淺談原油長輸管道陰極保護(hù)的局部腐蝕分析與控制

王志濤 穆堯 石笑騏

【摘 要】因?yàn)樵烷L輸管道陰極保護(hù)的局部會(huì)發(fā)生腐蝕，而且會(huì)嚴(yán)重危害長輸管道的安全，所以對原油長輸管道陰極保護(hù)的局部腐蝕進(jìn)行分析，并實(shí)施有效的控制和保護(hù)措施是非常必要的，這樣可以確保原油長輸管道的安全運(yùn)行，因此本文就對其陰極保護(hù)的局部腐蝕方面進(jìn)行了分析并提出了控制的方法，希望對原油長輸管道的局部腐蝕控制方面帶來一些效果。

【關(guān)鍵詞】長輸管道；陰極保護(hù)；局部腐蝕；分析與控制

我國的原油長輸管道大多數(shù)是采取埋地方式設(shè)置的，同時(shí)管道又非常的長，需要跨越很多個(gè)地區(qū)，而每個(gè)地區(qū)的土壤特性又不同，就會(huì)給管道帶來不同的腐蝕程度，所以我國就對管道采取了外加電流的陰極保護(hù)以及在管道的外部涂防腐層的措施來保護(hù)長輸管道，但是由于土壤的腐蝕程度不同以及長時(shí)間的運(yùn)行，就使得管道還是發(fā)生了局部的腐蝕。

一、原油管道的腐蝕現(xiàn)狀

通過對管道的維護(hù)以及維修過程中我們可以發(fā)現(xiàn)管道的一些部位，如陰極保護(hù)以及外部涂防腐層的地方看上去非常的完整，但實(shí)際上管道的里面已經(jīng)發(fā)生了腐蝕，我們就將此種情況稱為陰極保護(hù)的局部腐蝕。由此可見，陰極保護(hù)的局部腐蝕非常的隱蔽，很難發(fā)現(xiàn)，而且損壞的程度大，很容易導(dǎo)致原油長輸管道發(fā)生穿孔。

二、發(fā)生腐蝕的主要原因

根據(jù)調(diào)查我們可以發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致原油長輸管道陰極保護(hù)的局部發(fā)生腐蝕現(xiàn)象主要是由四個(gè)方面引起的，分別為設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行以及管道被打孔等方面造成的。

（一）設(shè)計(jì)方面

因?yàn)樵烷L輸管道大多數(shù)是被埋在地下的，為了確保運(yùn)行過程的安全，人們就在管道的拐彎處、轉(zhuǎn)角處以及跨越處分別安裝了固定墩和保護(hù)套。但是，在設(shè)計(jì)時(shí)并未對這些部位進(jìn)行考慮，由此就造成了固定墩和保護(hù)套很容易發(fā)生腐蝕，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致管道發(fā)生局部腐蝕。

（二）施工方面

因?yàn)槲覈脑凸艿婪浅５拈L，會(huì)跨越很多的地區(qū)，而有些地區(qū)的施工條件非常的惡劣，就會(huì)使防腐層的絕緣效率低，并且和管道粘連不嚴(yán)，甚至發(fā)生脫落，這樣就很容易導(dǎo)致管道發(fā)生局部腐蝕。

（三）運(yùn)行方面

因?yàn)樵凸艿蓝夹枰L時(shí)間的運(yùn)行，而且是埋在土壤當(dāng)中的，就很容易使其與土壤發(fā)生反應(yīng)，使管道防腐層里的芳香烴類物質(zhì)揮發(fā)，最終導(dǎo)致防腐層發(fā)生裂縫和脫離，使水進(jìn)入，一旦有水進(jìn)入和管道直接接觸，就會(huì)發(fā)生腐蝕，進(jìn)而導(dǎo)致管道發(fā)生局部腐蝕。

（四）管道被打孔

有的人為了盜油就會(huì)對管道進(jìn)行打孔，這會(huì)使管道的防腐系統(tǒng)嚴(yán)重受損。同時(shí)管道在修理的過程當(dāng)中又無法停止運(yùn)行，就使得維修工作變得極為困難，長時(shí)間下去就會(huì)導(dǎo)致管道發(fā)生局部腐蝕。再加上設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行等過程中所遺留的問題，這就會(huì)嚴(yán)重加大管道發(fā)生腐蝕的可能性。對于管道的固定墩、保護(hù)套以及轉(zhuǎn)彎處來講，因?yàn)樗鼈儽容^特殊，易和管道的表面產(chǎn)生縫隙，所以容易使管道陰極保護(hù)的局部發(fā)生腐蝕。

三、陰極保護(hù)局部腐蝕的機(jī)理和原因

（一）陰極保護(hù)局部腐蝕的機(jī)理

在雨天，因?yàn)橛晁畷?huì)滲入到土壤當(dāng)中，并溶解土壤里的鹽分，形成含鹽量較高的地下水，然后滲入到管道的防腐層間隙當(dāng)中，此時(shí)的管道、腐蝕物質(zhì)、防腐區(qū)域以及土壤就成為了一個(gè)腐蝕區(qū)域，再加上陰極保護(hù)區(qū)對管道的反應(yīng)，使其根本起不到保護(hù)的作用，最終發(fā)生腐蝕情況。因?yàn)殛帢O的保護(hù)電位不夠，無法消除管道上面的腐蝕原電池的陽極，就會(huì)使腐蝕持續(xù)下去，其化學(xué)機(jī)理是：Fe→Fe 2+ +2e；O 2 +2H2 O+4e→4OH。而此時(shí)的陽極周圍會(huì)呈堿性，使Fe發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成Fe3O4。同時(shí)發(fā)生局部腐蝕的管道其含氧量會(huì)隨著化學(xué)反應(yīng)的生成而越來越低，就會(huì)形成另外一種腐蝕機(jī)理，即2H2O+2e→H2 +2OH。因?yàn)橛袣錃猱a(chǎn)生，所以會(huì)加快陰極保護(hù)腐蝕區(qū)域的防腐層發(fā)生老化和脫離，此時(shí)要是土壤呈酸性，就會(huì)加快腐蝕，所以必須要足夠多的保護(hù)電流才可抑制腐蝕。但是因?yàn)楣艿篮头栏瘜又g的縫隙當(dāng)中進(jìn)入了具有鹽成分的水，使陰極的保護(hù)電流減弱，根本起不到保護(hù)的作用而發(fā)生腐蝕。

（二）陰極保護(hù)局部腐蝕的原因

經(jīng)過研究后我們能夠發(fā)現(xiàn)，陰極保護(hù)的局部腐蝕情況具有如下的原因：1.因管道自身的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)以及防腐層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等因素的影響，使得防腐層和管道之間發(fā)生脫離，產(chǎn)生縫隙。2.陰極保護(hù)區(qū)域的防腐層具有孔隙，使土壤中帶有鹽成分的水進(jìn)入到孔隙當(dāng)中和管道發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，就使通道上帶有白色的鹽晶體。3.腐蝕的形狀為坑形，因?yàn)楦g一般出現(xiàn)于陰極保護(hù)區(qū)域孔隙較大的部位，所以孔隙小的地方腐蝕較輕。4.腐蝕較重的地方大多數(shù)是保護(hù)電流為-0.85～-0.95V（CuSO4參比電極）的區(qū)域，電流為-1～-1.3V的管道很少出現(xiàn)陰極保護(hù)局部腐蝕情況。5.通常管道截面以下的地方腐蝕較重，也就是管道的外圍下半截。

四、陰極保護(hù)局部腐蝕的控制方法

通過上述內(nèi)容我們可知出現(xiàn)管道陰極保護(hù)局部腐蝕現(xiàn)象的主要原因?yàn)榇藚^(qū)域進(jìn)入了具有腐蝕性的水溶液，使管道的腐蝕性大于電解性?；诖?，管道陰極的電位應(yīng)比土壤里的腐蝕電位更強(qiáng)，才能起到保護(hù)的作用。但是現(xiàn)階段對管道陰極保護(hù)的局部腐蝕電位還未有可測量的辦法，所以沒法衡量出有效的陰極保護(hù)電位，僅可對已出現(xiàn)腐蝕的管道實(shí)施檢測，才能得出陰極保護(hù)電位的范圍，經(jīng)過多年的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，我們整理出了一些陰極保護(hù)局部腐蝕的控制方法。

（一）時(shí)刻改變外加電流陰極保護(hù)設(shè)施的運(yùn)行指標(biāo)

通過總結(jié)發(fā)現(xiàn)管道的陰極保護(hù)局部腐蝕情況基本上都出現(xiàn)在電位為-0.85～-0.95V的范圍當(dāng)中，基于雙重的保護(hù)體系下，通過改變恒電位儀的運(yùn)行指標(biāo)，可以有效地增強(qiáng)管道的陰極保護(hù)電位，使電位低于-1V，確保管道的陰極保護(hù)發(fā)揮出作用。不過此種方法會(huì)受防腐層質(zhì)量的影響，尤其是瀝青類的防腐層，如果電位低于-1.5V，很容易使防腐層脫落，所以必須注意。

（二）定期對管道防腐層進(jìn)行維護(hù)

因?yàn)樵烷L輸管道需要長時(shí)間的運(yùn)行，所以就會(huì)使管道發(fā)生老化、裂縫、腐蝕等現(xiàn)象，而做好日常的維護(hù)工作可以有效地避免這些情況發(fā)生，使管道和防腐層之間緊密貼合，起到保護(hù)的作用。經(jīng)過長期的管道維護(hù)我們可發(fā)現(xiàn)只要是定期維護(hù)好的管道，就可以有效的避免管道出現(xiàn)陰極保護(hù)局部腐蝕的現(xiàn)象發(fā)生。

（三）增加犧牲陽極

對于那些無法實(shí)施修理以及維護(hù)的陰極保護(hù)電位的防腐層管道，特別是電位超過-1V的陰極保護(hù)區(qū)域，我們可實(shí)施增加犧牲陽極的方法來加強(qiáng)外加電流陰極保護(hù)的措施，增強(qiáng)陰極保護(hù)區(qū)域的電位，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其效果非常好，可以充分的避免管道的陰極保護(hù)局部腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

五、結(jié)論

因?yàn)槊總€(gè)區(qū)域的腐蝕情況、條件以及所需的保護(hù)電流都不相同，因此就使得陰極保護(hù)的局部腐蝕控制會(huì)非常的困難。對每一條原油長輸管道的陰極保護(hù)局部腐蝕情況的控制應(yīng)使用綜合性的方法，這樣才可確保腐蝕現(xiàn)象有效控制。

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（作者單位：中國石油天然氣股份有限公司

管道加格達(dá)奇輸油氣分公司）