原油管道腐蝕因素分析及防護(hù)措施探討

汪 涵

（1.西安石油大學(xué)石油工程學(xué)院，陜西 西安 710065；2.中國石油新疆油田公司采油一廠，新疆 克拉瑪依 834000）

由于管道在遠(yuǎn)距離運(yùn)輸方面，具有運(yùn)輸方向無限制、運(yùn)輸費(fèi)用較低的優(yōu)勢，管道成為了陸上原油運(yùn)輸?shù)闹饕绞?。隨著石油需求量的逐漸升高，在國家政策與資金的不斷支持下，原油管道建設(shè)迎來一輪新的高潮。我國的原油管道多為埋地敷設(shè)的金屬管道，在運(yùn)輸作業(yè)過程中，由于腐蝕，管道的使用壽命受到影響[1-2]。除此之外，由于管道腐蝕造成的安全事故時(shí)有發(fā)生，帶來較為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和生態(tài)環(huán)境影響，原油管道的安全性備受考驗(yàn)[3-4]，因此原油管道的腐蝕問題成為了廣大研究者所關(guān)注的問題之一。

1 腐蝕因素分析

1.1 內(nèi)部因素

1.1.1 原油性質(zhì)

隨著油田的不斷開采，地層壓力逐漸降低，為了滿足日趨增長的能源需求，油田通常會采用注水方式維持地層壓力以便提高產(chǎn)量。當(dāng)原油管道輸送含水原油時(shí)，若原油中含有硫化物或者CO2等腐蝕性物質(zhì)，在水的作用下，上述腐蝕性物質(zhì)會加快對原油管道的腐蝕，此外，水與金屬管道之間存在電位差，會組成腐蝕原電池。在陽極，氧化形成的Fe2+進(jìn)入管道表面，導(dǎo)致金屬表面逐步剝離，從而形成較大的安全隱患[5]。

1.1.2 管線材質(zhì)

在原油管道腐蝕中，管線材質(zhì)是影響較大的一個(gè)因素。由于管道材質(zhì)不同，其含有的雜質(zhì)含量不同。有研究表明，在通常情況下，螺旋焊縫鋼管腐蝕程度高于無縫鋼管，造成這一現(xiàn)象的原因在于螺旋焊縫鋼管含有的非金屬雜質(zhì)過多[6]。若管道金屬材料中所含非金屬雜質(zhì)過多，會與管道表面形成腐蝕原電池，造成腐蝕加速。

1.1.3 輸量不達(dá)標(biāo)

在管線的設(shè)計(jì)與實(shí)際運(yùn)用中，原油輸量存在誤差對于管道腐蝕也有影響。若管道輸量不達(dá)標(biāo)，則含水率也相對較高，而水作為腐蝕的載體，必然會使腐蝕情況日趨嚴(yán)重。同時(shí)，隨著含水量的增大，原油流速過小，會使原油停留時(shí)間變長，增加了同一位置的腐蝕幾率，造成管道穿孔。

1.2 外部因素

1.2.1 防腐層破損

若受到施工質(zhì)量或者老化因素的影響，造成防腐層破損，會導(dǎo)致陰極保護(hù)效果下降，在這種情況下，管道會失去防腐保護(hù)，管道腐蝕幾率會增加。

1.2.2 保溫層破損

當(dāng)保溫層破損時(shí)，保溫層會出現(xiàn)進(jìn)水現(xiàn)象，一旦進(jìn)水位置過深，進(jìn)入的水無法自動排出。當(dāng)多處區(qū)域處在雨季時(shí)，地下水位也會隨之變化，保溫層內(nèi)的含水量也在不斷變化。在這種情況下，管道始終處于半濕潤狀態(tài)，在管道外部會形成氧濃度電池腐蝕現(xiàn)象，腐蝕位置一般出現(xiàn)在中下部，該種腐蝕以局部坑蝕為主。

1.2.3 土壤腐蝕

當(dāng)管道外部的防腐層與保溫層破損時(shí)，土壤會與管道直接接觸。土壤中含有的腐蝕性物質(zhì)會對管道的安全運(yùn)行帶來很大威脅。影響土壤腐蝕的因素多種多樣，例如土壤含水量、土壤鹽分、有機(jī)質(zhì)、pH 值等。李健等人[7]主要分析了土壤含水量、土壤鹽分以及土壤酸度等對管道的影響，得出土壤酸堿度對管道腐蝕影響較小，而土壤有機(jī)質(zhì)與土壤鹽分對管道腐蝕影響較大的結(jié)論。

1.2.4 雜亂電流

由于原油管道所處區(qū)域后期建設(shè)了大量工廠，所使用的大功率電器與電路也會對原油管道腐蝕造成一定影響。據(jù)相關(guān)研究表明，大功率電器與電路會產(chǎn)生雜亂電流，這些電流可以加速原油管道的腐蝕，使管道腐蝕愈發(fā)嚴(yán)重。

2 防護(hù)措施

為了解決原油管道腐蝕問題，研究者們根據(jù)以上腐蝕影響因素并結(jié)合現(xiàn)場工作經(jīng)驗(yàn)提出了一些具體措施，希望可以降低原油管道腐蝕程度，確保安全運(yùn)行，為企業(yè)帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。

2.1 提升管道抗腐蝕性能

通過提升管道坑腐蝕性能是降低管道腐蝕的主要手段，由上述分析可知，不同金屬材質(zhì)的原油管道腐蝕情況有所區(qū)別。在油田的集輸管道中，給不銹鋼表面鍍鉻便是很好的例子，不銹鋼表面鍍鉻進(jìn)一步避免了管道與環(huán)境接觸，或者降低管道中非金屬雜質(zhì)的含量，使得管道腐蝕不容易發(fā)生。因此要改變管道金屬材質(zhì)來提高防腐性能。

2.2 涂刷耐腐蝕性強(qiáng)的材料

為了防止內(nèi)部與外部腐蝕，可根據(jù)輸送介質(zhì)與外部環(huán)境不同，適當(dāng)選擇防腐蝕涂料涂刷在管道表面，降低管道的腐蝕程度和腐蝕幾率。例如在原油管道表面涂刷環(huán)氧涂層，有效隔絕管道表面與環(huán)境接觸，減少化學(xué)腐蝕的可能性，還可以通過對管道金屬表面進(jìn)行氧化處理，為管道的防腐作業(yè)提供保障。

2.3 增設(shè)排流裝置

為了減弱雜亂電流對原油管道腐蝕的加速作用，可根據(jù)所處區(qū)域的雜亂電流檢測結(jié)果，增設(shè)排流裝置。如果檢測出來的雜亂電流過多，為了管道的安全運(yùn)行，可多增設(shè)排流裝置，此外應(yīng)定期檢查排流設(shè)備，最大程度保證排流設(shè)備的正常運(yùn)行，以減小雜亂電流對管道腐蝕的影響程度。

2.4 加強(qiáng)腐蝕管理工作

在管道安裝前期應(yīng)該對安裝環(huán)境進(jìn)行充分的調(diào)研分析，盡最大可能對安裝環(huán)境進(jìn)行改善，從外部因素入手做好原油管道的防腐工作。在管道安裝運(yùn)行后，要定時(shí)對管道進(jìn)行巡查，及時(shí)掌握原油管道的腐蝕情況，為管道檢修工作做好鋪墊，在檢查過程中發(fā)現(xiàn)腐蝕嚴(yán)重的區(qū)域及時(shí)更換原油管道，并探究其發(fā)生嚴(yán)重腐蝕的原因，為遏制原油管道腐蝕打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3 結(jié)論

通過以上分析，確定了影響原油管道腐蝕的主要因素：內(nèi)部因素（原油性質(zhì)、管線材質(zhì)、輸量不達(dá)標(biāo)）與外部因素（防腐層與保溫層破損、土壤腐蝕、雜亂電流），原油管道的腐蝕所帶來的各種問題嚴(yán)重影響企業(yè)的安全生產(chǎn)，因此在前期工作中要做好充分的調(diào)研分析工作，在后期要定時(shí)檢修與更換管道并進(jìn)行腐蝕原因的研究，以降低管道內(nèi)外表面腐蝕的發(fā)生率，確保管道運(yùn)輸安全。