄夹克或泡沫保温层出现损坏，那么水、土壤等腐蚀源势必侵害管道而更易发生腐蚀甚至穿孔。同时，由于水的侵入，大大的增加了泡沫保温层的导热系数，降低了保温层的保温效果。这样，不但保温层失去了应有的作用，热量散失速度加快，也促使管道内输送介质的结垢结蜡，使管径相对变小。而目前去除垢和蜡的方法多采用高压冲洗等手段，这又增加了管道从内部发生腐蚀穿孔的机会。

（4）其它原因

除以上几种造成管道腐蚀的主要因素外，还有其他因素加速了管道的腐蚀速度，如集输管道定期的高压热洗，其它施工对管道的破坏，人为的钻孔打眼盗油，在地表处的立管受到的氧浓差腐蚀，管道周围密布的高压电线对管道的杂散电流腐蚀以及整个油田部分比较低洼等都加快了管道的腐蚀速度。此外，管道使用年限的到期也是造成管道腐蚀穿孔的主要因素。

4 保护措施

4.1 对客观条件引起的管道腐蚀穿孔的措施

（1）加缓蚀剂。在管道内加入铬可以显著地降低CO2对金属的腐蚀速率；向多相流油气集输管线内注入乙二醇，能够抑制水合物的生成，减缓CO2腐蚀，与缓蚀剂的作用进行综合防腐，延缓管道内壁的腐蚀。

（2）外涂层。采用外涂层使钢管与土壤等腐蚀环境隔绝是埋地管道防腐的基本手段。

（3）内涂层和衬里保护。较常用的内涂层有聚乙烯粉末涂层、环氧树脂粉末涂层。也采用热喷玻璃防腐的新工艺,涂层可耐300℃左右的高温,形成永不老化的玻璃与金属复合的防腐产品,使管内的硫化氢等酸性气体无法与碳钢接触。

（4）阴极保护法。凡是与电解质溶液接触而产生腐蚀的设备都可以用阴极保护法来提高其抗腐蚀能力。阴极保护有两种方法：一是牺牲阳极法，就是将被保护金属和一种可以提供保护电流的金属或合金(即牺牲阳极)相连，使被保护体极化以降低腐蚀速率;二是强制电流保护法，就是将被保护金属与外加电源负极相连，由外部电源提供保护电流，以降低腐蚀速率。

（5）杂散电流排流保护。管道应尽量远离交、直流电干扰源。

4.2 对主观因素引起的管道腐蚀穿孔的措施

（1）严把管道的焊口关。由于管道补口的好坏直接影响管道的使用，所以应对焊口工作给予十分的重视。应选择一些有丰富工作经验的工人进行焊口施工，同时注意以基本设计标准为指导，不违背操作规定而强行施工。

（2）严格检查铺设管道的品质。在铺设管道之前严格检查管道防腐层是否剥离，检查管道中间部位是否有翻新管的存在，检查管材规格是否合乎铺设要求，以尽可能减少因管材质量问题引起的腐蚀穿孔。

（3）严肃对待管道的搬运。在管道的搬运过程中，应该遵守国家有关规定，保护和爱护管道，尽量减少由于运输或管道下沟过程中造成管道的防腐保温层破损。一旦出现了防腐保温层破损，应立即做好补伤工作。目前在现场施工中的保护层材料主要有沥青玻璃丝布、环氧树脂玻璃丝布及环氧煤沥青玻璃丝布三种。其中，在用环氧煤沥青玻璃丝布做保护层时，涂料稀稠适当、漆膜覆盖性好、表面平整光滑、极少存在针孔、现场施工方便，建议用此法进行补伤。

（4）防腐管道的使用。应加大使用玻璃管、塑料管、耐蚀合金钢管材和镀铝钢管防腐性强的管道。

（5）加大管线更换力度。对于已经到使用年限的管道，应逐步安排进行更换，以减少腐蚀穿孔的载体。

5 结束语

集输管道外环境比较复杂，管道受各种原因引起的穿孔会时时发生。对应的管道腐蚀防护的方法也不尽相同，不同的腐蚀原因，需要选择正确的防护方法，如果方法选择不当，将造成严重的后果。不管采用哪种腐蚀防护方法都不是一劳永逸的，随着管道埋地时间的增长，防腐涂料老化，再加上管内管外的各因素的变化，腐蚀穿孔会重新发生。为提高集输管道的使用寿命，减少管道穿孔带来的生产不便，需在合理选择防腐涂层及防腐方法的同时，提高管道的运输、施工、维护和保养水平。同时引进计算机实时监控手段对油气输送管道进行实时监测，提高管道维护便利性和准确性。

[1]李长俊.天然气管道输送[J].石油工业出版社，2010，:14.

[2]龙媛媛，石仁委，柳岩国，等.埋地管线不开挖地面腐蚀检测技术在胜利油田纯梁采油厂的应用[J].石油工程建设，2007，33（3）：54-56.

[3]石仁委.埋地管线腐蚀检测技术的探讨[J].石油工程建设，2006，32（2）：30-31.