输油管道腐蚀机理和防腐工艺

孙洪

摘 要：由于输油管道具有诸多其他运输方式没有的优势，因此，在原油的集中运输中得到了大范围的使用和推广。然而，生态环境是十分复杂的，再加上各种人为因素，输油管道的腐蚀程度十分严重，缩短了管道的使用时间，运输的原油质量也受到重创，还有可能出现原油泄漏的情况，这将对环境带来严重的污染，也是原油企业的一个损失。该文通过对输油管道腐蚀机理和防腐工艺的深入了解和研究，系统全面地阐述了输油管道出现腐蚀现象的原因，并对于输油管道的防腐措施提出一些可行性意见和建议，以期能够对业内人士具有一定的参考价值。

关键词：输油管道 腐蚀机理 防腐工艺 原因分析

中图分类号：TE988 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）03（c）-0042-02

螺旋焊缝钢管，直缝电阻焊钢管以及碳素钢无缝钢管是制作输油管道最常使用的材料，地上架空这种方式使用的范围和几率很小，埋在地底下是绝大多数情况，管道内部以及管道外面比较恶劣的自然条件下，化学、物理反应出现的几率十分高，这就为管道腐蚀埋下了隐患，腐蚀在造成管道自身出现损失的同时，导致管道无法正常继续运输工作，为企业带来了严重的经济损失，系统停输，甚至管道结构被彻底破坏才是最严重的后果，因为这就很有可能造成爆炸，引起可燃物的燃烧，生态环境遭到破坏，以及对环境带来危害等一系列严重后果，在导致经济损失的同时，很有可能会威胁到人们的生命安全。因此，怎样才能避免管道被腐蚀、被破坏是当前必须受到关注的难点，同时也要尽快加大对管道防腐技术的研究工作力度，使管道的使用时间能够更长，原油的运输过程也能够更加安全高效。

1 输油管道的腐蚀机理

1.1 化学腐蚀

化学腐蚀顾名思义就是因化学作用而引起的物体腐烂叫化学腐蚀。空气中的O2、H2S、SO2、Cl2等和没有外包装的金属管道相遇时，在金属的表面上就会生成氧化物、硫化物、氯化物等。通常在温度高的情况下金属会被氧化，温度适中，空气相对干燥时，金属是不会腐蚀的，氧化过程会有脱碳现象出现，还会生成一层氧化皮。另外，对金属管道产生化学腐蚀的还有油品中多种形式的有机硫化物、环烷酸。

1.2 电化学腐蚀

还有一种腐蚀叫做电化学腐蚀，它是管道接触到电解质溶液时，在电化学作用下引起的腐蚀。他们之间是有区别的，引起电化学腐蚀的原因是由于形成原电池。埋地管道与含有水分的大气、土壤和湖泊等都含有水分，接触这些介质中含有灰尘和CO2、SO2、HCl、NaCl等，这些都是不同浓度的电解质溶液，和含有杂质的地埋金属管道相接触，再者铁元素和杂质元素不同的电位，让暴露在这些电解质溶液中的金属管道表面粘着一层薄薄的水膜。由于空气中的酸性介质，水能电离出H+和OH-，溶解的CO2、SO2等气体越多，h的数值也跟着越多。含有H+、OH-、HCO3-、HSO3-等离子的溶液把铁和杂质包围起来，原电池就形成了。身为阳极的铁和阴极的杂质紧紧地贴在一起，引起电化学腐蚀源源不断地发展，进入水膜的铁离子和移向杂质的电子，结合水膜中的Fe3+离子和OH-离子，生成Fe（OH）2，在空气中，Fe（OH）2被O2氧化为Fe（OH）3，Fe（OH）3加上Fe2O3粘在铁上面，铁锈就形成了。

2 管道防腐层检测

要想全面地了解管道会受到什么样的腐蚀威胁，必须要对埋入管道地段的土壤性质，管道周围的腐蚀条件，各种点法保护，以及管道防腐程度诸多方面进行检测。内检测技术还没有得到普遍使用的时候，选频变频法是检测防腐层绝缘电阻率的主要方法，管道的防腐性能时好时坏都可以由绝缘电阻率的检测结果了解到。不把管道挖出来，就能够知道并精确定位哪个地区哪一路段的输油管道老化，或者腐蚀程度比较严重了，同时还能知道管道受腐蚀的程度、长度等，这些信息为防腐层方案的科学制定提供了依据，就可以有目标、有目的地进行管道外防腐层的维修工作，极大程度上保证了管道的安全运输。

3 输油管道的防腐措施

3.1 内腐蚀控制措施

3.1.1 添加缓蚀剂

在众多防腐措施里面，添加防腐剂不仅成本低，而且效果好。当下来看，咪唑啉类的缓蚀剂是人们使用最频繁的防腐剂，同时受到人们青睐的还有复合型缓蚀剂；在管道里面添加适当量的铬，对于延缓金属被二氧化碳腐蚀的速度还是十分有效的；或者在管道里面加一些乙二醇，从而防止生成水合物，也是降低管道内壁腐蚀程度的一项有效措施。

3.1.2 内涂层和衬里保护

原油的类型不同，清洁度也是不一样的，有的原油里面会有微生物以及水分等杂质，这些残留物促使原电池在管道内部的形成，从而造成腐蚀，腐蚀必然会出现锈片，对原油的品质产生不好的影响。涂覆层可以使集体金属和腐蚀性介质之间无法进行直接接触，有效降低了管道内部腐蚀的发生几率，对于管道使用时间的延长发挥着重要的作用。

3.2 外腐蚀控制措施

3.2.1 外涂层

土壤其实是对输油管管道有着一定的腐蚀作用的，而外涂层可以有效地将这两者隔绝开，这一方式对于管道的防腐工作十分有效，具体有下述几个方面。

（1）环氧粉末熔结后可以起到防腐作用，这种方式绝大多数的土壤条件都可以使用，尤其是黏质土壤，需要注意的是水位比较高的地区、沼泽地区以及岩石地段并不适用。

（2）三层PE防腐层。各类土地条件都可以使用这种方法，尤其是一些需要高强度机械，自然环境比较恶劣的地区，比如：碎石土壤、石方段等。

（3）双层环氧粉末防腐层。这种方法我国目前使用的还不是很多，尤其对于一些大口径管线来说，施工经验还不时很成熟。这种方式绝大多数的土壤条件都可以使用，特别是在石方段地区以及定向钻穿越地区，但是其成本比较高，通常只用于特殊的场所。

（4）煤焦油瓷漆防腐层。这种方法比较适合在一些腐蚀程度十分高，或者没有严格的机械强度要求，以及温度环境比较适宜的地区，特别是一些居住着很多生物的沼泽、灌木丛地区、植物郁郁葱葱以及地下水位比较高的地区。

3.2.2 阴极保护

强制电流保护法，以及牺牲阳极保护法是保护阴极十分有效的两种方式。一些口径比较大的运输距离比较远的管道，可以使用强制电流，同时辅以牺牲阳极这两种方式结合来进行保护。阴极电流保护技术在具有电源回路直流电，辅助阳极串联，从而达到保护金属的效果，由此将所保护的金属转化为阴极，同时特别安装的接地器起到连接直流电源的正极作用。

3.2.3 合理设计管道设备

要想降低管道的腐蚀程度，可以从管道的合理设计入手，例如：采用科学的防腐施工措施，管道制造过程中严格把关等，以此来达到降低腐蚀的效果。在建设管道，原油的运输过程中，加大对防腐管理工作的重视程度，这样能够有效地降低管道腐蚀事故的发生率。

综上所述，输油管道在地底下埋的时间越长，可能被腐蚀被破坏的几率也就越大，因为腐蚀是自然界无法改变的规律，那么只有从设计入手，全面地了解和分析管道腐蚀的各方面原因，针对原因进行一系列的防腐措施，并在原油的运输过程中注重对管道的维修和日常保养，最大程度上降低管道的腐蚀破坏程度，延长管道的使用时间，促进企业经济效益的提升。

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