陰極保護(hù)和緩蝕劑在油氣管道防腐中的應(yīng)用

靳紅利馬建鑫

（1.中國(guó)石油大學(xué)（北京）重質(zhì)油國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京102249 2.中國(guó)石化管道儲(chǔ)運(yùn)有限公司，山東聊城252000）

陰極保護(hù)和緩蝕劑在油氣管道防腐中的應(yīng)用

靳紅利1馬建鑫2

（1.中國(guó)石油大學(xué)（北京）重質(zhì)油國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京102249 2.中國(guó)石化管道儲(chǔ)運(yùn)有限公司，山東聊城252000）

近年來(lái)，隨著高科技的不斷發(fā)展，我國(guó)的社會(huì)生產(chǎn)力有了進(jìn)一步提高。而油氣管道作為我國(guó)的核心工程之一，它在工作的過(guò)程當(dāng)中卻出現(xiàn)了嚴(yán)重腐蝕的現(xiàn)象。這不僅嚴(yán)重影響油氣管道的運(yùn)行效率，還大大提高了油氣管道企業(yè)的投資成本。于是，為了有效地防止油氣管道腐蝕，將陰極保護(hù)技術(shù)和緩蝕劑合理地應(yīng)用在油氣管道當(dāng)中的研究是極其重要的。因此，本文將對(duì)陰極保護(hù)和緩蝕劑在油氣管道防腐中的應(yīng)用進(jìn)行深入的分析與探究。

緩蝕劑；油氣管道；陰極保護(hù)

一、簡(jiǎn)析緩蝕劑

緩蝕劑也叫做“腐蝕抑制劑”，當(dāng)它以適當(dāng)?shù)臐舛群托问酱嬖谟诃h(huán)境當(dāng)中的時(shí)候，可以有效地防止或者是減慢材料腐蝕的化學(xué)物質(zhì)或復(fù)合物，它通常用在中性介質(zhì)，比如：鍋爐用水、循環(huán)冷卻水等等；酸性介質(zhì)，比如：除鍋垢的鹽酸、電鍍前鍍件除銹用的酸浸容易等；以及氣體介質(zhì)，比如：氣相緩蝕劑等當(dāng)中。

緩蝕劑的分類方式有很多，比如：

1.按照化學(xué)成分分類，可以將緩蝕劑分為：無(wú)機(jī)緩蝕劑、聚合物類緩蝕劑以及有機(jī)緩蝕劑。

2.按照控制部位分類，可以將緩蝕劑分為：陽(yáng)極型緩蝕劑、陰極型緩蝕劑以及混合型緩蝕劑。

二、試析導(dǎo)致油氣管道出現(xiàn)腐蝕的因素

目前，因油氣管道的特殊性，導(dǎo)致它在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，因各種各樣的因素出現(xiàn)了嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象。因此，現(xiàn)對(duì)這些造成油氣管道出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象的因素進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析和探究：

1.二氧化硫

由于原油中硫的成分越來(lái)越高，使得油氣管道內(nèi)出現(xiàn)了較多的硫沉淀化合物，再加之油氣管道底部的二氧化硫會(huì)和油氣管道材質(zhì)中的鐵元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硫酸亞鐵化合物，該化合物又會(huì)水解成為游離酸以及其氧化物。同時(shí)游離酸也會(huì)和油氣管道中的鐵元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成新的硫酸亞鐵。此時(shí)，硫酸亞鐵又會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)。從而直接加重油氣管道的腐蝕程度。

2.氧氣

原油里面通常都會(huì)包含水和氧氣，眾所周知，氧氣會(huì)和水中的輕負(fù)離子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氫氧根離子，而氫氧根離子也會(huì)和油氣管道材質(zhì)中的鐵元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而讓管道出現(xiàn)了腐蝕的現(xiàn)象。

三、探析陰極保護(hù)和緩蝕劑在油氣管道防腐中的應(yīng)用

1.陰極保護(hù)的原理

當(dāng)油氣管道材質(zhì)中的鐵元素處于電解質(zhì)溶液當(dāng)中的時(shí)候，由于它表面存在著電化學(xué)的不均勻性，從而形成一個(gè)腐蝕原電池。該原電池當(dāng)中的陽(yáng)極會(huì)發(fā)生腐蝕，放出電子，同時(shí)鐵離子進(jìn)入電解質(zhì)溶液當(dāng)中。陰極發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)，析出氫氣以及鐵的化合物，但是鐵元素本身是不會(huì)發(fā)生腐蝕的。因此，為有效地防止油氣管道發(fā)生腐蝕，就可以利用某一種緩蝕劑，讓鐵元素的表面都處于陰極狀態(tài)，從而讓其抑制原電池陽(yáng)極上的鐵元素釋放出電子。

2.我國(guó)油氣管道陰極保護(hù)防腐的現(xiàn)狀

目前，在油氣管道當(dāng)中，最為常見(jiàn)的一種防腐技術(shù)是：強(qiáng)制電流陰極保護(hù)技術(shù)。它的工作原理是：在油氣管道的回路當(dāng)中接入一個(gè)直流電源，借助電源的陽(yáng)極，把直流電通入油氣管道的金屬表面，進(jìn)而使被保護(hù)的金屬變成陰極，同時(shí)對(duì)該金屬進(jìn)行有效地保護(hù)。

但是，這種陰極保護(hù)的技術(shù)卻存在著許多的缺點(diǎn)，比如：

（1）投資成本比較高，且在回路中接入的是一個(gè)電源，所以在回路實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程當(dāng)中，油氣管道企業(yè)還必需要承擔(dān)起較高的電費(fèi)。

（2）需要構(gòu)建一個(gè)專業(yè)的維護(hù)管理團(tuán)隊(duì)，以確保電路運(yùn)行的安全性。因此，為了降低油氣管道的運(yùn)行成本，也為了能夠在保證安全的情況下，對(duì)油氣管道進(jìn)行防腐的同時(shí)結(jié)合其他有效的防腐技術(shù)比如緩蝕劑。

3.緩蝕劑在油氣管道中的應(yīng)用

目前，由于我國(guó)大多數(shù)管道腐蝕原因是H2SCO2和Cl-的存在，目前陰極型緩蝕劑和混合型緩蝕劑應(yīng)用較廣泛。

（1）陰極型緩蝕劑的應(yīng)用

所謂的“陰極型緩蝕劑”，也就是：抑制電化學(xué)陰極反應(yīng)的一種化學(xué)藥劑，它包括：鋅的碳酸鹽、磷酸鹽等等。陰極型緩蝕劑在油氣管道中實(shí)現(xiàn)的原理是：與油氣管道中的水或者是鐵元素表面的陰極區(qū)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，讓形成的沉淀化合物逐漸變?yōu)橐粚颖∧ぃS著緩蝕劑不斷的在陰極區(qū)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種薄膜的厚度就會(huì)慢慢增加。當(dāng)膜的厚度達(dá)到一定程度的時(shí)候，就會(huì)阻擋陰極釋放出電子，從而防止管道腐蝕。

例如：陜西省油氣管道企業(yè)在對(duì)管道進(jìn)行防腐的過(guò)程當(dāng)中，就將碳酸氫鹽這種陰極型的緩蝕劑藥物應(yīng)用了進(jìn)來(lái)。在利用碳酸氫鹽對(duì)油氣管道進(jìn)行防腐之后，該企業(yè)油氣管道的腐蝕率降低了30%?？梢?jiàn)，陰極型緩蝕劑的效能是非常高的。

（2）混合型緩蝕劑的應(yīng)用

混合型緩蝕劑具有一定的活性，且分子當(dāng)中還存在著兩種性質(zhì)相反的極性基團(tuán)，能夠吸附在油氣管道鐵元素的表面上形成單分子的陰極膜，阻止水和氧氣朝著油氣管道鐵元素的表面上擴(kuò)散，從而對(duì)管道起到緩蝕的作用。

例如：綿陽(yáng)江油煤氣管道企業(yè)在將管道投入運(yùn)行的時(shí)候，就采用一種含硫的混合型緩蝕劑對(duì)管道進(jìn)行保護(hù)，該管道多年來(lái)一直正常運(yùn)營(yíng)。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，陰極保護(hù)和緩蝕劑作為具有高效力、低成本的管道防腐技術(shù)，在油氣管道中的應(yīng)用，對(duì)我國(guó)油氣管道行業(yè)來(lái)說(shuō)是非常重要的。同時(shí)，仍需廣大研究者吸收國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，改進(jìn)技術(shù)，從而為我國(guó)的油氣管道行業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。

［1］林新宇，吳明，程浩力等.埋地油氣管道腐蝕機(jī)理研究及防護(hù)［J］.當(dāng)代化工，2011，40（1）：53-55，59.

［2］史娜，王雷，仇祝峰等.油氣管道腐蝕機(jī)理分析及防腐措施綜述［J］.中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012，32（1）：230.

［3］連藝秀，馮春艷，劉文博等.油氣管道的腐蝕與防護(hù)技術(shù)［J］.油氣田地面工程，2014，（10）：104-105.

靳紅利，中國(guó)石油大學(xué)（北京）在讀碩士，主要從事管道防腐研究。