石油管道腐蝕因素分析及腐蝕防護策略

趙曉隆 王新慧 鄒國輝

中國特種設(shè)備檢測研究院 北京 100029

引言：石油是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)、生活、軍事等領(lǐng)域的重要能源物資，大量的石油資源通過不同渠道運輸?shù)绞褂媚康牡?，其中管道運輸是較為穩(wěn)定和快捷的運輸方式，所以我國興建了大量的長距離輸油管道。輸油管道能夠穩(wěn)定、持續(xù)的提供原油運輸，但是管道自身的使用環(huán)境大多為地下，潮濕、腐蝕性強的環(huán)境導(dǎo)致石油管道比其他管道更容易受到腐蝕作用，腐蝕會縮短管道的使用壽命，并且還會給管道運輸帶來安全風(fēng)險。所以需要探討石油管道受到腐蝕的影響因素，從而采取針對性的防腐蝕措施來保障石油管道的使用安全。

1 石油金屬管道腐蝕的基本原理

很多因素都會對金屬形成腐蝕，所以金屬腐蝕的種類也是很多的。

1.1 化學(xué)腐蝕

這種類型的腐蝕通常都是因為管道內(nèi)的金屬部分和其他的一些物質(zhì)之間產(chǎn)生了化學(xué)反應(yīng)，然后對管道產(chǎn)生了破壞，比較常見的化學(xué)腐蝕有氣體腐蝕以及非電解質(zhì)液體腐蝕，前者多是因為在使用比較干燥的氣體進行切割或者焊接的時候?qū)饘俦砻嫘纬傻母g，主要就是氧化反應(yīng)。

1.2 土壤腐蝕

土壤腐蝕管道的途徑有多個，主要的方式有以下幾種：

對管道的腐蝕有幾個方面，其中包括：

（1）土壤內(nèi)部的組成是非常復(fù)雜的，包括常見的氣態(tài)、固態(tài)以及液態(tài)的物質(zhì)，還有其他的一些毛細(xì)管性的物質(zhì)。這些物質(zhì)中有很多都是具有腐蝕性的，這些物質(zhì)在和金屬接觸后就會發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，對金屬形成腐蝕作用。

（2）在土壤中生長的植物根系可能會損害到埋在土壤內(nèi)金屬管道表面的土層，降低其防腐蝕的性能。

植物根系的擴展引起埋在土壤中金屬管道涂層的穿層。

（3）土壤中生存的細(xì)菌，有些會產(chǎn)生或酸性、或堿性的物質(zhì)，在這種酸性、堿性環(huán)境下，管道的被腐蝕速度也會加快。

（4）土壤內(nèi)會形成一些雜散電流，當(dāng)這些電流經(jīng)過管道金屬的時候就可能會發(fā)生電解反應(yīng)，破壞管道表面的土層，鐵離子責(zé)備電解，產(chǎn)生管道腐蝕現(xiàn)象。

1.3 應(yīng)力腐蝕

管道材料的質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，管道鋪設(shè)的是否科學(xué)合理，都會對管道的抗腐蝕性能產(chǎn)生一定的影響。如果施工后產(chǎn)生了殘余應(yīng)力或者是外加應(yīng)力，在經(jīng)受土壤中的各種腐蝕，在兩種作用的影響下材料被破壞的情況也就是應(yīng)力腐蝕。如果應(yīng)力腐蝕過于嚴(yán)重的話，管道就會出現(xiàn)裂紋，慢慢的還會斷裂開來，一旦發(fā)生這種問題，其后果是非常嚴(yán)重的，不但會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失，還會有安全危害，這是影響非常嚴(yán)重的一種管道腐蝕。

2 造成管道腐蝕的主要因素

2.1 管道所處環(huán)境

石油管道埋入地下進行石油運輸有利于提高運輸穩(wěn)定性，并且避免影響周邊居民生活和生產(chǎn)作業(yè)等，但是地下環(huán)境潮濕、腐蝕性強，很容易對管道產(chǎn)生腐蝕作用，具體對管道的影響有幾個幾個方面：

首先是土壤中的鹽分、腐蝕性元素等會直接對管道外壁產(chǎn)生腐蝕作用，土壤中的液體、氣體等也會導(dǎo)致管道外壁發(fā)生各種理化作用，進而導(dǎo)致外壁的穩(wěn)定性下降，出現(xiàn)各種孔洞或者斑駁銹跡。

其次是土壤中的環(huán)境相對溫濕，所以存在大量的細(xì)菌，細(xì)菌在活動的過程中會釋放出大量的化學(xué)物質(zhì)，這些化學(xué)物質(zhì)會形成酸性環(huán)境來腐蝕管道的外壁，進而導(dǎo)致管道受到逐步的侵蝕，嚴(yán)重的甚至?xí)纬纱竺娣e的管道外壁脫落。

最后就是地下各種電纜線路產(chǎn)生的電流影響，地下鋪設(shè)的電纜等會在土壤中產(chǎn)生各種雜亂的電流，這些電流會與管道外壁形成反應(yīng)，這種反應(yīng)會加速管道的腐蝕速度。

2.2 管道自身質(zhì)量

管道自身的質(zhì)量缺陷是導(dǎo)致管道腐蝕的最主要原因之一，如果能夠提升管道質(zhì)量，則能夠顯著提升管道防腐蝕效果。

2.2.1 管道材質(zhì)問題

目前在石油管道中經(jīng)常使用碳素鋼，其通常呈現(xiàn)出微晶的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的抗腐蝕能力較差，是造成管道出現(xiàn)腐蝕問題的主要因素之一。

2.2.2 管道腐蝕防護質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

石油管道深埋地下之前都會全面的覆蓋防腐層,其目的就是確保石油運輸管道不會在潮濕、酸性大的地下持續(xù)受到腐蝕作用，避免腐蝕性環(huán)境影響管道的使用性能及壽命。但在實際的作業(yè)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)管道防腐蝕工作不按規(guī)范落實的情況，導(dǎo)致起不到真正的仿佛是效果。并且在石油運輸過程中，間斷出現(xiàn)壓力因素也會導(dǎo)致管道壁出現(xiàn)變性甚至裂隙，這也會導(dǎo)致防腐層出現(xiàn)破損，這些破損部位就會成為最先被腐蝕的位置。所以當(dāng)前管道腐蝕的防護效果尚且不能夠滿足管道運輸?shù)男枨蟆?/p>

3 陰極保護的腐蝕防護策略

電化學(xué)腐蝕是最為常見的石油運輸管道腐蝕原因之一，因此采用陰極保護的方式對石油管道而言具有顯著的腐蝕防護效果。陰極保護法分為強制電流保護法以及犧牲陽極的陰極保護法兩種。強制電流保護法的原理是將待保護金屬與外接電源的負(fù)極相連接,減緩待保護金屬的陰極反應(yīng)。犧牲陽極的陰極保護法則是通過將待保護金屬與活性更強的金屬相連接,外接金屬作為陽極發(fā)生腐蝕反應(yīng),進而對作為陰極的待保護金屬進行了保護。對于石油管道的腐蝕防護來說,犧牲陽極的陰極保護法因為其所處環(huán)境的特殊性和成本的高昂,以及具體操作流程的復(fù)雜性,使得在石油管道的腐蝕防護中對其的應(yīng)用不如強制電流保護法廣泛,大多是作為輔助措施發(fā)揮其腐蝕防護作用。例如,將鋅合金安裝在有河流通過的河岸兩側(cè),鋅合金就會成為陽極被優(yōu)先腐蝕，對石油管道就形成了保護。

4 使用緩蝕劑的腐蝕防護策略

在進行管道安裝的時候，可以對管道的某些部位添加緩蝕劑，以此來對管道進行腐蝕保護，防止管道內(nèi)部被腐蝕。緩蝕劑也就是腐蝕抑制劑，這種材料的用量是非常少的，因此使用成本也就顯得非常的低，它可以對腐蝕介質(zhì)中發(fā)生的腐蝕反應(yīng)進行抑制，降低腐蝕的速度。不過，不同的緩蝕劑有著它的適用范圍，不是對所有的腐蝕反應(yīng)都能起作用的，所以，要根據(jù)管道所處環(huán)境的具體情況對緩蝕劑的種類進行搭配，才可以起到比較好的抵抗腐蝕的作用。

5 對重點部位進行重點防護的腐蝕防護策略

石油管道所處的外界環(huán)境多變且復(fù)雜,容易發(fā)生腐蝕的管道部位也會因外界環(huán)境的不同而有所不同。因此在進行對石油管道的腐蝕防護工作時,針對特定環(huán)境中石油管道容易發(fā)生腐蝕的重點部位,要對其進行重點的防護,比如對于管道的彎頭等部位要經(jīng)常通過噴鈾防止其發(fā)生腐蝕。

結(jié)束語：綜上可知，當(dāng)前全球工業(yè)生產(chǎn)與居民生活對石油的需求越來越大，所以必須重視石油管道運輸?shù)陌踩珕栴}，正視當(dāng)前輸油管道存在的腐蝕問題，積極采取防腐蝕的新技術(shù)、新措施，從而更好的保障石油運輸管道的安全，進而提供更為穩(wěn)定的石油供應(yīng)。