油气管道腐蚀因素分析及防护技术研究

袁兴海

摘要：油田管线防腐问题能够对油田管线的正常运行造成严重不利影响，为了保障油田管线能够持续处于正常的运行状态之中，有必要针对防腐工作开展相应的探讨，并以此为基础对相应的解决措施进行制定和应用。本文介绍了油气管道内外部腐蚀机理，针对不同腐蚀机理提出相应的管道防腐技术。

关键词：油气管道，管线防腐技术 腐蚀机制 防护技术

油田集输管线一般都是金属材料制成的，而油田生产的原油中具有非常多的腐蚀性物质，当其接触到金属管线后，在其表面形成的电位区别较大，进而容易发生氧化反应，使得金属被腐蚀。被腐蚀后的管道其使用性能会逐渐下降，而且使用寿命也会严重缩短。如果腐蚀比较严重，还会使金属管道出现漏电或者开裂等情况，进而使得原油发生泄漏，不仅造成安全事故，使能源造成严重的损失，同时也会为环境带来极大的污染。因此加强对油田集输管线内外防腐技术的研究显得尤为重要。

1 油气管道腐蚀概述

现阶段我国油气企业适用的运输管道材质多位碳钢，为了保障管线的韧性一般采用含碳量较低的钢材，结合我国管线的铺设环境，导致管线腐蚀的诱因较多，但基于腐蚀发生位置和时间主要可以分为两种：（1）由于管线常年埋与地下，受突然中水分、微生物、温度以及人为等因素造成管线表面腐蚀现象的发生;（2）是管线运输的石油、天然气、成品油等物质中，存在较多可以腐蚀钢材的成分，如硫化物等等，最终导致管线内壁发生腐蚀现象。

2 油气集输管线腐蚀机理

2.1 内腐蚀机理

在油气集输当中，油气当中所存在的化学元素也将会在管道内壁产生一系列化学反应，进而导致管道内壁腐蚀情况的发生。

（1）硫化氢腐蚀

当硫化氢遇水时，会因发生水解情况而在水中发生电离，并在一系列反应发生之后使钢铁出现腐蚀情况。同时，其不仅会因此导致化学腐蚀情况的出现，且会因腐蚀产物H2SO4的存在导致出现电化学腐蚀情况，且可能使金属管道因此出现氢脆情况。

（2）二氧化硫腐蚀

当二氧化硫同铁、氧气发生接触时，则会生成硫酸亚铁，而其在水解之后，则会形成游离酸以及氧化物，并在对铁腐蚀进行加快的情况下生成新的硫酸亚铁。以此在反复循环的情况下对管道底部的腐蚀情况产生了加速作用。

（3） 氯离子腐蚀

氯离子的半径较小，穿透力强，易在金属表面形成高浓度，增强导电性，使原电池工作效率更高，并且对电化学腐蚀还有一定的催化作用。氯离子具有吸附性强的特点，腐蚀形式主要表现为点蚀穿孔。

2.2 管道外部腐蚀机理

油气集输管道遭受的外部腐蚀通常是指管道与外部土壤、空气、水等介质接触，发生化学或者电化学作用，导致管道外壁产生局部腐蚀。化学腐蚀一般均匀发生在管壁表面，使得管壁整体变薄，作用过程比较缓慢，对管壁整体破坏力较小。当金属管道浸泡在土壤电解质溶液中，由于管道不同部位接触的溶液离子种类、浓度、温度等有差异，在管道表面形成宏观电池或者局部电池，发生电化学腐蚀。管道表明温度会存在差异，在温度较高的地方形成阳极。电化学腐蚀一般不易发现或识别，对管道破坏力较大，会导致管道穿孔，甚至发生断裂。电化学腐蚀，对管道破坏力较大。

3 油田集输管线防腐技术

3.1防腐涂层防腐技术

通过在油气管道内外壁上增加防腐隔离层，降低管线与腐蚀性物质的直接接触，从而降低腐蚀发生速率，现阶段主要采用三种防腐涂层。（1）有机防腐涂层，该涂层成本低廉，对微生物侵蚀有很高的抵抗能力，但机械性能和稳定性较差，容易受到外力影响;（2）无机防腐涂层，该涂层具有卓越的抗氧化和耐高温腐蚀特点，但制造成本较高;（3）复合材料涂层，如环氧富锌底漆，可以有效环节管线电解现象的发生。

管道内防腐技术，主要是通过向管道内部喷涂防腐涂层的方式，进行腐蚀介质隔离，它的内防腐涂层有环氧耐温涂料、改性环氧涂料、环氧树脂涂料、环氧粉末涂料等。它具有防腐效率高，并且能够减少管道结垢现象，提升水力学效率的优点。但是也存在管道金属的内表面处理难度比较大，在进行内防腐施工过程中容易造成针孔及漏点现象，金属弹性模量与涂层不匹配，从而发生管道产生裂纹等问题。

管道外部防腐的措施中，主要采取的方式就是向管道的外部喷涂防腐保护物质，进而将金属管道表面与土壤中的电解质隔离，加大腐蚀电池回路的电阻，进而使得电化学反应受阻，实现缓解输油管道腐蚀的目的。防腐层的特点主要有防水性强、绝缘性好、化学性质稳定、能够抵御微生物腐蚀、具有耐阴极隔离性强的作用，因此通过防腐层的涂层，能够有效的保护金属管道。同时管线埋入土层时，需要小心、谨慎，并要严格按照施工的标准和要求进行，防止由于施工外力的作用使得管道的保护层遭到破坏。在管线置入土层后，还需要进行细沙土回填，防止回填土中存在较大或者尖利的大石块等杂质对管道的保护层产生破坏。此外，还需要严密监督管线的焊接过程，保证管线焊接质量，最大程度对管线进行保护，防止管线锈蚀，延长管线使用寿命。

3.3缓蚀剂防腐蚀技术

缓蚀剂技术主要应用于管道内侧。采用缓蚀剂可以改变腐蚀金属或合金的表面，抑制原电池反应，减缓反应速度，仅需要少量缓蚀剂的加入，就能够有效减缓腐蚀速度，延长管线使用年限。尽管目前我国已经能够自主生产大部分耐腐蚀材料，但由于技术能力不足，我国管道防腐产品的性能与国外相比仍有一定差距。因此，提高我国防腐涂料的制造工艺，使更多的新技术能够应用于生产性能优良、成本低、寿命长的油气管道防腐材料具有重要意义。

缓蚀剂是一种能够抑制管道内部金属或合金腐蚀的化学药剂，通过改变腐蚀金属表面的状态或者降低腐蚀过程发生的速率，达到保护金属管道内壁的效果。缓蚀剂有无机缓蚀剂和有机缓蚀剂，按电化学作用机理又可分为阴极缓蚀剂、阳极缓蚀劑或混合缓蚀剂。缓蚀剂一般用量较少，使用的效率高，能够有效保护内壁，提高管道使用寿命。缓蚀剂易随介质流动，因此适用于循环或者半循环管路中。

结束语

石油天然气是我国社会发展重要的保障能源之一，集输管线防腐蚀是管道运行的核心。降低腐蚀速度，防止防腐问题的出现，对管道运行、使用具有重要意义，这也是管道防腐技术研究的出发点和落脚点。使我们有能力采取及时有效措施进行预防和控制，尽量降低管线腐蚀程度，减少管线穿孔几率，延长管线的使用寿命，确保油田的正常生产和运行。

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