石油与天然气管道腐蚀防护问题分析

AKRAM ALI

作者简介 ：AKRAM ALI（1992—），男，也门塔伊兹人，博士在读，主要     研究方向为金属材料

摘  要：在石油与天然气管道研究工作中，关于其腐蚀的防护一直是研究的焦点问题，但现阶段常用的防护手段多为防腐层与阴极防护。为此，在文中主要对二者的保护措施展开了相应地阐述，并重点分析了两种保护手段存在的问题，旨在为后续的石油与天然气管道防腐研究提供相应的参考。

关键词：石油与天然气管道;腐蚀防护;问题分析

引言：当前，金属材料所出现的腐蚀问题已然是全世界范围内所出现的共同问题，其在各行各业中都有所存在。依据相关技术部门的统计报告表明，全球每年大约有1/3的金属材料出现了腐蚀现象，并且还导致了巨大金额的经济财产损失和一系列潜在的安全隐患。对此，在文章中笔者主要对石油与天然气管道的2种防腐手段，即防腐层及阴极保护，分别进行了阐述了，并重点总结了这2種方法在实际应用及未来发展中所具有的问题，旨在为后续的相关防腐研究提供一定的参照。

一、石油与天然气管道腐蚀防护的作用及意义

石油与天然气管道腐蚀防护的作用及意义在全球各地的行业生产中，都投入了巨大的人力、财力等用于展开金属防腐的研究[1]。当前，防腐层已然是防范金属发生腐蚀的重要手方法之一。防腐层的优点诸多，例如经济性、使用范围大、便捷等。作为能够延缓金属发生腐蚀的经济手段之一，防腐层的性能主要由其类型、涂层材料与金属基体间的所具有的粘附力及厚度等参数决定。在具体的生产过程中，选用与生产环境相契合的涂层是相当关键的，适宜的防腐层有助于对设备保护延缓腐蚀的发生，不但能够有效延长设备的使用期限，同时还能够保证设备的安全运行。作为石油与天然气管道防腐的第一道防线，防腐层主要功能是为了防止，诸如离子、水等腐蚀因子与石油与天然气管道发生直接性的接触。

二、石油与天然气管道主要保护方式

石油与天然气管道主要保护方式——防腐层在中国，对天然气石油工业的设备保护工作中是最早对防腐层进行研究的，同时也具有着相当高的水平，但是国内的起步相对而言也较晚。而随着经济水平及科技能力的不断提升，防腐层在石油与天然气管道、工业装置以及容器方面也得到了有效的应用，从而使得涂层的类型及性能也正处于不断改进的发展势头当中。

现阶段，国际上在设备上所使用的涂层材料也是 多种多样的，不同的涂层所具有的防腐性也有着很大 的差异性。比如醇酸树脂类涂层，其优点主要有材料 易获得、种类多样、性能优越等，然而其耐腐蚀性能 差;而以往所常用的环氧树脂防腐材料中有着高含量 的有机化合物，易产生严重的环境污染，所以被逐渐 放弃，而水溶性环氧树脂材料，逐渐变成了发展的重 点目标;环氧亚铁材料大部分情况下是作为中间涂层 使用的，张骞等在研究中测试了其耐盐的电化学参 数，结果表明其具有较高的耐蚀性和防腐性[2]。 然而从实际的防腐层检测分析可知，因为在具体 的施工工作中由于机械冲撞、加工等操作会导致金属 表面出现破损以及其他方面的问题，主要是因为腐蚀 性介质会从这些金属表面的破损处逐渐扩散到石油与天然气管道-涂 层的金属表面，从而对涂层与金属界面间所形成的作 用力产生破坏，从而导致防腐层的分离;此外，在涂 层与金属之间所形成缝隙当中，会形成缺氧的密闭环 境从而得到氧分子浓度差的化学电池体系，石油与天然气管道金属 为阳极从而导致水解反应的发生，此电化学体系会造 成界面处出现腐蚀物质累积，从而出现了局部的腐蚀 应力，二者共同造成了防腐层的脱落。

从现场勘探的结果分析可知，与防腐层的老化情 况相对比而言，导致石油与天然气管道防腐失效的关键性原因 就是防腐层脱离。当防腐层出现脱离的情况时，大部 分情况下是因为其自身在进行加工时就存在着不合格的问题，从而使得防腐蚀与石油与天然气管道并未有效的契合，这 种情况下所出现的密闭环境中并不存在腐蚀介质，所以电化学腐蚀未出现[3]。唯有在防腐层出现破损的情况 下，土壤中腐蚀介质的入侵，从而导致防腐层-金属界面的扩散，才会在原电池出现后产生腐蚀现象，特别 是在干湿环境中，所导致的防腐层脱落情况才会越发 严重。

三、石油与天然气管道主要保护方式

石油与天然气管道主要保护方式——阴极保护阴极保护在对的长输石油与天然气管道防腐中具有重要作用，其可以有效避免或缓解防腐层所存在的缺陷而导致的石油与天然气管道腐蚀。但是在超高压电路、电气化铁轨等线路当中阴极保护会对管线的保护系统造成一定程度的干扰，从而导致阴极保护无法正常运行，严重时会造成防腐层的脱落。近几年来，随着社会的不断发展，对于石油天然气等自然资源的需求量与日俱增，多石油与天然气管道并行敷设的情况不断加剧，在石油与天然气管道铺设时间及所属不同的状况下，所导致的并行石油与天然气管道间阴极保护存在着非常严重的相互干扰现象。当阴极保护体系中具有的杂乱电流流入到石油与天然气管道周边的土地时，会形成非常强烈的土地电位差。当石油与天然气管道被迫汲取土地中的电流时，会造成石油与天然气管道电位的负偏移，若电位负偏移过大，则会导致石油与天然气管道发生析氢现象从而导致防腐层的脱落;当石油与天然气管道向土地中释放电流时，则会造成石油与天然气管道的电位发生正偏移，从而极易导致欠保护和管到腐蚀的问题出现。CuiGan等通过BEASY数值模拟软件对不同参数的阴极保护体系所具有的干扰进行了相应的研究，数据证实，在土壤电导率不断增加的情况下，其所具有的干扰会出现降低的现象;而小范围的涂层损伤会集中更多的干扰。

四、结语

防腐层与阴极保护的使用是现阶段石油与天然气管道防腐的主要手段。然而因为杂散电流的存在，导致对该干扰区的阴极保护准则一直有着争议，而且在强烈杂散的电流环境下会烧蚀防腐层，所以还必须加强杂散电流干扰区的石油与天然气管道防腐保护以及相关保护准则的深入探索。

参考文献：

[1] 金光彬 .相邻管线阴极保护系统之间的干扰规律[J].腐蚀与防护，2017（4）.

[2]李丹丹，毕武喜，祁惠爽，等.交叉并行石油与天然气管道阴极保护干扰数值模拟[J].油气储运，2014（3）.

[3]杜艳霞，张国忠，李健.阴极保护电位分布的数值计算[J].中国腐蚀与防护学报，2018（1）.