油氣儲(chǔ)運(yùn)管道防腐問題研究與分析

【摘要】管道防腐是油氣儲(chǔ)運(yùn)過程中需要重點(diǎn)注意的問題和難題，本文概述了油氣儲(chǔ)運(yùn)管道腐蝕的三方面主要成因，介紹了目前國(guó)內(nèi)油氣儲(chǔ)運(yùn)管道的防腐發(fā)展現(xiàn)狀以及出現(xiàn)的主要問題，并針對(duì)這些問題進(jìn)行了相應(yīng)的分析，提出了幾點(diǎn)對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】油氣儲(chǔ)運(yùn) 防腐 研究 分析

能源是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的源動(dòng)力，關(guān)乎著世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)的興衰。隨著社會(huì)的進(jìn)步，科技的發(fā)展，人們生活水平的提高，人們對(duì)于能源的依賴程度也越來(lái)越高，能源的消耗量也日益增多。目前，各國(guó)都在不斷的加大能源生產(chǎn)或進(jìn)口規(guī)模。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全世界2/3的油氣是通過管道儲(chǔ)存運(yùn)輸?shù)?，因此油氣管道的腐蝕問題直接決定著油氣的運(yùn)輸效率與成本。那么，到底何為腐蝕？金屬材料表面由于受到周圍介質(zhì)的作用而發(fā)生的狀態(tài)變化，從而使金屬材料遭受破壞的現(xiàn)象稱為腐蝕。根據(jù)美國(guó)工業(yè)統(tǒng)計(jì)資料，1990年由于腐蝕造成的直接損失就已經(jīng)達(dá)到近10億美元，可以說在今天這樣一個(gè)以鋼鐵產(chǎn)業(yè)作為支柱產(chǎn)業(yè)的時(shí)代里，腐蝕問題是當(dāng)前最重要的研究課題之一，誰(shuí)掌握了先進(jìn)的防腐技術(shù)就等于為國(guó)家的鋼鐵產(chǎn)能貢獻(xiàn)了十分重要的一份力量。也正是這個(gè)原因，管道防腐問題也成為了時(shí)下最急于突破和解決的課題之一。

1 油氣管道腐蝕成因分析

（1）管道內(nèi)因。管道內(nèi)輸送的油氣本身具有一定的腐蝕性、氧化性，如大部油氣中所含的二氧化硫、二氧化碳、硫化氫等酸性氣體，他們均會(huì)與金屬管壁發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而使油氣管道出現(xiàn)腐蝕的現(xiàn)象。

（2）管道外因。油氣管道會(huì)因外部所處環(huán)境而受到不同程度的腐蝕。例如：管道周圍介質(zhì)會(huì)對(duì)管道進(jìn)行腐蝕，深埋管道中的土壤（尤其以酸性土壤最為嚴(yán)重）以及其中的微生物會(huì)對(duì)管道外壁進(jìn)行腐蝕；架空管道周圍的空氣、風(fēng)沙同樣會(huì)對(duì)管道外壁進(jìn)行腐蝕。管道所處環(huán)境的溫度以及管道內(nèi)溫度同樣會(huì)影響管道壽命，管道溫度主要受鋪設(shè)深度影響，同時(shí)不同地域溫度不同腐蝕速度也是不同，通常情況下溫度越高腐蝕越快。

（3）防腐措施欠缺。防腐措施方面對(duì)管道腐蝕影響最大的是防腐層的失效問題。例如：管道防腐層的脫落或剝離，致使陰極保護(hù)以及防腐層失效，管道出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。另外需要指出的是，管道防腐層的完整性十分重要，一旦防腐層的部分段位出現(xiàn)脫落，將會(huì)影響整體的防腐效果，同時(shí)防腐層將出現(xiàn)穿孔變形破裂等腐蝕現(xiàn)象。

2 國(guó)內(nèi)油氣管道的防腐技術(shù)現(xiàn)狀

（1）防腐層及襯里技術(shù)。油氣管道防腐層技術(shù)主要指在管道內(nèi)壁和流通介質(zhì)之間涂上一層防腐涂層，通過有效阻隔流通介質(zhì)與管道內(nèi)壁的接觸，從而達(dá)到防腐的作用。此種技術(shù)對(duì)于輸送偏酸性的介質(zhì)有顯著地效果，常用的防腐涂層和襯里有石油瀝青、環(huán)氧樹脂、環(huán)氧粉末以及聚氨酯、煤焦油靠瓷漆等。近年來(lái)，隨著我國(guó)像陜京線、澀寧線等線路輸氣管道的鋪設(shè)，管道防腐層技術(shù)得到了很好的應(yīng)用和發(fā)展，尤其以煤焦油烤瓷漆、三層聚乙烯和熔結(jié)環(huán)氧等管道涂覆技術(shù)取得了很大的發(fā)展，已日趨成熟。其中熔結(jié)環(huán)氧粉末涂覆技術(shù)主要應(yīng)用于管道冷彎管的外部，而對(duì)于管徑經(jīng)常變化的管道以及距離較近的站內(nèi)管道，主要采用聚乙烯膠帶纏繞的方式。

（2）電化學(xué)保護(hù)技術(shù)。電化學(xué)保護(hù)技術(shù)主要包括陽(yáng)極保護(hù)和陰極保護(hù)兩種。其中，陽(yáng)極保護(hù)主要指將被保護(hù)的金屬處于穩(wěn)定狀態(tài)而不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而達(dá)到防腐作用，主要通過外加電源或是氧化劑的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)；而陰極保護(hù)主要指在陰極表面形成陰極電流，從而使其表面陰極極化來(lái)達(dá)到防腐的效果。此種方法最早用于船舶防腐，至今已有150年的歷史。1928年第一次用于管道是將金屬腐蝕電池中陰極不受腐蝕而陽(yáng)極受腐蝕的原理應(yīng)用于金屬防腐技術(shù)上。針對(duì)于埋地管道，通常采用陰極保護(hù)與防腐層配合使用進(jìn)行防腐。目前這一技術(shù)國(guó)內(nèi)也較為成熟，已鋪設(shè)里程數(shù)萬(wàn)公里，且效果顯著。利用外施電流或者陽(yáng)極迫使電解液中被保護(hù)金屬表面全部陰極極化，從而達(dá)到防腐蝕的作用。要實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)需要一個(gè)必要的條件：即要具備陽(yáng)極以及相對(duì)應(yīng)陰極，同時(shí)要有土壤或水之類的電介質(zhì)來(lái)形成導(dǎo)電電路。

（3）內(nèi)部防腐技術(shù)。針對(duì)管道內(nèi)所輸送物質(zhì)中含有的如二氧化碳、二氧化硫等腐蝕性介質(zhì)對(duì)管道內(nèi)部的腐蝕，所采取的特殊處理技術(shù)。目前普遍采用的是緩蝕劑防腐。緩蝕劑的防腐機(jī)理或是通過改變被腐蝕的管道金屬表面的狀態(tài)或是通過催化作用，來(lái)改變腐蝕中陽(yáng)極或陰極反應(yīng)的過程，從而使腐蝕過程放緩，腐蝕率下降，從而達(dá)到金屬表面的緩蝕效果。通常緩蝕劑具有用量少、效率高、可多次循環(huán)或半循環(huán)使用等一系列優(yōu)點(diǎn)。國(guó)內(nèi)比較成熟且效果顯著的是西南油氣田分公司研制的管道緩蝕劑，經(jīng)檢測(cè)，此產(chǎn)品能夠有效的抑制管道內(nèi)壁的腐蝕問題。

3 針對(duì)目前我國(guó)防腐技術(shù)的建議

（1）管材和防腐材料的選擇。對(duì)于管材的選擇，主要要求具有較好焊接性、韌性、耐腐蝕性以及較高的強(qiáng)度。對(duì)于防腐材料的選擇，其主要要求要有較強(qiáng)的粘合性、較好的透氣性、較低的透水性、較佳的電絕緣性以及較好的乃土壤腐蝕性以及土壤應(yīng)力。針對(duì)不同的溫度、環(huán)境，對(duì)涂層具體的要求亦不同，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過程中，要特別注意根據(jù)工程實(shí)際情況選擇適宜的防腐材料。

（2）充分借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，充分提高自身技術(shù)水平。雖然目前我國(guó)在輸油輸氣管道防腐技術(shù)方面取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，部分技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平，但這并不意味著國(guó)內(nèi)的管道防腐技術(shù)與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家水平相當(dāng)，恰恰相反，我們還有很長(zhǎng)的路要走，尤其在防腐涂層成本高、質(zhì)量不穩(wěn)定等問題上，更需要學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，使其在未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)一席之地。同時(shí)，要加大科研經(jīng)費(fèi)等各方面的投入，針對(duì)我國(guó)的具體環(huán)境情況，研制出適合國(guó)內(nèi)實(shí)際情況新型防腐技術(shù)。在生產(chǎn)上，加強(qiáng)質(zhì)量管控，對(duì)于一些棘手的腐蝕問題，及時(shí)反饋于科研部門，使其不斷改進(jìn)與完善。最后，加強(qiáng)防腐涂層與陰極電位保護(hù)配合防腐研究，努力提高管道的使用壽命。

4 結(jié)束語(yǔ)

能源問題歷來(lái)是各國(guó)戰(zhàn)略發(fā)展的重要側(cè)重點(diǎn)之一，如何高效、節(jié)能、綠色環(huán)保的獲得能源，一直是各國(guó)間不懈努力、通力合作的的根本出發(fā)點(diǎn)。針對(duì)目前世界范圍內(nèi)油氣資源的儲(chǔ)運(yùn)方式，相信短期內(nèi)仍然以管道輸送為主體，因此這一重任便演變?yōu)槿绾巫畲笙薅鹊慕档凸艿赖妮斔统杀?，提高輸送效率。而管道腐蝕是決定管道使用壽命的關(guān)鍵，自然也就關(guān)乎著管道輸送的陳本與效率。所以，努力提高管道防腐技術(shù)，最大限度地降低腐蝕率，有著極其重要的科研價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

張宗前（1984-），男，于2008年畢業(yè)于承德石油高等?？茖W(xué)校油氣儲(chǔ)運(yùn)專業(yè)，在青海油田采油三廠從事油氣集輸工作。