石油管道腐蚀因素分析及腐蚀防护策略

赵晓隆 王新慧 邹国辉

中国特种设备检测研究院 北京 100029

引言：石油是当前工业生产、生活、军事等领域的重要能源物资，大量的石油资源通过不同渠道运输到使用目的地，其中管道运输是较为稳定和快捷的运输方式，所以我国兴建了大量的长距离输油管道。输油管道能够稳定、持续的提供原油运输，但是管道自身的使用环境大多为地下，潮湿、腐蚀性强的环境导致石油管道比其他管道更容易受到腐蚀作用，腐蚀会缩短管道的使用寿命，并且还会给管道运输带来安全风险。所以需要探讨石油管道受到腐蚀的影响因素，从而采取针对性的防腐蚀措施来保障石油管道的使用安全。

1 石油金属管道腐蚀的基本原理

很多因素都会对金属形成腐蚀，所以金属腐蚀的种类也是很多的。

1.1 化学腐蚀

这种类型的腐蚀通常都是因为管道内的金属部分和其他的一些物质之间产生了化学反应，然后对管道产生了破坏，比较常见的化学腐蚀有气体腐蚀以及非电解质液体腐蚀，前者多是因为在使用比较干燥的气体进行切割或者焊接的时候对金属表面形成的腐蚀，主要就是氧化反应。

1.2 土壤腐蚀

土壤腐蚀管道的途径有多个，主要的方式有以下几种：

对管道的腐蚀有几个方面，其中包括：

（1）土壤内部的组成是非常复杂的，包括常见的气态、固态以及液态的物质，还有其他的一些毛细管性的物质。这些物质中有很多都是具有腐蚀性的，这些物质在和金属接触后就会发生电化学反应，对金属形成腐蚀作用。

（2）在土壤中生长的植物根系可能会损害到埋在土壤内金属管道表面的土层，降低其防腐蚀的性能。

植物根系的扩展引起埋在土壤中金属管道涂层的穿层。

（3）土壤中生存的细菌，有些会产生或酸性、或碱性的物质，在这种酸性、碱性环境下，管道的被腐蚀速度也会加快。

（4）土壤内会形成一些杂散电流，当这些电流经过管道金属的时候就可能会发生电解反应，破坏管道表面的土层，铁离子责备电解，产生管道腐蚀现象。

1.3 应力腐蚀

管道材料的质量是否达标，管道铺设的是否科学合理，都会对管道的抗腐蚀性能产生一定的影响。如果施工后产生了残余应力或者是外加应力，在经受土壤中的各种腐蚀，在两种作用的影响下材料被破坏的情况也就是应力腐蚀。如果应力腐蚀过于严重的话，管道就会出现裂纹，慢慢的还会断裂开来，一旦发生这种问题，其后果是非常严重的，不但会造成严重的经济损失，还会有安全危害，这是影响非常严重的一种管道腐蚀。

2 造成管道腐蚀的主要因素

2.1 管道所处环境

石油管道埋入地下进行石油运输有利于提高运输稳定性，并且避免影响周边居民生活和生产作业等，但是地下环境潮湿、腐蚀性强，很容易对管道产生腐蚀作用，具体对管道的影响有几个几个方面：

首先是土壤中的盐分、腐蚀性元素等会直接对管道外壁产生腐蚀作用，土壤中的液体、气体等也会导致管道外壁发生各种理化作用，进而导致外壁的稳定性下降，出现各种孔洞或者斑驳锈迹。

其次是土壤中的环境相对温湿，所以存在大量的细菌，细菌在活动的过程中会释放出大量的化学物质，这些化学物质会形成酸性环境来腐蚀管道的外壁，进而导致管道受到逐步的侵蚀，严重的甚至会形成大面积的管道外壁脱落。

最后就是地下各种电缆线路产生的电流影响，地下铺设的电缆等会在土壤中产生各种杂乱的电流，这些电流会与管道外壁形成反应，这种反应会加速管道的腐蚀速度。

2.2 管道自身质量

管道自身的质量缺陷是导致管道腐蚀的最主要原因之一，如果能够提升管道质量，则能够显著提升管道防腐蚀效果。

2.2.1 管道材质问题

目前在石油管道中经常使用碳素钢，其通常呈现出微晶的结构，这种结构的抗腐蚀能力较差，是造成管道出现腐蚀问题的主要因素之一。

2.2.2 管道腐蚀防护质量不达标

石油管道深埋地下之前都会全面的覆盖防腐层,其目的就是确保石油运输管道不会在潮湿、酸性大的地下持续受到腐蚀作用，避免腐蚀性环境影响管道的使用性能及寿命。但在实际的作业过程中，经常出现管道防腐蚀工作不按规范落实的情况，导致起不到真正的仿佛是效果。并且在石油运输过程中，间断出现压力因素也会导致管道壁出现变性甚至裂隙，这也会导致防腐层出现破损，这些破损部位就会成为最先被腐蚀的位置。所以当前管道腐蚀的防护效果尚且不能够满足管道运输的需求。

3 阴极保护的腐蚀防护策略

电化学腐蚀是最为常见的石油运输管道腐蚀原因之一，因此采用阴极保护的方式对石油管道而言具有显著的腐蚀防护效果。阴极保护法分为强制电流保护法以及牺牲阳极的阴极保护法两种。强制电流保护法的原理是将待保护金属与外接电源的负极相连接,减缓待保护金属的阴极反应。牺牲阳极的阴极保护法则是通过将待保护金属与活性更强的金属相连接,外接金属作为阳极发生腐蚀反应,进而对作为阴极的待保护金属进行了保护。对于石油管道的腐蚀防护来说,牺牲阳极的阴极保护法因为其所处环境的特殊性和成本的高昂,以及具体操作流程的复杂性,使得在石油管道的腐蚀防护中对其的应用不如强制电流保护法广泛,大多是作为辅助措施发挥其腐蚀防护作用。例如,将锌合金安装在有河流通过的河岸两侧,锌合金就会成为阳极被优先腐蚀，对石油管道就形成了保护。

4 使用缓蚀剂的腐蚀防护策略

在进行管道安装的时候，可以对管道的某些部位添加缓蚀剂，以此来对管道进行腐蚀保护，防止管道内部被腐蚀。缓蚀剂也就是腐蚀抑制剂，这种材料的用量是非常少的，因此使用成本也就显得非常的低，它可以对腐蚀介质中发生的腐蚀反应进行抑制，降低腐蚀的速度。不过，不同的缓蚀剂有着它的适用范围，不是对所有的腐蚀反应都能起作用的，所以，要根据管道所处环境的具体情况对缓蚀剂的种类进行搭配，才可以起到比较好的抵抗腐蚀的作用。

5 对重点部位进行重点防护的腐蚀防护策略

石油管道所处的外界环境多变且复杂,容易发生腐蚀的管道部位也会因外界环境的不同而有所不同。因此在进行对石油管道的腐蚀防护工作时,针对特定环境中石油管道容易发生腐蚀的重点部位,要对其进行重点的防护,比如对于管道的弯头等部位要经常通过喷铀防止其发生腐蚀。

结束语：综上可知，当前全球工业生产与居民生活对石油的需求越来越大，所以必须重视石油管道运输的安全问题，正视当前输油管道存在的腐蚀问题，积极采取防腐蚀的新技术、新措施，从而更好的保障石油运输管道的安全，进而提供更为稳定的石油供应。