油气管道腐蚀机理及防护技术分析研究

任俊嘉

摘要：油气集输和输送过程中离不开油气管道，只有保证油气管道安全平稳运行，才能确保油气本身的安全和企业的经济效益。油气储运作为石油工业的重要一环，其运行是否稳定，直接关系到油气输送安全。其中影响油气管道安全平稳运行的一个主要因素就是管道腐蝕。管道的使用寿命和所输油品质量会直接受到油气管道腐蚀的影响，甚至造成管道穿孔泄漏不能使用。因此，对油气管道腐蚀的机理及防护措施进行分析研究，有十分重要的现实意义。

关键词：油气长输管道;腐蚀机理;防护技术

1油气管道腐蚀机理

1.1油气管道腐蚀概述

油气管道主要材质为中低碳钢，在长期的使用过程中，主要发生以下两种腐蚀过程，一种是受土壤环境，温度，雨水，大气等自然条件的影响，以及人为因素的破坏，造成外防腐层剥离破坏，管道遭受外腐蚀，二油气中的杂质及加入的含硫化合物也对天然气管道产生管道内腐蚀，造成管线漏气。

1.2土壤腐蚀

土壤腐蚀是油气管道外部腐蚀的主要诱因。土壤是由固相、液相和气相组成的复杂系统，并有多种微生物伴生。土壤具有不均匀性、胶体性、导电性和多孔性等特性，电化学腐蚀是土壤的对油气管道的主要腐蚀形式。由于输送管道通常跨越的地域较广，涉及不同的土壤类型，导致土壤对管道的腐蚀速度和程度也不尽相同，而腐蚀的不均匀性会加剧管道的腐蚀程度。

1.3空气腐蚀

管线裸露在空气中，与空气中水，氧气，二氧化碳等相互作用，产生的腐蚀就是空气腐蚀。大气中的水蒸气遇到低温的金属管线，会在其表面凝结一层水膜，空气中的氧气，二氧化碳等溶解在水膜中。就像是电池的电解液那样，从而在管道表面产生电化学腐蚀。

1.4细菌腐蚀

细菌腐蚀是油气管道在含有硫酸盐的土壤中的一种腐蚀破坏形式。细菌本身并不腐蚀管道，但随着他们的生长繁殖，消耗了有机质，形成了腐蚀管道的化学环境。最常见的细菌腐蚀是硫酸盐还原菌（SRB）的腐蚀，SRB的主要成分为氢化酶，它能还原土壤中的硫酸盐，使管道发生腐蚀反应形成金属硫化物。

2油气管道腐蚀相关防护对策

2.1管道内腐蚀的相应防护对策

目前，我们通常会采取管道内涂层或者采用非金属材料或者耐腐蚀材料等应对油气管道内腐蚀问题。首先选用合适的管道材料是解决管道腐蚀问题的重要手段。通常会采用机械强度高、耐腐蚀的金属材料作为管材，这主要是因为此类材料应用效果较好。近年来，在耐腐蚀的非金属管材料研究应用方面也取得了很大的进步。如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、氯化聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等适用于含水系统的挤压热塑管应用广泛;非金属管虽然具有质量轻、耐水腐蚀、便于连接和安装，不需要外部防护等优点，但也存在工作温度和工作压力的极限低、管道在运输和安装时容易碰坏、对振动和压力波动的抵抗力较差等缺点。近年来，管道使用内涂层或衬里解决油气管道的腐蚀问题取得了良好的效果。通常使用的有塑料涂层、塑料衬里、水泥衬里和耐腐蚀合金衬里等。

2.2采用特殊材质管道防腐

根据腐蚀因素分析，钢铁材质的管道极易在使用过程中被腐蚀，所以专家提出了采用合金、不锈钢、玻璃钢、复合管等材料，替代钢铁材质，从而缓解管道内腐蚀的速率和发生的频率。其中，复合管材已得到国外广泛的试用，主要有玻璃钢内衬复合管、陶瓷内衬复合管和双金属复合管。该管材具有耐高温、耐磨损、耐冲击、高强度等优势，但价格相对较高，且工艺复杂。

2.3管道外表面敷设涂层

管道外部采用防腐蚀涂层是油气管道常用的防腐蚀措施。防腐涂层使得管道与外部腐蚀介质隔离开来，阻碍管道与周围介质间的化学及电化学反应，已成为防止管道外表面腐蚀的一种有效方式。常用的管道外涂层分为有机涂层、无机涂层和金属涂层等。有机涂层种类繁多、效能高，常用的有机涂层包括石油和煤焦沥青涂层、环氧涂料和聚氨酯涂料类涂层、聚烯烃类涂层等。其中，环氧涂层因其粘结性好、表面光滑、涂层致密度高等突出性能，成为当前油气管道普遍采用的防腐技术。常用的无机涂层包括陶瓷涂层、搪瓷涂层、热喷玻璃涂层、水泥浆涂层等，无机涂层具有不易老化、抗磨、耐腐蚀、耐高温等特点，但是其生产工艺相对复杂、成本较高。金属类涂层有锌、镍、铝及钛涂层等。另外，管道外涂层直接与周围环境接触，需要具有一定的机械强度和良好的粘结性能，避免受到外力破坏时发生脱落。

2.4电化学防腐技术

电化学防腐技术作为一种备用手段，显著提高了抗腐蚀的效率。

①阴极电流保护

外加电流保护增加了管道外部的负电流，并通过极化阴极来抑制腐蚀。由于其对阳极的控制灵活，适用于防腐蚀条件差、电阻高的环境。但外加电流保护费用昂贵，且容易对周围的金属设施产生电磁干扰。

②牺牲阳极保护

牺牲阳极保护，针对外加电流保护的缺陷，旨在牺牲阳极保护管道不受腐蚀。它通过与一些金属连接来极化管道，降低腐蚀速率，从而提供保护电流。牺牲阳极保护是一种不需要电源，操作简单方便的防腐方法。

2.5油气管道腐蚀发育预测

目前，腐蚀预测主要分为获取数据、模型建立、预测及修正等过程。获取数据是指利用现有的检测技术和数据处理手段获取反映管道实际腐蚀情况的信息，包括腐蚀数据、腐蚀缺陷分布等;模型建立是结合管道的实际腐蚀情况，选择合适的方法进行腐蚀发展预测模型的构建;利用模型分析对管道的腐蚀发展趋势进行预测，同时将预测结果与实际检测数据作对比，反馈修正预测模型。科学合理的管道腐蚀评价工作可以为管道的延寿使用提供评估依据，同时为管道的检测和维修提供决策依据，减少油气事故的发生。

结语：

综上所述，油气管道腐蚀严重影响到管道的安全平稳运行以及油气储运安全。油气管道腐蚀的影响因素比较复杂，只有掌握油气管道腐蚀规律才能采取有效应对措施。油气管道腐蚀主要分为土壤腐蚀、海水腐蚀、大气腐蚀等，并以电化学腐蚀为主，腐蚀防护过程中，可采用耐腐蚀材料、内涂层以及阴极保护等方法应对油气管道的内、外腐蚀。

参考文献：

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[2]杨梦薇.油气管道内腐蚀及内防腐研究[J].石化技术，2016（5）：125.

[3]刘龙泽，周可庆，黄树军.试论油气集输管道腐蚀防治及应用[J].化工管理，2018.