石油管道工程的防腐机制和技术分析

曹文敏

摘 要：在人类社会科技、经济飞速发展的过程中，往往伴随着对能源的掠夺式采集和消耗，由发展带来的能源短缺问题日益凸显，这一点，在石油资源上得到了明显的表现。为提高该项资源的利用率，充分发挥石油在经济社会发展中的重要作用，我国一直在开展石油管道工程，以高效、低耗的方式进行石油运输。由于对石油的需求量日益增大，以及石油本身的易燃易爆性，都对运输管道的质量、安全性能及相关技术提出了极高的要求。其中，防腐技术更是重中之重。一旦管道被腐蚀，其机械性能、外形的不良改变会直接影响到管道使用寿命，甚至出现管道穿孔、石油泄露，引发严重事故。因此，如何采用科学的方法做好管道防腐，是石油管道工程建设中需要不断探索的课题。本文结合笔者多年工作经验，在大量文献指导下，从石油管道腐蚀原因、防腐的重要性着手，探讨防腐机制和技术，以期指导实际工作。

关键词：石油管道工程;防腐;机制;技术

石油天然气是现代工业社会的生产和运行基础，是现代机器、电力设施的重要驱动能源。石油管道有高效、低耗的特点，投资成本也较低，是石油运输的首选手段。但由于过长的运输距离，复杂的内外部环境，都会影响到管道的承压能力，引起管道腐蚀，威胁道管道使用寿命，诱发石油泄露，给油气生产带来安全隐患，造成巨大的生态灾难和经济损失，不利于工业文明的发展。因此，选择科学合理的方式，对管道加强防腐处理，是十分有必要的。

1 石油管道防腐处理的重要性

我国对油气需求量越来越大，近年来的西气东输工程，使油气管道已成为我国能源发展的重要动脉，并跨出国门，向海外拓展业务。长输管道主要由特殊钢结构组成，多为碳化无缝钢管和螺旋焊缝钢管，一般埋于地下，由于地段和土壤环境的复杂性，外界条件可能会对管道的正常寿命造成不良影响。而石油本身质地粘稠，成分复杂，其内含有的活性硫化物、有机酸等成分均可能对金属材质产生一定的腐蚀作用。当管道被腐蚀后，其材质、外形、色泽和性能都会产生不同程度的变化，缩短使用寿命，提高运输和人力成本。若不能对管道做好防腐处理，可能会造成石油泄露，导致爆管停输，产生环境污染和经济损失。以往的广州原油5.1泄露事故，就是因为管道本身存在的机械损伤，以及之后在使用过程中出现的金属腐蚀，出现防腐层漏铁，引起电流腐蚀，出现管道穿孔，泄露4t原油，使管道停输24h。可以说，管道的防腐质量，是其运营完整性的主要决定因素，加强管道防腐，不仅可延长运营寿命，降低人工成本，还能提高管道质量控制。

2 石油管道腐蚀原因分析

2.1 化学腐蚀

石油管道有埋在地下的，也有高架及在地面上的管道，来运输油气水、化学药剂。由于输送过程中的内部残留物质，以及含硫化氢的介质，在一些特定环境下会发生分解变化，从而和石油管道的金属材料发生理化反应，对管道内壁产生伤害性腐蚀，如氢脆、氢至开裂等现象，尤其在管道连接部位，若原本已存在焊接缺陷，即可能出现裂缝增大、穿孔，石油泄露。而长期置于外界空气、海洋或土壤中，钢材料中的活泼金属成分，会在合适的温、湿度条件下，和空气中的O2产生化学反应，在管道表面形成氧化层，使管道外部出现氧化变性，管道使用强度减弱。

2.2 电化学腐蚀

我国各个地区有着不同的地形环境，在目前西气东输的情况下，石油管道需要穿过大半个中国，经历各种复杂的地理环境，将石油资源运输到需要使用的地区。作为我国工业的大动脉，石油管道延伸到各个地方，不仅有长期埋于地下和土壤接触部分，也有架于空中、置于地面，甚至贯穿于江河湖海间需要长期处于水中。在如此复杂的环境下，由于电解质的变化，会引起管道的电化学腐蚀。土壤成分的不同，各管道系统间存在电位差，引起电荷运动，可能会出现杂电流的干扰和侵害。而长期处于潮湿环境中时，因金属管道表面的吸附作用会引起水膜的产生，出现电化学反应。同时，金属管道中的铁会电解为铁离子进入水膜，向电化学反应中的杂质移动，被氧化成氢氧化铁吸附在管道表面，成为铁锈，逐渐损害管道的外部结构。

2.3 生物腐蚀

土壤中往往含有许多不同种类的真菌和细菌，会群居于某一处。常年埋于土壤中的石油管道，和不同菌类接触的时间长，在土层条件、温度、湿度达到适宜的环境下，真菌和细菌以及其代谢产物会和管道表面的金属产生化学反应，集中腐蚀某一个区域，在管道表面出现大小不一的坑包，导致管道的损害。

3 石油管道防腐机制和技术探讨

3.1 管道材质的选择

根据石油管道运输压力大、使用时间长、所处环境复杂等特点，选择性能优、韧性好的材料，增强耐腐蚀性能。可采用合金的方式进行管道材料的制造，尽可能减缓腐蚀速度。在管道建设的设计方案中，即应该根据线路情况制定材质要求。在具体施工过程中，应制定严格的施工标准并予以落实，以保证焊接质量，降低缺陷的发生率，减少连接部位出现腐蚀的几率。

3.2 涂层外防腐技术

该技术通过在管道上刷涂料，形成一层保护膜，起到将管道和氧气隔绝的作用。和其他类型防腐技术相比，这一技术效果佳、成本低，应用也更广。根据涂料的不同种类可以分为：①无机非金属涂料，如搪瓷、玻璃等，将其涂抹在管道外层，有助于隔绝空气，使金属离子处于稳定状态，避免化学反应，是一种运用较为广泛的防腐涂料;②环氧涂层。制作和调配过程较复杂，但适用性更广，几乎可用于所有所有类型的管材，防腐性也较无机非金属涂料更好;③改性涂层。这一类型的涂料融合纳米技术，较前两者防腐能力更强，还有防水优势，更有利于延长管道寿命。

3.3 阴极防腐技术

该技术的防腐作用是运用加设电流转化石油天然气的电极来实现的，主要用于对于电化学腐蚀的预防上。在易出现电化学腐蚀的管道处加设电流，完成阴极的转化，避免出现金属电离子转移的情况。主要有两种操作手段：①强制电流法，改变周围环境的电位，使管道处于整个环境的阴极，避免电子的损失;②牺牲阳极保护法，将本身有强还原性的金属作为保护极和被保护金属相连，以原电池的原理发生氧化还原反应，消耗掉还原性阴极金属，这样，作为正极的金属就会得到保护。通过上述方法，减少电化学离子的大量产生和转移，以此减少管道被腐蚀的情况。这种方式较为绿色环保，但有一定的限制性，目前仅用于电化学防腐。

3.4 缓冲剂防腐技术

缓冲剂的应用，也是石油管道较常见的方法。既往研究显示，运用缓冲剂后，管道内的细菌含量会减少95%，而且，缓冲剂经济实惠，成本较低，也能发挥较好作用。但这一技术工艺非常复杂，需要根据不同的管道材质和周围环境来选择相应的缓冲剂，在防腐操作前要严格评估管道情况和其可能产生的腐蚀类型，以免出现因缓冲剂选择不合理而导致管道材质加速腐蚀的情况。而且，不少缓冲剂不能独立发挥作用，而应和其他防腐技术相结合，作为辅助性提高防腐作用的技术。

3.5 内部防腐技术

运输介质和石油密度的不同，石油自有各成分组成和比例也不同，都会引起从管道内部出现的腐蚀，所以，在内部涂层防腐也是重要的防腐手段之一。该技术成本低，对技术要求不高，涂层材料较稳定，还能根据外界环境选择涂料，在管道内部涂抹防腐材料，可以削弱内部腐蚀因素。因此，该技术也成为管道防腐中优先采取的防腐技术，有效延长了管道的使用寿命。

总之，随着工业化发展，石油的使用率越来越高。在石油运输中，管道的安全性不容小觑。石油管道工程建设中，需认真分析管道腐蚀的原因，针对性的采取相应防腐措施，可几种措施联合使用，以求达到更好的防腐效果，保证石油运输的安全运行。

参考文献：

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