油气集输管道的腐蚀机理与防腐技术研究

2016-03-14周阳大庆油田有限责任公司第二采油厂规划设计研究所黑龙江大庆163000

化工管理 2016年21期

周阳(大庆油田有限责任公司第二采油厂规划设计研究所,黑龙江　大庆　163000)

油气集输管道的腐蚀机理与防腐技术研究

周阳(大庆油田有限责任公司第二采油厂规划设计研究所,黑龙江大庆163000)

随着现代化建设进程的不断推进，我国对于油气资源的需求量逐渐增大，而油气资源分布不均又给资源的运输带来了巨大的挑战，而油气集输管道能够有效的缓解资源运输困难的现状，是我国经济发展的血脉。但油气输运管道在自然环境下经常出现内、外壁腐蚀，极易引起管道破裂，油气外泄等问题。针对这些问题，文章深入分析了管道腐蚀机制并阐述了主要防腐技术，旨在促进我国油气输运的发展，保证国家的资源安全。

油气集输管道；腐蚀机理；防腐技术

油气集输管道的腐蚀包括管道外壁腐蚀和内壁腐蚀，两种类型的腐蚀虽然最终引起的结果相同，但两种腐蚀的机理有很大的差别，只有对这两种腐蚀机理进行分析研究，才能够根据实际情况采取对应的措施，防止管道腐蚀的发生。

1　油气集输管道的腐蚀机理

1.1管道外壁腐蚀

油气集输管道大多铺设在环境恶劣的环境中，管道外壁与自然环境直接接触，极易发生物理化学反应，进而引起管道外壁的腐蚀。埋地管道的外壁主要腐蚀类型包括宏观电池腐蚀、微电池腐蚀、金属电池腐蚀以及微生物生化腐蚀。通常来讲深层土壤空气含量较低，腐蚀作用应当较为缓慢，但埋地管道的腐蚀程度以及速度都远远超出人们想象。这是因为在管道掩埋施工过程中，氧气大量进入突然，使管道附近土壤形成一个氧气、水分和土壤并存的混合系统，为微生物的繁殖提供了适宜的环境。同时土壤中氧气含量的梯度分布有极易形成电池效应，加速管道外壁的腐蚀。海洋管道的腐蚀机制和埋地管道略有不同，海水中含有大量的电解质，浸泡在电解质溶液中的金属表面的不均匀性，会使管道表面产生电位差，而海水又可以作为导线将电位差不同的金属区域连接起来，形成了原电池，海洋中存在的其他物质还会起到催化剂的效果，加速金属离子化，造成海洋油气集输管道腐蚀。

1.2管道内壁腐蚀

管道内壁的腐蚀和自然环境关系不大，主要在于油气本身的作用。众所周知油气中含有相当比例的硫化氢和二氧化硫，其中硫化氢溶于水并与金属管壁反应，将金属管壁离子化，造成金属内壁的腐蚀，同时当氧气存在时，还会进一步发生次级化学反应产生硫酸继续对金属管壁造成腐蚀。此外；硫化氢反应产生的氢气的积累，极易造成氢脆现象，当管道内氢气的含量过高，就会导致管内气体压强过大，引起管道破裂。而二氧化硫在水中也能和金属管壁发生化学反应，加速管道内壁的腐蚀。除了化学腐蚀外，物理冲击也是造成管道内壁腐蚀的重要原因，油气集输管道中含有砂砾、流体以及气体，形成多项流体，多项流体中气泡以及零碎颗粒对管道内壁的冲击作用，将腐蚀物冲掉，从而对管道形成冲性腐蚀，加速管道内壁腐蚀。

2　油气集输管道的防腐技术研究

油气集输管道对于保障我国的能源安全发挥着重要作用，是国家的生命线。而油气集输管道的腐蚀极大的影响了管道的质量以及使用年限，极易导致管道破裂，产生油气泄露，损害国家和人民的利益、因此针对目前油气集输管道的腐蚀，应当及时采取有效措施，防止管道的腐蚀。

2.1抗外部腐蚀技术

管道外壁腐蚀主要是由于管道外壁与自然环境直接接触，并发生化学反应而造成的，因此提升外部管道抗腐蚀能力应当从隔绝外部管道与自然环境以及减缓化学反应两个角度入手，进行管道抗腐蚀。

2.1.1隔绝外部环境

目前我国油气集输管道外壁抗腐蚀的主要手段是涂抹防腐蚀涂层，这种抗腐蚀的方法效果主要取决于涂层的均匀度以及涂层的质量。因此在选用涂层材料时应当根据油气集输管道铺设地点的自然环境条件，进行涂层产品种类的选择，例如地埋管道和海洋管道使用的抗腐蚀涂层种类就不相同，因此根据实际情况适当选择涂层材料才能有效的将金属管道外壁和腐蚀介质隔绝，起到防腐蚀的作用。另外在进行抗腐蚀涂层涂抹工作时应当严格按照操作指南，确保管道涂层分布均匀。

2.1.2减缓化学反应

无论是地埋管道还是海洋管道，金属发生腐蚀的主要来源于电池反应，而减缓电池反应速率可以采用阴极保护法，即向被腐蚀金属结构物表面施加一个外加电流，被保护结构物成为阴极，从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制，避免或减弱腐蚀的发生［］。减缓了电池反应，管道的腐蚀速率自然也会极大减缓。而且阴极保护技术性价比价高，整个管道一年的阴极保护所花费的费用不超过管道铺设费用的1%，而若不进行阴极保护，管道的平均寿命只有5-10年，因此阴极保护技术具有很好的经济效应。

2.2抗内部腐蚀技术

和抗外部腐蚀过程类似，管道内壁的抗腐蚀也要从减慢化学反应和隔绝反应物质两个角度出发进行管道抗腐蚀。

2.2.1隔绝抗腐蚀

目前管道内壁的化学反应的隔绝主要使用内涂层以及衬里。内涂层和衬里抗腐蚀的机制基本相同，通过在管道内壁和腐蚀物质之间设置一层隔绝层，防止输运物质和管道内壁发生化学反应，从而减缓管道内部的腐蚀，节约管材的维修费用。另外管道的衬里不仅能够隔绝反应物质，还能阻挡多相流体的冲击，起到双重作用。

2.2.2减慢化学反应速率

通过对管道内壁涂抹缓冲剂，减小反应速率常数，降低腐蚀反应的速率以达到减缓腐蚀反应的目的［］。缓冲剂的应用性价比相对较高，具体操作过程也极为简单方便，是目前管道内壁抗腐蚀应用较为广泛的方法。