李崇娟

（大庆油田有限责任公司储运销售分公司，黑龙江大庆 163000）

0 引言

管线的输送方式有着诸多优点，因而输送的媒介也日益多样化，管网规模也不断增大，因腐蚀导致的泄漏事件也屡见不鲜。在石油和天然气的输送过程中，由于存在大量的内部腐蚀现象，会导致损失大量的经济利益和石油输送的效益。在此背景下，国内外对石油天然气集输管线的内壁腐蚀技术进行了深入探讨。

1 油气管线运输概述

石油天然气的收集管道大致可划分为原油输送管道和成品管道两大类。由于经济发展的需求，到2015 年国内石油和石油输送管线都由石油输送和燃气输送两部分组成。目前，全国已形成了贯通东西、南、北的天然气管线输送网。从某种程度上讲，石油天然气的集输管道的安全性问题已经引起了有关部门的高度关注。

根据美国有关资料，石油天然气集输管失效的主要因素有集输管内部腐蚀、集输管材料和焊接接头失效、设备故障等，占到故障原因的25%，而管线的侵蚀则有18%。随着中国天然气集输管线新架设，管线的失效效率低于美国，但是管线的侵蚀状况依然不容乐观。

在油气集输管道中输送的媒质具有相当高的温度，而在集输管道中输送的物料通常是气、水、烃类和固体。由于我国石油天然气集输管道在高温、高压、输送介质的情况下，集输管道内部的温差也很大，从而使集输管道的内部防腐性能恶化。

由于集输管道输送的媒质中含有含水、H2S（硫化氢）、CO2（二氧化碳）等物质，加之长期服役的集输管道的防腐涂层品质较低，有的还未进行阴极防护。在高温度、高压力的输送条件下，由于天然气集输管道的穿孔速率过大，往往会导致输送媒介的泄漏。

2 油气管线运输腐蚀机理

由于石油和天然气中含有H2S、CO2、凝析油、地层水等，这些气体会侵蚀管道，从而引起天然气的泄漏即石油和天然气的泄漏。此外，由于各区域的特点存在差异性，所含的各种杂质在各方面都会产生不同程度的侵蚀，这就需要有关部门对其进行针对性的防腐处理。通常情况下石油和天然气是多相流动的混合体，在输送过程中，更有可能导致管道的破坏，从而加重了管道的侵蚀。为了确保石油天然气的安全和稳定，石油天然气的铺设、安装和维护是石油天然气的关键。

由于土壤的酸碱性、含水量、氯离子含量等因素的不同，会使输送管道产生离子偏差，进而引起电化学的问题。由于管线中存在大量的石油和天然气，所以为了保持管道内部的平滑，可以对其进行表面的涂层，但是由于石油和天然气的侵蚀或管线的外部零件损坏，导致涂层脱落，从而导致防腐的效果受到一定限制。

管道内部结构比较复杂，其主体材料为金属材料，辅以非金属材料，由管子制造人员焊接、加固，形成一个严密的结构。然而，由于工艺方面的问题或施工人员的疏忽，会导致气孔、螺母紧压面、法兰连接面等部位出现裂缝，而且在不同的土壤环境中，SRB（Sulfate-Reducing Bacteria，硫酸盐还原菌）会吸收或电化学侵蚀，从而导致裂缝部位受到侵蚀，从而导致管线的锈蚀。

在石油和天然气的运输中，由于受到腐蚀介质和拉应力等多种因素的作用，从而引起管线的腐蚀和断裂。

3 油气集输管线腐蚀检测技术的应用

在钢管外部的腐蚀监测中，应用较为广泛的方法有皮尔逊法、多频管电流法、直流梯度法、频率变换法、频率选取法等。

首先，在对某一管道进行检验前，应充分了解有关管线的运行状态和性能特点，同时应重视各种技术的优点和缺点，以便制订更加科学、合理的腐蚀试验计划。外防腐检测的过程分为预评价、间接检测、直接检测和全面评价四大部分。目前皮尔逊技术是常用的一种检测技术，它可以对管线表面的各种缺陷进行准确定位，优点是探测速度快，但是抗干扰能力差，而且缺乏一个清晰、切实可行的规范。

多频率管线采用的是电流法进行石油天然气管线的远距离检测，当管线所处地域地势较为复杂的情况下，检测机构常选用这种方式，能较为准确、及时地发现泄漏较为频繁的区域。

针对油气管线的特点，应采用科学的内壁腐蚀探测技术，对其进行内壁的探测。例如，导式超声探测技术可以更快速、准确地探测到更远处的管线，但是超声探测中的回声有一定死角，会对探测精度产生不利的影响。利用X 线数码影像技术对管线内部进行探伤，通常可以取得很高的检出率，从而得到有关管线的详细资料，但是它对管线尺寸要求高，而且如果离得过长则很难准确定位出有腐蚀的部位。另外，通过超声扫描，可以精确地探测到最小的管壁厚度，从而判断出特定的腐蚀区域和深度。

4 油气集输管道内防腐技术

4.1 耐腐蚀材料的使用

石油天然气集输管道中常用的抗腐蚀性介质主要有两种，分别为抗腐蚀性的金属和抗腐蚀性的非金属。

（1）抗腐蚀性的金属。以往使用的是碳钢和低合金钢等抗腐蚀性的金属。但是，由于集输管道内部的环境日益恶劣，常规的抗腐蚀性材料已无法适应其对管道的抗腐蚀性要求。所以，在集输管道材料中，应选用高防腐的材料，目前常用的是316L 不锈钢和2205 型不锈钢。这种金属材料的主要特征是抗腐蚀、机械性能、加工性能和焊接性能良好，利用这种材料制作石油天然气的集输管道可以从根本上解决管道的腐蚀问题，为管道的安全提供保障。但是，用耐蚀性的金属制造石油和天然气的集输管道也有许多不足之处，如耐热金属的造价偏高且投入较大。

（2）抗腐蚀性的非金属材料。在石油天然气管道中使用最多的是聚合物，产品有玻璃管、合金管、复合管、钢结构管等。不同的非金属材料都有其优点和不足之处，如FRP（Fiber Reinforced Polymer/Plastics，纤维增强复合材料）和塑料制管材，适用于含CO2和H2S 的腐蚀性气体环境。采用非金属材料制成的集输管道，其内部表面平滑，输送气体时阻力较低，集输管道内部也不容易产生污物。在实际应用过程中，非金属材料具有很好的耐腐蚀性，但是由于管线接头容易发生断裂、泄漏和高温等原因，造成集输管线的收缩和变形。

4.2 内层镀锌工艺

（1）采用内部涂层技术。采用内部涂层技术可有效地处理集输管道的内部腐蚀问题。常见的涂料类型有聚乙烯、富锌、环氧树脂等，这些涂料的机械和耐化学腐蚀特性良好，采用内涂法可以使集输管道表面平滑，减少输送时的阻力。为增强内部涂料的抗腐蚀性能，美国采用了各种不同的混合料。

（2）内衬工艺。为了减少集输管道的安装费用，通常采取混凝土内衬、塑料、橡胶和陶瓷衬里等方法。例如，普通的混凝土沙浆，采用不同的施工方法，将混合好的混凝土浆料一次一次地涂抹于集输管道中，并进行后期的维护，从而在集输管道内部形成一层高强度的内覆层。通过采用胶粘剂涂料，将输送媒介与集输管道分离开来，可以防止管道的腐蚀。但在实践中，由于其活性组份经常与输送媒介产生化学作用，造成其内部的受力增大，且随著寿命的延长，其外壳很易龟裂脱落，影响其保护效果。在实际的集输管道中，还使用到陶瓷内衬。它是采用高温合成工艺，将陶瓷与集输管道的内壁紧密结合，耐磨特性更好。

4.3 化学灭菌技术

在集输管道的敷设中，通常会在集输管道中添加缓蚀剂，以降低对金属和合金的腐蚀，从而提高集输管道的寿命。在实际使用中，依据输送的媒介种类经反复的筛选，最终选定具有良好的防腐蚀性能和经济性的实用性能。

国内目前石油天然气集输管道中普遍采用的是咪唑啉、有机胺等化学腐蚀试剂，具有用量少、操作简单、见效快等优点。由于化学腐蚀工艺不需专门的机械，所以在集输管道的施工中大量应用。

5 油气输送管道的有效防腐措施

5.1 管线的压力计算

在石油天然气管线的布置方案中，应综合考虑当地地形地貌、河流分布、气候、线路布置、线路布置等因素，并充分搜集有关数据，对管线的布置进行科学的设计，以保证管线与这些因素之间的相互独立。其次，要严格控制管材的材料，员工要合理选用管材。为要解决管路自身的问题，必须对各种管径的管子进行内部试验，确定管子的转点架空和法兰盘连接状态，从而消除应力，防止设计不当造成的损伤。

5.2 外防腐复合涂料

在石油和天然气的收集和安装完成后，要对管线表面进行科学的油漆和防腐蚀处理，并在表面喷涂防锈漆和磁粉涂料。而项目本身也是完成了，所以在涂上了防锈涂料，然后用聚乙烯胶将其包裹起来，避免了电化学的侵蚀，然后在上面涂上了一种石油沥青，这样就可以降低SRB 菌和其他生物对人体的危害。

5.3 增补阻垢物

对于内部防锈，可以安装时在钢管涂上一层涂层，但由于石油和管道表面的机械损伤，涂层容易掉落，所以要确保定期清洗、定期添加缓蚀液，使钢管的耐蚀性得到最大限度的改善。但是，由于缓蚀材料的使用成本很高，因此需要将其与管道清管以及其他养护方法相配合使用，从而达到更好的经济效益。

5.4 阳极法

为了解决区域内的电化学侵蚀问题，必须设置相应的保护站点和保护桩，特别是在江河或电气化铁道跨线时，要特别注意防止电化学侵蚀。目前，在管线防腐蚀中采用大量的阴极防护技术，它的效果好、经济性好、维护方便，并且易与其他防腐蚀方法结合应用。

6 结束语

在石油天然气管道中，应着重研究石油天然气管道的腐蚀监测技术和防腐蚀对策。通过加强管道应力计算、复合涂层外防腐、适当添加缓蚀剂、采用阴极防护等方法来保证管道防腐，从而保证管道的防腐能力和管道安全。