引起管道腐蝕的失效因素及防腐措施分析

摘要：近年來有關(guān)輸油管道泄漏或爆炸事故時(shí)有發(fā)生，輸油管道安全問題越來越成為石油行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵性問題。文章分析了輸油管道腐蝕的失效因素，并就這些因素提出了一些建議性的防腐措施。

關(guān)鍵詞：輸油管道；管道腐蝕；管道泄漏；管道爆炸；防腐措施 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TE832 文章編號(hào)：1009-2374（2015）16-0074-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.16.036

我國(guó)石油產(chǎn)業(yè)起步比較晚，石油管道則是順應(yīng)石油產(chǎn)業(yè)逐漸興起而發(fā)展起來，無論是石油產(chǎn)業(yè)還是石油管道方面的體系設(shè)施還存在諸多不足之處。近年來，石油輸送管道腐蝕日益成為事故頻發(fā)的重要隱患。除了自然老化腐蝕外，管道腐蝕速度因不法分子打孔竊氣加快。筆者經(jīng)長(zhǎng)期調(diào)查研究，以下就引起管道腐蝕的主要失效因素及防護(hù)措施作進(jìn)一步探討：

1 自然環(huán)境因素的腐蝕

如果沒有做好相關(guān)防腐措施，自然存在的大氣、土壤、海洋等物質(zhì)都使管道產(chǎn)生一定程度的腐蝕。自然環(huán)境因素具體可分為以下三類：（1）大氣腐蝕。若在惡劣的大氣環(huán)境下，如潮濕的情況下管道會(huì)由于大氣中的酸性污染物、水、氧等物質(zhì)交叉會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。當(dāng)水汽超過臨界溫度，金屬表現(xiàn)會(huì)形成一層水膜且發(fā)生均勻腐蝕，若還存在酸性污染物CO2、H2S、SO2等，則加快管道腐蝕速度；影響大氣腐蝕可歸納為兩大主因，第一主因?yàn)樗蛩拇嬖?，水?huì)離解成H+和OH-，pH值偏酸或偏堿都會(huì)對(duì)管道腐蝕產(chǎn)生明顯的影響；第二主因受工業(yè)廢氣污染，特別是SO2對(duì)鋼材腐蝕的影響十分突出；（2）土壤腐蝕。是土壤中的微生物參與的腐蝕，主要產(chǎn)生兩種腐蝕影響，第一種為化學(xué)腐蝕，指土壤的微生物或細(xì)菌腐蝕，如常見的硫酸鹽還原菌（SRB），最直觀的現(xiàn)象則為平時(shí)肉眼所見的管道表面出現(xiàn)成片的腐蝕性銹斑；第二種為土壤的電化學(xué)腐蝕，也是土壤腐蝕的主要形式，主要影響因素包括土壤溫度、土壤氧化還原電位、電阻率、pH值、含水含鹽量、土壤孔隙度等，且因土壤具不均勻性和多相性，造成長(zhǎng)輸管道穿越不同土壤（如含鹽、含氧量、溫度），會(huì)形成橫向的溫差電池腐蝕，鹽濃差電池腐蝕、氧濃差電池腐蝕等；（3）海洋腐蝕。主要影響因素為海水中含有腐敗的有機(jī)物、溶解氧，加上海水溫度、pH及流速等，海水本身又為電解質(zhì)，存在微觀和宏觀的腐蝕電池作用，引起的電偶腐蝕會(huì)產(chǎn)生極大的破壞性；海水中大量Cl-存在易在管道金屬表面形成點(diǎn)蝕；在渦流情況下海水則會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生沖擊腐蝕；管道金屬部件被海中的海洋生物黏著后，兩者之間會(huì)形成縫隙腐蝕，其腐蝕驅(qū)動(dòng)力來自氧濃差電池，一旦形成腐蝕則很難控制。

2 管道輸送介質(zhì)因素的內(nèi)腐蝕

管道輸送介質(zhì)在與管道長(zhǎng)期接觸中，不僅會(huì)使管道發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)的腐蝕、材質(zhì)變質(zhì)，還會(huì)因長(zhǎng)期沖刷作用而逐步浸入管道內(nèi)部，使之老化速度加快。國(guó)內(nèi)外因內(nèi)腐蝕造成的管道腐蝕事故案例很多，1970～1984年，美國(guó)輸氣干線發(fā)生的事故中，內(nèi)腐蝕造成的事故占4.5%；1980～1990年在俄羅斯輸氣干線因內(nèi)腐蝕發(fā)生的事故占7%。1968～1999年，期間，我國(guó)僅四川威遠(yuǎn)-成都輸氣干線，內(nèi)腐蝕造成的管道事故就占總數(shù)的77%，造成事故主因?yàn)榇罅匡柡退M(jìn)入輸氣干線，商品天然氣的水露點(diǎn)控制不嚴(yán)格，尤其是天然氣中硫化氫含量嚴(yán)重超標(biāo)。2014年葫蘆島出站方向6公里處發(fā)生管道腐蝕減薄開裂事件，目前大連成為中國(guó)原油進(jìn)口的重要港口，但東北部分輸油管線腐蝕嚴(yán)重，儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備的安全問題亟待解決。經(jīng)過分析，管道輸送介質(zhì)影響內(nèi)腐蝕的主要因素包括：（1）水及水汽，這是腐蝕發(fā)生的必要條件，天然氣管道一般輸送的為干氣，但在溫度低、壓力高的情況下，天然氣具有低的飽和含水率，反之則飽和率就高。在長(zhǎng)期的實(shí)踐與研究中發(fā)現(xiàn)，天然氣管道運(yùn)行期間，很難把控進(jìn)入管道的天然氣中水汽含量；（2）管道傾角，在天然氣管道中此類型腐蝕最常見，主要發(fā)生在特定地段，如四季積水變化的低洼地段。內(nèi)腐蝕引起的事故通常具有突發(fā)性和隱蔽性，一旦發(fā)生后果相當(dāng)嚴(yán)重；（3）CO2、H2S、含水量、細(xì)菌、鹽類、溶解氧等，此外輸送介質(zhì)中的因相顆粒也會(huì)對(duì)管道內(nèi)壁形成一些沖擊磨蝕。目前常見的內(nèi)腐蝕破壞形式有穿孔泄漏、開裂疲勞、大面積潰瘍性腐蝕、沖蝕溝槽或爆穿。

3 雜散電流腐蝕

雜散電流腐蝕類似于電化學(xué)腐蝕，主要通過土壤而衍生腐蝕，是電磁波發(fā)射、電氣化鐵路、地鐵、電車，以接地為回路的非土壤所固有的輸配電系統(tǒng)、電解裝置等，在其規(guī)定的電路中流動(dòng)的感應(yīng)電流中有一部分自回路中流入地、水等環(huán)境中，自此產(chǎn)生雜散電流，它的局部腐蝕后果相當(dāng)嚴(yán)重，幾個(gè)月內(nèi)就可能導(dǎo)致新建的管道在雜散電流流出的地方穿孔，特別是管道的陽極區(qū)、絕緣缺陷處腐蝕破壞更為嚴(yán)重。雜散電流干擾源分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種，靜態(tài)為管道的陰極保護(hù)電流、其他裝置的陽極地床等，而動(dòng)態(tài)包括自然干擾源-地電流和人為干擾源-電氣化鐵路、高壓交、直流電力輸配線

路等。

3.1 科學(xué)檢測(cè)評(píng)價(jià)腐蝕狀況

經(jīng)大量研究發(fā)現(xiàn)，一般情況下，管道腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕，且多為局部腐蝕。盡管影響管道腐蝕因素多，可從腐蝕起因的角度分為自然環(huán)境、介質(zhì)、雜散電流及其他缺陷等引發(fā)的腐蝕。具體情況：首先我們可以應(yīng)用模糊預(yù)測(cè)方法科學(xué)預(yù)測(cè)管道腐蝕的主因和次因；其次加強(qiáng)管道腐蝕檢測(cè)，每一種類型的不同腐蝕形式均有自己的特點(diǎn)，可通過對(duì)管道腐蝕部位進(jìn)行維修與防腐層檢測(cè)，確定防腐層絕緣性，盡可能避免管道進(jìn)一步腐蝕及穿孔，減少因管道事故污染環(huán)境或經(jīng)濟(jì)損失；最后科學(xué)研究測(cè)評(píng)事故風(fēng)險(xiǎn)提前研判，做好應(yīng)急預(yù)案，盡可能減少事故造成的損失。

3.2 針對(duì)具體因素腐蝕的防護(hù)措施

經(jīng)長(zhǎng)期調(diào)查與實(shí)踐：（1）針對(duì)自然因素腐蝕，當(dāng)前最有效的防腐措施就是應(yīng)用防腐層加陰極保護(hù)，如今陽極技術(shù)已經(jīng)克服陰極保護(hù)會(huì)對(duì)其他沒有保護(hù)的管道影響，如絕緣法蘭，它還能抗雜散電流干擾；（2）針對(duì)介質(zhì)腐蝕，則可通過優(yōu)選管材、合理規(guī)劃管網(wǎng)建設(shè)、重視日常的安全管理、優(yōu)化輸送工藝、定期清管、科學(xué)投注藥劑、凈化介質(zhì)等盡可能實(shí)行內(nèi)防等綜合防腐措施，避免類似青島市“11·22”中石化東黃輸油管道泄漏爆炸事故再次發(fā)生；（3）針對(duì)雜散電流腐蝕類型，應(yīng)重視加強(qiáng)排流管理措施、科學(xué)屏蔽、長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)綜合管理，盡量遠(yuǎn)離雜散電流源，這樣多方面防護(hù)才能取得更理想的效果；（4）對(duì)于其他各種如地面塌陷、材質(zhì)缺陷等缺陷誘發(fā)的腐蝕則需要重點(diǎn)把控管線鋼軋過程、運(yùn)輸、施工尤其是焊接等關(guān)鍵施工環(huán)節(jié)，盡可能避免留下管道腐蝕隱患。

4 結(jié)語

綜上所述，結(jié)合“11·22”東黃輸油管道泄漏爆炸事故，筆者認(rèn)為管道腐蝕防護(hù)領(lǐng)域應(yīng)重點(diǎn)研究的三大內(nèi)容為：（1）隨著地鐵、電氣等大力投入城市運(yùn)作，應(yīng)重視雜散電流的治理經(jīng)驗(yàn)總結(jié)；（2）隨著環(huán)境污染問題日益加重，管道腐蝕操作缺陷，尤其是就疲勞缺陷的檢測(cè)應(yīng)加大研究角度；（3）加大管道法制管理，加強(qiáng)管線徒步巡線的部署，嚴(yán)厲打擊打孔盜油行為?？傊?，面對(duì)復(fù)雜多樣的腐蝕因素，我們必須關(guān)注石油管道運(yùn)輸?shù)陌踩珕栴}，具體管段采取具體的保護(hù)措施，更應(yīng)將腐蝕作為我們首要解決的問題對(duì)待，以更好地促進(jìn)我國(guó)石油產(chǎn)業(yè)的持續(xù)順利發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：白永軍（1984-），男，陜西子長(zhǎng)人，陜西延長(zhǎng)石油（集團(tuán)）管道運(yùn)輸公司工程師，研究方向：輸油管道。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）