油气集输管道在海洋环境中的腐蚀与防护

舒小桥

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油气集输管道作为海上油、气田输送系统中的重要组成部分，是输送油气最高效、便捷、安全的方式，也是目前应用最广泛的油气运输手段。由于海水的腐蚀性比淡水更强，油气集输管道在海洋环境中更容易被损坏，油气集输管道的防护工作成为相关工作人员的主要工作内容之一，对我国海上油气产业的发展具有重要意义。

1 油气集输管道在海洋环境中存在的腐蚀类型

1.1 内腐蚀类型

1.1.1 由溶解性酸性气体导致的失重腐蚀

二氧化碳和硫化氢是油田开发过程中油田伴生气的重要组成部分，会在运输过程中和油气一起进入集输管道，对油气集输管道造成的腐蚀。二氧化碳和硫化氢气体溶于水对钢铁具有极强的腐蚀性，对低碳钢的腐蚀速度为3.5～6.5mm/ a，最高可达7.8mm/ a，二氧化碳腐蚀效果比较严重。二氧化碳腐蚀会导致腐蚀产物堆积在管道内壁上，使管道内壁变得更加粗糙，导致运输过程中额外消耗很多能量。失重腐蚀会给海上油气田产业带来大量损失，我国东部九个油田各类管道腐蚀穿孔每年接近两万次，更换管道长度累计达500km，每年因腐蚀造成的经济损失超1 亿元[1]。

1.1.2 由硫化氢存在导致的腐蚀开裂

与酸性腐蚀相比，硫化氢造成的腐蚀开裂破坏力更强，是集输管道里常见的危害。在海洋环境中，应力和海水中的特殊介质共同作用在集输管道上导致应力脆断，这种现象与应力的作用有关，故也称为应力腐蚀开裂。在输送油气的过程中，硫化氢的含量超过管道所能承受的临界值会导致应力腐蚀开裂。管道制造过程中，管道所具有的高应力和海水中电化学腐蚀的共同作用是集输管道出现裂纹的主要原因，管道所具有的应力一般造成裂纹，应力和电化学腐蚀的交替作用使裂纹逐渐扩大，最后导致管道断裂。

1.1.3 流体冲蚀

流体冲蚀是一种磨损腐蚀，指腐蚀流体高速冲击管道表面导致金属管道被破坏，是流体的冲击和腐蚀共同导致的结果。流体冲蚀在石油化工行业中广泛存在，是一种非常严重的局部腐蚀，暴露在流体中的设备均会遭到破坏，直接减少设备的使用寿命。流体对管道进行冲刷的过程会促进氧元素到达管道表面，使腐蚀产物和钝化膜脱离管道表面，从而加速腐蚀。流体冲击会给管道施加一个非常大的力，导致管道内部产生磨痕，若不及时进行修复会使新的金属部分裸露在外，使管壁越来越薄，导致油气集输管道彻底毁坏。

1.2 外环境腐蚀类型

1.2.1 电偶腐蚀

海水是一种非常好的电解质，电阻极小。在海水中，电解反应产生的腐蚀效果会变得非常强。海水中金属的电极电位不是一个恒定值，不同金属之间的接触会发生化学反应，加快低电位金属的腐蚀速度，减缓高电位金属的腐蚀速度。在海洋环境中对管道金属进行调整可以有效降低电偶腐蚀的腐蚀速率。

1.2.2 缝隙腐蚀

管道间存在缝隙，缝隙间存在介质，金属会与相应的介质产生反应，导致腐蚀。在全浸状态下的缝隙腐蚀情况最严重，且缝隙腐蚀也会在海洋大气中发生。

1.2.3 点蚀

海水环境中的大量氯离子会在管道金属表面形成点蚀，造成管道被腐蚀。

2 油气集输管道在海洋环境中的防护措施

2.1 外腐蚀的防护措施

2.1.1 合理选材

外腐蚀可以通过合理选材进行预防，钛及镍铝合金的防腐蚀性最好，在建造管道的过程中应适当加入钛及镍铝合金，提升管道的防腐蚀性。

2.1.2 电化学保护法

安装牺牲阳极可以有效防止阴极金属被腐蚀，但是该方法只能在全浸状态下使用。

2.1.3 涂层保护

在钢材上涂抹保护层是有效的防腐措施之一，可以节约材料，且防护性能好。

2.2 内腐蚀的防护措施

2.2.1 使用耐腐蚀材料

使用耐腐蚀材料是提升油气集输管道防腐能力的有效方法。在材料选择的过程中，应充分考虑内腐蚀类型。运输含有硫化氢气体的物质时，相关工作人员应当选择采用抗酸性环境开裂材料，如马氏体不锈钢、铁素体不锈钢等材料。在选择管道建造材料时，应充分考虑材料的经济性，管道在设计年限内的完整性要求较低时，可以使用碳钢制造油气集输管道，并在打造期间加入一些常见的防腐材料或应用一些常见的防腐措施。如果碳钢加上相应的预防措施不能够满足管道的完整性要求，就应当采用满足相应要求的耐腐蚀材料。在选择耐腐蚀材料期间，相关工作人员充分考虑海水中的环境因素以及维修管道期间会对管道造成的影响[2]。

2.2.2 限制流体的流速

在应对流体冲蚀时，相关工作人员应适当降低管道内油气的运输速度，减轻流体对管道的冲击。建设管道时，应考虑流体运输过程中是否夹带一些固体颗粒或流体内是否含有水，如果存在这两种现象，需要在管道的建造中采取相应的保护措施，可以在管道内部涂上相应保护层。

2.2.3 应用缓蚀剂

使用含有表面活性剂的缓蚀剂可以有效防止集输管道被腐蚀，经济性较强，是长距离输油、输气管道中非常有效的防腐措施。

3 结语

油气集输管道的防腐措施非常丰富，但是在应用过程中依旧存在很多问题，且一些防腐措施的效果仍需要时间检验。在开展后续工作的过程中，相关工作人员应努力提高海洋环境中的管道防腐技术，保证我国的还有油气产业稳定发展。