引起管道腐蚀的失效因素及防腐措施分析

摘要：近年来有关输油管道泄漏或爆炸事故时有发生，输油管道安全问题越来越成为石油行业发展的关键性问题。文章分析了输油管道腐蚀的失效因素，并就这些因素提出了一些建议性的防腐措施。

关键词：输油管道；管道腐蚀；管道泄漏；管道爆炸；防腐措施 文献标识码：A

中图分类号：TE832 文章编号：1009-2374（2015）16-0074-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.16.036

我国石油产业起步比较晚，石油管道则是顺应石油产业逐渐兴起而发展起来，无论是石油产业还是石油管道方面的体系设施还存在诸多不足之处。近年来，石油输送管道腐蚀日益成为事故频发的重要隐患。除了自然老化腐蚀外，管道腐蚀速度因不法分子打孔窃气加快。笔者经长期调查研究，以下就引起管道腐蚀的主要失效因素及防护措施作进一步探讨：

1 自然环境因素的腐蚀

如果没有做好相关防腐措施，自然存在的大气、土壤、海洋等物质都使管道产生一定程度的腐蚀。自然环境因素具体可分为以下三类：（1）大气腐蚀。若在恶劣的大气环境下，如潮湿的情况下管道会由于大气中的酸性污染物、水、氧等物质交叉会产生电化学腐蚀。当水汽超过临界温度，金属表现会形成一层水膜且发生均匀腐蚀，若还存在酸性污染物CO2、H2S、SO2等，则加快管道腐蚀速度；影响大气腐蚀可归纳为两大主因，第一主因为水或水汽的存在，水会离解成H+和OH-，pH值偏酸或偏碱都会对管道腐蚀产生明显的影响；第二主因受工业废气污染，特别是SO2对钢材腐蚀的影响十分突出；（2）土壤腐蚀。是土壤中的微生物参与的腐蚀，主要产生两种腐蚀影响，第一种为化学腐蚀，指土壤的微生物或细菌腐蚀，如常见的硫酸盐还原菌（SRB），最直观的现象则为平时肉眼所见的管道表面出现成片的腐蚀性锈斑；第二种为土壤的电化学腐蚀，也是土壤腐蚀的主要形式，主要影响因素包括土壤温度、土壤氧化还原电位、电阻率、pH值、含水含盐量、土壤孔隙度等，且因土壤具不均匀性和多相性，造成长输管道穿越不同土壤（如含盐、含氧量、温度），会形成横向的温差电池腐蚀，盐浓差电池腐蚀、氧浓差电池腐蚀等；（3）海洋腐蚀。主要影响因素为海水中含有腐败的有机物、溶解氧，加上海水温度、pH及流速等，海水本身又为电解质，存在微观和宏观的腐蚀电池作用，引起的电偶腐蚀会产生极大的破坏性；海水中大量Cl-存在易在管道金属表面形成点蚀；在涡流情况下海水则会对管道产生冲击腐蚀；管道金属部件被海中的海洋生物黏着后，两者之间会形成缝隙腐蚀，其腐蚀驱动力来自氧浓差电池，一旦形成腐蚀则很难控制。

2 管道输送介质因素的内腐蚀

管道输送介质在与管道长期接触中，不仅会使管道发生化学或电化学的腐蚀、材质变质，还会因长期冲刷作用而逐步浸入管道内部，使之老化速度加快。国内外因内腐蚀造成的管道腐蚀事故案例很多，1970～1984年，美国输气干线发生的事故中，内腐蚀造成的事故占4.5%；1980～1990年在俄罗斯输气干线因内腐蚀发生的事故占7%。1968～1999年，期间，我国仅四川威远-成都输气干线，内腐蚀造成的管道事故就占总数的77%，造成事故主因为大量饱和水汽进入输气干线，商品天然气的水露点控制不严格，尤其是天然气中硫化氢含量严重超标。2014年葫芦岛出站方向6公里处发生管道腐蚀减薄开裂事件，目前大连成为中国原油进口的重要港口，但东北部分输油管线腐蚀严重，储运设备的安全问题亟待解决。经过分析，管道输送介质影响内腐蚀的主要因素包括：（1）水及水汽，这是腐蚀发生的必要条件，天然气管道一般输送的为干气，但在温度低、压力高的情况下，天然气具有低的饱和含水率，反之则饱和率就高。在长期的实践与研究中发现，天然气管道运行期间，很难把控进入管道的天然气中水汽含量；（2）管道倾角，在天然气管道中此类型腐蚀最常见，主要发生在特定地段，如四季积水变化的低洼地段。内腐蚀引起的事故通常具有突发性和隐蔽性，一旦发生后果相当严重；（3）CO2、H2S、含水量、细菌、盐类、溶解氧等，此外输送介质中的因相颗粒也会对管道内壁形成一些冲击磨蚀。目前常见的内腐蚀破坏形式有穿孔泄漏、开裂疲劳、大面积溃疡性腐蚀、冲蚀沟槽或爆穿。

3 杂散电流腐蚀

杂散电流腐蚀类似于电化学腐蚀，主要通过土壤而衍生腐蚀，是电磁波发射、电气化铁路、地铁、电车，以接地为回路的非土壤所固有的输配电系统、电解装置等，在其规定的电路中流动的感应电流中有一部分自回路中流入地、水等环境中，自此产生杂散电流，它的局部腐蚀后果相当严重，几个月内就可能导致新建的管道在杂散电流流出的地方穿孔，特别是管道的阳极区、绝缘缺陷处腐蚀破坏更为严重。杂散电流干扰源分为静态和动态两种，静态为管道的阴极保护电流、其他装置的阳极地床等，而动态包括自然干扰源-地电流和人为干扰源-电气化铁路、高压交、直流电力输配线

路等。

3.1 科学检测评价腐蚀状况

经大量研究发现，一般情况下，管道腐蚀属于电化学腐蚀，且多为局部腐蚀。尽管影响管道腐蚀因素多，可从腐蚀起因的角度分为自然环境、介质、杂散电流及其他缺陷等引发的腐蚀。具体情况：首先我们可以应用模糊预测方法科学预测管道腐蚀的主因和次因；其次加强管道腐蚀检测，每一种类型的不同腐蚀形式均有自己的特点，可通过对管道腐蚀部位进行维修与防腐层检测，确定防腐层绝缘性，尽可能避免管道进一步腐蚀及穿孔，减少因管道事故污染环境或经济损失；最后科学研究测评事故风险提前研判，做好应急预案，尽可能减少事故造成的损失。

3.2 针对具体因素腐蚀的防护措施

经长期调查与实践：（1）针对自然因素腐蚀，当前最有效的防腐措施就是应用防腐层加阴极保护，如今阳极技术已经克服阴极保护会对其他没有保护的管道影响，如绝缘法兰，它还能抗杂散电流干扰；（2）针对介质腐蚀，则可通过优选管材、合理规划管网建设、重视日常的安全管理、优化输送工艺、定期清管、科学投注药剂、净化介质等尽可能实行内防等综合防腐措施，避免类似青岛市“11·22”中石化东黄输油管道泄漏爆炸事故再次发生；（3）针对杂散电流腐蚀类型，应重视加强排流管理措施、科学屏蔽、长期监测综合管理，尽量远离杂散电流源，这样多方面防护才能取得更理想的效果；（4）对于其他各种如地面塌陷、材质缺陷等缺陷诱发的腐蚀则需要重点把控管线钢轧过程、运输、施工尤其是焊接等关键施工环节，尽可能避免留下管道腐蚀隐患。

4 结语

综上所述，结合“11·22”东黄输油管道泄漏爆炸事故，笔者认为管道腐蚀防护领域应重点研究的三大内容为：（1）随着地铁、电气等大力投入城市运作，应重视杂散电流的治理经验总结；（2）随着环境污染问题日益加重，管道腐蚀操作缺陷，尤其是就疲劳缺陷的检测应加大研究角度；（3）加大管道法制管理，加强管线徒步巡线的部署，严厉打击打孔盗油行为。总之，面对复杂多样的腐蚀因素，我们必须关注石油管道运输的安全问题，具体管段采取具体的保护措施，更应将腐蚀作为我们首要解决的问题对待，以更好地促进我国石油产业的持续顺利发展。

参考文献

[1] 吴青.浅议油气输送管道腐蚀的原因及防腐蚀措施[J].科技资讯，2008，（9）.

[2] 宋长龙.长输管道外腐蚀控制技术与方法探讨[J].化工管理，2014，（36）.

[3] 赵鑫.油气管道腐蚀的特点及防护措施[J].炼油与化工，2014，（6）.

[4] 刘斌.管道输油过程阴极保护探讨[J].化工管理，2014，（36）.

作者简介：白永军（1984-），男，陕西子长人，陕西延长石油（集团）管道运输公司工程师，研究方向：输油管道。

（责任编辑：黄银芳）