油氣集輸管道的腐蝕機(jī)理及防腐蝕技術(shù)研究

何欣

[摘 要]隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，油氣集輸與人們的生產(chǎn)生活關(guān)系越來越緊密，油氣運輸在油田產(chǎn)業(yè)中起著至關(guān)重要的作用。油氣運輸管道是整個油氣儲存以及運輸環(huán)節(jié)中最重要的硬件設(shè)備。無論是管道內(nèi)部還是外部的環(huán)境都對它的使用質(zhì)量存在很大的影響，使得其管道極易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，從而影響油氣的安全集輸工作。本文通過分析油氣集輸管道的腐蝕機(jī)理，研究了油氣集輸管道的防腐蝕技術(shù)，希望為我國未來的油氣集輸管道防腐工作起到幫助作用。

[關(guān)鍵詞]油氣；集輸管道；腐蝕機(jī)理；防腐技術(shù)

中圖分類號：S444 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）04-0166-01

引言

隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的加快，石油、天然氣等工業(yè)產(chǎn)品也有很大的進(jìn)步，我國的油氣集輸管道數(shù)量不斷增加，與此同時，需要注意的是管道腐蝕問題的破壞性，管道腐蝕可致油氣的泄漏情況加劇，這不僅造成我國資源的浪費，也給油田企業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成了嚴(yán)重阻礙，并對環(huán)境起到了一定的破壞作用。所以，我們應(yīng)該根據(jù)油氣集輸管道的腐蝕機(jī)理，利用匹配的防腐蝕技術(shù)，做好管道腐蝕的防護(hù)工作，將管道腐蝕的出現(xiàn)幾率降到最低。

1 油氣管道腐蝕的影響因素

據(jù)相關(guān)研究，在實際油氣集輸過程中，由于各種難以避免的問題時有發(fā)生，所以集輸管道的腐蝕現(xiàn)象常常出現(xiàn)。我國的相關(guān)機(jī)構(gòu)已經(jīng)針對這個問題做過很多研究，但并沒有取得令人滿意的效果。我們必須要面對的現(xiàn)實問題是油氣管道的腐蝕對于油氣整體集輸工作的負(fù)面影響很大。油氣管道的腐蝕情況與所集輸?shù)挠蜌赓|(zhì)量情況成反比關(guān)系。

1.1 油氣管道自身因素

由于油氣管道本身的性能特點，不同類型的油氣管道其抗腐蝕性能有著顯著差異。由于油氣大都伴隨石油從油井中提取出來，它的主要組成部分包括甲烷和乙烷等可燃性物質(zhì)，這類物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，在石油集輸過程中，如果出現(xiàn)劇烈的碰撞因素，那么這類物質(zhì)很容易相互作用進(jìn)而改變油氣集輸管道的內(nèi)環(huán)境，通過與油氣集輸管道的管壁內(nèi)部接觸，進(jìn)而造成降低了其初始狀態(tài)的抗腐蝕能力，增加了腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生幾率，從而降低油氣管道的集輸質(zhì)量，埋下了安全隱患。

1.2 外部環(huán)境因素

外界環(huán)境因素對油氣集輸管道的腐蝕現(xiàn)象影響最為明顯，一旦集輸管道所處環(huán)境發(fā)生溫度改變和酸堿度變化，很容易加重油氣管道的腐蝕情況，同時，一些難以避免的惡劣天氣因素也會對油氣管道的集輸情況造成惡劣影響。面對這種現(xiàn)象，油田企業(yè)需要在油氣管道安置初期就考慮到當(dāng)?shù)貧夂虻挠绊懀崆白龊冒踩婪豆ぷ?，避免外部的環(huán)境因素降低油氣輸運的質(zhì)量。

1.3 施工環(huán)境因素

在施工中也存在很多不確定因素會不同程度造成后續(xù)油氣管線的腐蝕。在實際的油氣管線施工過程中，施工材料和施工人員等因素都能影響到油氣實際的集輸管線工作的抗腐蝕性能，由于施工環(huán)境改變造成的問題很容易引起管線的腐蝕。特別是在油氣管線的施工過程中，施工人員缺乏足夠的專業(yè)素養(yǎng)，有時會出現(xiàn)違規(guī)操作，為油氣管線的后續(xù)防腐工作埋下了安全隱患。

2 腐蝕機(jī)理

2.1 管道外部腐蝕機(jī)理

油氣集輸管道遭受的外部腐蝕通常是指管道與外部土壤、空氣、水等物質(zhì)接觸，產(chǎn)生化學(xué)和物理作用，導(dǎo)致管道外壁產(chǎn)生局部腐蝕。土壤中含有空氣、水和鹽離子等因子，容易與埋藏的管道發(fā)生化學(xué)或者電化學(xué)反應(yīng)?；瘜W(xué)腐蝕一般均勻發(fā)生在管壁表面，使得管壁整體變薄，作用過程比較緩慢，對管壁整體破壞力較小。當(dāng)管道鋪設(shè)在地下，容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，對管道的負(fù)面影響比較嚴(yán)重。金屬管道浸泡在土壤電解質(zhì)溶液中，由于管道不同部位接觸的溶液離子成分和濃度等存在區(qū)別，在管道表面形成宏觀或局部電池。管道表面溫度會存在差異，在溫度較高的地方形成陽極。電化學(xué)腐蝕一般很難被發(fā)現(xiàn)，對管道的負(fù)作用明顯，會導(dǎo)致管道穿孔甚至斷裂現(xiàn)象，使得管道集輸?shù)馁|(zhì)量難以保證。

2.2 管道內(nèi)部腐蝕機(jī)理

油氣管道內(nèi)腐蝕作用是指油氣中腐蝕性氣體或者鹵水等與管道內(nèi)部發(fā)生一系列化學(xué)或者電化學(xué)反應(yīng)，對管道的內(nèi)部造成腐蝕。油氣中的腐蝕性氣體主要有二氧化碳和二氧化硫等，它們具有較強(qiáng)腐蝕性，溶于水后發(fā)生電離，對金屬管道產(chǎn)生化學(xué)腐蝕作用，同時產(chǎn)生的部分化學(xué)元素可以對管道產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕作用，金屬管道被腐蝕后容易導(dǎo)致局部硬度下降。二氧化碳溶于水后使得溶液的酸性增加，與金屬反應(yīng)生成FeCO3造成局部發(fā)生腐蝕。二氧化硫溶于水后，在氧氣作用下與金屬發(fā)生反應(yīng)生成FeSO4，硫酸根離子可以與鐵作用生成硫酸亞鐵，對管道造成持續(xù)性的破壞作用。最后，管道內(nèi)流體在輸送過程中也能對管壁產(chǎn)生破壞作用，流體中含有沙粒和碎屑等顆粒物對管道內(nèi)部磨蝕，降低了管道集輸?shù)恼w質(zhì)量。

2 油氣集輸管道外部防腐蝕技術(shù)

根據(jù)油氣集輸管道外部腐蝕機(jī)理，外部防腐技術(shù)主要有選用較好的防腐蝕材料、使用防腐蝕涂層、采取陰極保護(hù)措施等。

3.1 防腐蝕材料

管道外部腐蝕的主要影響因素是空氣環(huán)境和直接與管道接觸的外部土壤環(huán)境，這就要求工作人員在鋪設(shè)管道前對當(dāng)?shù)氐臍夂蚝屯寥罓顩r做詳細(xì)的前期調(diào)研，根據(jù)腐蝕機(jī)理，優(yōu)化對材料的選擇，材料的防腐能力越高，則集輸管道的油氣輸運質(zhì)量越高，腐蝕的幾率也會減少。與此同時，材料的透氣能力，透水能力，安裝的可操作性與后期的防護(hù)管理工作的簡捷性都是在采購材料時必須要綜合考慮的因素。

3.2 防腐蝕涂層

管道外部采用防腐蝕涂層是常用的防腐蝕措施。在管道外部噴涂防腐蝕層使管壁與腐蝕介質(zhì)隔離開來，能夠?qū)艿辣砻嫫鸬礁綦x效果，降低腐蝕效果或者起到電化學(xué)保護(hù)作用。常用的涂層分為有機(jī)涂層、無機(jī)涂層和復(fù)合涂層等。有機(jī)涂層種類繁多，能夠較好地抗酸、堿腐蝕，無機(jī)涂層生產(chǎn)工藝相對復(fù)雜，成本較高，需要加強(qiáng)研究降低成本，擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模；有機(jī)、無機(jī)復(fù)合涂層是使用有機(jī)材料與無機(jī)材料一起加工形成的涂層，通常具有較好的防腐蝕效果，使用壽命也較長。

3.3 陰極保護(hù)

在實際的油氣管道鋪設(shè)過程中，很多集輸管道需要被鋪設(shè)在海水環(huán)境里，所以，根據(jù)管線及外部環(huán)境的實際情況，工作人員們一般采取陰極保護(hù)技術(shù)來作為油氣管道的防護(hù)措施?，F(xiàn)階段，我國的陰極保護(hù)技術(shù)在管道防腐工作中應(yīng)用比較廣泛，是“電化學(xué)”原理的典型應(yīng)用措施。在對油氣線路的陰極防護(hù)措施中，陽極會在該條件下發(fā)生明顯的氧化還原反應(yīng)，使其管線金屬處成為陰極，海水等物質(zhì)會與陰極發(fā)生“氧化還原”反應(yīng)，在其表面生成金屬保護(hù)層，從而保障了管道防腐工作的順利進(jìn)行。

結(jié)束語

總而言之，隨著我國工業(yè)的進(jìn)步，我國油氣集輸管道的防腐工作已經(jīng)受到人們越來越多的重視，要做好油氣集輸管道的防腐工作，需要從防腐蝕材料、防腐涂層和陰極防腐技術(shù)入手，使我國的石油產(chǎn)業(yè)在激烈的國際競爭中占據(jù)一席之地。

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