殷洪刚(西南管道兰成渝输油分公司，四川 成都 210000)

0 引言

管道运输是目前我国石油运输的主要方式，具有运输效率高、安全性强、经济效益高等特点。为了将石油产品妥善运输至指定地点，石油管道的铺设通常需要穿越较长距离，且沿途环境复杂。而石油具有易燃、易爆、易扩散等特点，一旦发生管道泄漏，会对沿途环境造成不利影响，威胁周围人员安全，造成严重的经济损失和环境污染。因此，加强对管道腐蚀的防护十分重要。石油管道腐蚀的原因较为复杂，涉及许多影响因素，做好管道腐蚀的防护成为石油化工行业关注的一个重要问题。石油管道相关建设管理单位需明确石油管道腐蚀原因，针对性采取适当的防护策略，以保障石油运输安全与质量，延长管道使用寿命。

1 石油管道腐蚀的原因

石油管道的腐蚀原因主要分为化学腐蚀和电化学腐蚀，与铺设环境、管道材料、温度等各种因素密切相关。

1.1 管道周围外界环境原因

大部分石油管道被铺设在地下，周围土壤环境会对管道造成巨大影响。土壤的成分十分复杂，含有大量水分、二氧化碳、酸碱性盐类物质，还有各种金属离子，易与管道发生离子导电或电化学分解现象，还有各类化学反应，导致管道腐蚀[1]。而土壤中的水分含量、酸碱度、电阻率、温度高低等因素也影响着管道腐蚀速度与程度。一般情况下，土壤环境温度高、湿度高、酸性强或土壤水分交替变换快，都会加快管道材质的各种电化学反应和化学反应，导致腐蚀速度加快。而通常管道铺设得越深，周围土壤温度就越高。管道腐蚀还会受到土壤中各类微生物和周围植物根系的影响，其他杂散电流也会造成干扰，导致电极反应的形成，加重管道的电阻率腐蚀。若管道暴露在空气中，那么管道材料中的某些金属物质接触到空气中的水、二氧化硫等物质，也会出现化学腐蚀和电化学腐蚀。

1.2 管道内部环境原因

石油管道的腐蚀不仅局限于外部，内壁与输送介质的长期接触也会造成管道内部腐蚀。石油管道中的油气本身含有许多氧化性物质，包括水、氧、氯离子等物质和各类有机硫化物。在运输过程中，石油与管材金属接触，易发生一系列化学反应和电化学反应，使金属表面形成各类硫化物之类的化学物质，进而腐蚀管道。此外，管道内含水量、酸碱度高低也会影响内壁腐蚀速度。由于石油管道通常深埋在地下，易受到土壤的挤压，而在输送石油过程中会出现压力的变化，对管道内壁造成损伤，导致内部腐蚀的发生。例如外界压力过大或压力出现循环性波动时，会使管道内壁出现细小裂痕，导致防护涂层产生裂隙，并且会随着管道的持续震动而不断扩大，导致内涂层剥离，对管道的保护作用失效，无法隔绝金属材料与输送介质的接触，甚至在管壁与涂层之间形成良好的腐蚀环境，导致腐蚀加重。管道内部主要引起腐蚀因素有：

(1)硫化氢腐蚀。硫化氢(H2S)是一种溶解度极高的气体，干燥状态下不会对金属管道产生腐蚀，但是在溶于水之后，发生离解并使水体呈酸性，从而对金属产生腐蚀。H2S彻底离解后，得到H+和S2-两种离子，腐蚀机理为：阳极：Fe→Fe2++2e；阴极：2H++2e=H2。研究发现，当石油中硫化氢浓度较低时，腐蚀产物以硫化铁(FeS)为主，它能够附着在金属管道内壁上，形成一层致密的膜，起到保护金属管道的作用，延缓腐蚀进程；当石油中硫化氢浓度较高时，腐蚀产物以二硫化铁(FeS2)、四硫化三铁(Fe3S4)为主，这两种化合物为疏松的层状结构，会进一步加快腐蚀速率。除了硫化氢浓度影响石油管道腐蚀速率外，如果石油管道内壁上出现裂纹，也会为溶液中H+的富集提供良好条件，因此裂缝处腐蚀情况会更加明显。

(2)二氧化碳腐蚀。二氧化碳(CO2)溶于水后，得到呈弱酸性的碳酸，溶液中游离的H+具有极强的氧化性，会促使阳极铁溶解，从而对金属管道产生腐蚀。其腐蚀机理为：阳极：Fe→Fe2++2e；阴极：H++2e-→H2。在pH值相同的情况下，二氧化碳溶于水后形成的碳酸，其腐蚀速率高于盐酸；在相同的溶液中，温度与腐蚀速率呈正相关关系，即温度越高，石油管道腐蚀速率越快。除此之外，二氧化碳还能与硫化氢产生协同腐蚀，当石油管道内同时存在两种气体时，腐蚀速率会进一步加快。

(3)空泡腐蚀。在石油管道内，当石油以较快速度流动时，在管道表面会产生若干涡流，在发生涡流处有不同数量的气泡快速生成、破灭，瞬间破裂的气泡会产生冲击力，长此以往就会在管道表面出现磨蚀痕迹，这种现象称为空泡腐蚀。在腐蚀现象出现的早期，多以管道内壁出现蜂窝或裂纹为主，随着腐蚀的加重，零散分布的空洞、裂缝会不断扩大并连接成片，最终形成气蚀断裂。影响空泡腐蚀速率的有多种因素，其中又以流体含气量影响最大。含气量越高的情况下，石油撞击管道内壁产生的气泡数量也会越多，从而使得腐蚀范围更广、腐蚀速度更快。

1.3 管道自身质量原因

石油管道发生腐蚀与其自身质量因素有着密不可分的关系，不同管道材料的抗腐蚀能力不同。例如某些金属材料因为自身微晶结构和化学成分特点，会与特定介质产生电化学反应与化学反应，导致管道壁腐蚀。即便是同一材质，材料本身质量是否合格达标也会严重影响管道抗腐蚀能力。例如：若钢材质中微晶结构的细度未达到合格标准，会影响其稳定性，使其更容易受到外界因素的影响，产生腐蚀。除了外界环境和自身材质的影响之外，施工质量也是影响着管道腐蚀速度与程度的重要原因。若管道安装施工时工人施工方法不当，未充分做好防腐措施，或是因为专业能力和操作熟练度不足导致出现安装失误，都会影响施工质量，加快管道腐蚀速度。

2 石油管道腐蚀的防护策略

2.1 加强对电化学腐蚀的防护

电化学反应是导致石油管道发生腐蚀的主要原因，想要做好管道腐蚀防护工作，必须对此予以重视。目前我国主要采取阴极保护法对石油管道进行电蚀防护，通过外接电源或外接其他活性更强的金属，可向石油管道提供保护电流，减少被保护金属的阴极反应，从而做到减缓管道腐蚀的效果。目前应用较为广泛的阴极保护方法为强制电流保护法，是将被保护金属与外接电源的负极相连，达到减少阴极反应的作用，具有成本小、操作相对简单的优势，但在实际应用中应注意安装排流设备[2]。

此外还有一种牺牲阳极保护方法，将被保护金属与活性更强的金属相连接，以外接金属作为阳极承受腐蚀反应，从而达到保护阴极的作用[3]。例如在石油管道外连接活性更强的锌合金，以锌合金作为阳极发生腐蚀反应，从而达到保护管道的效果。但此种方法操作复杂，成本高昂，设计方案时对参数准确性要求十分严格，通常只用在河岸两侧之类的特殊环境中进行重点防护，难以大范围应用。除了技术防护外，在管道铺设过程中也需注意与周边工程做好协调工作，避开大型电力设施和地下电网，减少空气和土壤中杂散电流对石油管道的影响，从而达到减缓电化学腐蚀的效果。

2.2 对重点部位进行重点防护

石油管道铺设需要穿过田野、村庄、道路、工业区、河流等各种区域，穿越距离长，且环境十分复杂多变，管道不同节段的温度、湿度、土壤情况均有所不同。在做腐蚀防护工作时，应做到具体情况具体分析，对于部分更容易发生腐蚀反应的特殊环境和管道中容易被腐蚀的特殊部位，都应进行重点防护。首先应做好前期勘测工作，在管道铺设前充分了解铺设区域的土壤环境、水文情况、地下电网情况以及是否存在大型电力设施等，制定适宜的腐蚀防护方案，为管道防腐工作的开展做好前期准备。铺设时尽量避开河流、地下电网、高压输电线等区域，在管道周围设置安全区域，减少外界因素对石油管道的影响。依据管道铺设环境的不同针对性选择不同的腐蚀防护技术，例如：对于必须要经过河流、沼泽等含水量高的区域的管道节段，可适当增加防腐成本，采取更全面、有效的防护措施；对管道弯头之类更容易腐蚀的部位进行喷铀防腐，从而保障石油管道正常运输。

2.3 做好石油管道的涂层处理

涂层保护的原理是通过在石油管道壁上覆盖防腐涂料，将管道与外界环境隔离开，减少管材中金属与外界各种影响因素的接触，达到减少腐蚀的效果。这种技术目前广泛应用于石油管道防腐工作中，常用的涂料类型有煤焦油瓷漆、熔结环氧粉末、3层PE等。在实际应用中，需依据管道铺设环境选择适宜的涂层材料和涂覆工艺，以保障防护效果。

选择涂料类型时，应当依据管道材料、土壤环境的不同，综合考虑涂料的介电性能、化学性能、物理性能等，确保涂料对管道材料具有强粘合力与附着力，并且可耐受各类化学物质的腐蚀，能够适应温度、湿度变化，保障其化学性能和物理性能的稳定。例如：对于土壤腐蚀性强、湿度高的区域，可采用憎水性、抗水性更强的3层PE涂料；若管道周围环境温度较高，则可采用具有更强耐温性能的熔结环氧粉末进行涂覆，减少温度变化对管道腐蚀的影响。涂覆工艺包括管道材料表面处理工艺、涂料喷涂工艺、涂料加速固化工艺、连接端部处理工艺等，不同工艺会对涂层保护的效果产生重要影响，需依据管道材料和实际需求进行合理选择，并对材料表面进行充分的预处理，做好管道预热，从而提高管道涂层的固化性和耐损伤性。

2.4 加强内防腐技术的应用

为了减少油气运输过程中对管道的腐蚀，应加强内防腐技术的应用。目前我国常用的内防腐技术包括涂覆内涂层、涂抹腐蚀抑制剂等。内涂层技术应用于管道防腐已经有几十年历史，涂料和工艺日趋成熟，常用内涂层包括环氧酚醛、尼龙、聚氨酯等，在实际应用中应依据具体情况进行合理选择。腐蚀抑制剂则主要有吗啉类、胺类、有机磷酸盐类等，通过在管壁上涂抹腐蚀抑制剂，可抑制管道材料与外界各种介质的化学反应、电化学反应，达到减缓管道腐蚀的效果。这种方法操作简单，腐蚀抑制剂用量小，成本相对低廉，但不同金属材料需要不同类型的腐蚀抑制剂，并且各种相关工艺较为复杂，腐蚀抑制剂的注入周期、注入量、注入方式的不同也会影响防腐效果。实际使用时需依据石油管道材质进行科学的选择，若管材的金属成分复杂，更需要将不同腐蚀抑制剂进行配合使用，从而保障其防腐效果。

2.5 加强对管道质量的控制与维护

为了减少人为因素对石油管道防腐蚀效果的影响，需加强对施工过程的监督，规范各项防护措施的施工流程和操作方法，应制定严格的监督管理制度，明确工程建设中的各项质量要求，建立防腐蚀设备质量评估标准，从而确保施工质量合格，保障各项防腐蚀设备能够正常运行。在铺设管道前，应对材料购买工作进行严格把关，保障石油管道建设中所用的各类材料均质量合格。相关部门还需重视石油管道的维护，定期对各种防腐蚀设备进行检查、维修和更新，及时引进先进的管道检测技术，包括腐蚀层检测、管道本体检测、土壤环境检测等，帮助管道维护人员全面掌握管道运行情况和腐蚀情况。同时，应加强对人员的管理与培训，增强员工责任意识，提高其操作技术，并合理分配工作任务，确保操作者具有足够的专业能力和熟练的操作经验，实现优质的石油管道管理和防腐蚀目标。

3 结语

工业的高速发展拉动了我国对石油资源越来越高的需求，为了保障石油运输的安全性，提高运输效率与经济效益，需要对管道进行高质量的维护，做好管道腐蚀防护工作。石油管道的腐蚀原因复杂，与管道外部环境、运输介质等因素都有重要关系，在实际操作过程中，应依据具体情况选择适宜的防护措施，加强对电化学腐蚀的防护、对重点部位进行重点防护、做好石油管道的涂层处理、加强内防腐技术的应用、加强施工质量控制等措施，积极开拓创新，努力开发更加成熟、完善的防腐措施，提高我国石油管道管理与维护水平。