油田油气管道的腐蚀评估与管理

李树伟

（大庆油田工程公司，黑龙江 大庆163712）

油田油气管道的腐蚀评估与管理

李树伟

（大庆油田工程公司，黑龙江 大庆163712）

本文主要针对油田企业中油气管道腐蚀不断增多，随着管道服役时间的增加腐蚀逐渐加剧，提出了对油田油气管道进行腐蚀等级评估进，采用一系列的评价方法，对管道进行分类，同时针对不同的腐蚀风险，采用不同的管理方式实现油田企业的高效安全运行。

腐蚀；油田；评估；管理

在我国石油天然气工业的发展过程中，油气管道发展迅速，据统计显示：1958-1970年，我国共建设油气输送管道 604.7km，仅占20世纪末国内已建成油气输送管道的 4.2%；1970-1980年，新建油气输送管道达到6195.7km，约占20世纪末原油管道的43.5%[1]；到2002年，中国已建成的油气管道达到了2.6×104km！从日前召开的2016年中国国际管道大会上获悉，尽管由于国际油价低迷等原因，导致近年来全球油气管道的建设步伐有所放缓，而我国的油气管道建设依然发展迅速，预计到“十三五”末，中国长输油气管道的总里程将超过1.6×106km。虽然我国的油气管道建设发展迅速，但是伴随着油气管道的建设过程中出现的各种腐蚀问题直接关系着油气管道的发展，甚至成为困扰油田生产的一个至关重要的因素。油气管线中 90%以上长期埋设于地下，对于长距离管线，其穿越地域广，地形地貌复杂，土壤环境条件千差万别，外部长年累月遭受土壤介质、杂散电流等的作用，极易发生腐蚀；同时，由于管道内部输送的介质性质也千差万别各异，内部油气中经常含有H2S、CO2、Cl-等腐蚀性较强的介质，在内部和外部的因素共同作用下，会造成管道发生腐蚀穿孔、开裂性等事故，轻则造成油气泄露，重者甚至造成严重的人员伤亡事故，不仅造成直接经济损失，而且可能引起爆炸、起火、环境污染等，产生巨大的经济损失。因此，对油田油气管道腐蚀进行评估和管理，确保油气田正常生产，对我国油气工业具有重要的实际意义。

腐蚀是材料（金属材料、非金属材料等）与环境作用下造成材料性能劣化的过程，这就是化学热力学上自发的过程，即埋地油气管道可以和所处的土壤环境之间发生反应，造成管道发生腐蚀。油气管道失效事件中，由于腐蚀导致的事故所占的比例超过40%，特别是埋地管道，甚至有些管道在仅仅投入使用112年后就由于发生腐蚀穿孔，产生油气泄漏的现象。通常情况下，油气管道的腐蚀属于电化学腐蚀，其腐蚀过程主要为[2]：

在酸性溶液中，阴极反应：

在中性溶液中，阴极反应为：

在腐蚀过程中，铁生成氢氧化亚铁，但是氢氧化亚铁是不稳定的，将进一步氧化生成氢氧化铁：

之后，氢氧化铁发生脱水，形成铁锈：

这一过程的主要影响因素有以下几个方面：

（1）化学因素：包括溶解氧、二氧化碳、硫化氢、氯离子以及介质的矿化度等；

（2）物理因素：包括温度、流速、压力、电位差、材料的冶金、土壤环境、微生物等。

近年来，国内的油田已经逐渐开始编制和实施腐蚀管理系统。腐蚀管理系统的应用范围正在逐渐扩大，通过制定完善的防腐工作程序与标准提高油田油气管道的安全可靠性，是保证油田安全生产、系统和装备安全可靠运行具有十分重要的意义，油气管道的防护管理其主要体现在以下几个方面：

1 石油工业的发展要求加强油气管道腐蚀评估与管理

随着我国油田开发进入中后期，作为油田主要设施的油气管道的腐蚀问题日益严峻，据报道，仅1986年一年时间内，大庆油田辖区内管道腐蚀穿孔高达11150次，平均0.57次/(km·a)，更换管道262km，造成了巨大的经济损失[3]。2013年11月22日，山东省青岛市中石化东黄输油管道由于原油泄漏造成爆炸，事故共造成63人遇难，156人受伤，直接经济损失7.5亿元。该管线1986年建成，是东营至黄岛输油管道复线工程，是中国管道实现密闭输送、自动化管理的标志性工程。当年，它的建成，使我国管道建设达到了国际上世纪80年代初期的水平，获得了中国管道设计的最高奖——国家级优秀工程设计金质奖，但是该管道在运行过程中还是发生了灾难性的事故。随着我国石油工业的快速发展，油气管道的服役环境条件越来越苛刻，因此，必须加强油田油气管道的腐蚀评估和管理。

2 为了获得最大的经济效益，要求进一步加强油田油气管道的腐蚀评估和管理

腐蚀造成的经济损失可分为直接损失和间接损失，直接损失包括更换设备和构件、修理费和防腐蚀费用等；间接损失包括停产损失、事故赔偿、腐蚀泄露引起产品的流失、腐蚀产物累积或腐蚀破损引起的效能降低以及腐蚀产物导致的成品质量下降等所造成的损失。间接损失往往大于直接损失，且难以估计。

3 现代科学技术的发展，要求进一步加强腐蚀与防护的评估和管理技术的研究

随着现代工业技术和管理水平的不断提升，尤其是近年来国际油价持续低迷，使国内油田企业的利润持续下滑，甚至个别油田陷入了严重的长期亏损状态，油气设备的腐蚀与防护评估和管理已经成为了一项企业节约成本的重要举措。油田企业腐蚀与防护的评估和管理是一门交叉学科，涉及的学科较多，主要包括材料科学、机械工程、力学、化学、物理、统计学、安全工程、计算机科学以及管理学科等。以上各个学科中最应当重视就是管理学科，往往油气企业会采用一些新技术、新方法来降低管道的腐蚀，但是在管理的改革上，采用的方法较少。

根据大庆油田的腐蚀特点，为了进一步加强防腐技术和管理办法，采用一系列的腐蚀管理程序延长了油田的腐蚀检测周期，有效减少腐蚀对油田造成的影响降低腐蚀造成的各项损失实现油田的长效生产。油田油气管道防护和管理主要包括以下几个方面的内容：

1）管道防腐层的失效机理与失效准则判据研究；

2）管道残余强度评估，其目的主要是确定管道的腐蚀状况，管道腐蚀环境的评定，根据腐蚀环境、管道内介质的运行工况和强度计算方法，计算管道的残余强度；

3）管道剩余寿命的预测，根据管道的腐蚀状态评估以及残余强度计算，筛选出管道容易产生腐蚀破坏的位置，利用数学统计的方法，对腐蚀管道的剩余寿命进行评估；

4）管道腐蚀防护的管理，根据管道残余寿命预测，对管道腐蚀进行评级，在腐蚀风险较高的位置布置腐蚀检测探头，进行在线检测，对腐蚀程度较轻位置采用定期巡检，并且建立腐蚀与防护管理数据库，定期将数据录入到数据库。

4 结论

1）油田企业油气管道的腐蚀防护是一个复杂的系统工程。

2）防腐管理机制的创新是搞好防腐工作的基础能有效提高防腐管理工作的水平。

3）油田的腐蚀中防腐技术和防腐管理的创新具有同样重要的地位。

［1］孙晓宝.油田防腐管道管输规律研究[D].大庆石油学院文，2007．

［2］万得立，朱殿瑞，董家梅.石油管道、储罐的腐蚀及其防护技术[M].石油工业出版社，2000．

［3］胡小芳，韩延亮，盖国胜.同人工神经网络预测天然气管道内腐蚀速率[J].油气储运，2004,28．

［责任编辑：田吉捷］

李树伟（1980—），大庆油田工程公司，工程师。