油氣管道的腐蝕與防護技術(shù)研究

佟吉亮

摘要：石油、天然氣是工業(yè)生產(chǎn)、人們生活中不可或缺的重要資源，為促進我國工業(yè)化水平的提高、社會經(jīng)濟的發(fā)展做出了重要的貢獻。管道運輸是石油、天然氣的主要運輸方式之一，但在油氣管道運行中，容易發(fā)生腐蝕問題，導(dǎo)致油氣管道出現(xiàn)薄弱點、穿孔，引起油氣泄露，導(dǎo)致油氣資源的浪費、生態(tài)環(huán)境的污染，還容易引發(fā)火災(zāi)、爆炸等安全事故，威脅人們的生命財產(chǎn)安全，造成社會負(fù)面輿論?；诖?，必須高度重視油氣管道腐蝕問題，并要加大對防護技術(shù)的研究與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：油氣管道;腐蝕;防護技術(shù)

中圖分類號：TQ028?文獻標(biāo)識碼：A

引言

我國國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，推動了我國石油行業(yè)的發(fā)展。目前我國石油天然氣產(chǎn)量不斷增加，并且伴隨著中俄管道、中緬管道的建成投產(chǎn)，在一定程度上促進了輸氣管道的發(fā)展。在油氣開發(fā)中，油氣管道已經(jīng)成為其中至關(guān)重要的設(shè)備。與水、陸等運輸方式相比，管道運輸具有眾多的優(yōu)點，如運輸量較大、便于管理、安全可靠等。但也存在著一定的局限性，如面臨著內(nèi)外介質(zhì)的腐蝕作用，所以存在著一定的安全風(fēng)險。近些年來，由于油氣管道遭到了腐蝕繼而造成油氣泄漏以及燃燒、爆炸等事故的情況經(jīng)常出現(xiàn)，對我國社會造成了較大的危害。基于此，圍繞油氣管道的腐蝕與防護技術(shù)進行研究具有重要的現(xiàn)實意義。

1油氣管道腐蝕因素分析

1.1土壤腐蝕

土壤腐蝕是油氣管道外部腐蝕的主要誘因。土壤是由固相、液相和氣相組成的復(fù)雜系統(tǒng)，并有多種微生物伴生。土壤具有不均勻性、膠體性、導(dǎo)電性和多孔性等特性，電化學(xué)腐蝕是土壤的對油氣管道的主要腐蝕形式。由于輸送管道通?？缭降牡赜蜉^廣，涉及不同的土壤類型，導(dǎo)致土壤對管道的腐蝕速度和程度也不盡相同，而腐蝕的不均勻性會加劇管道的腐蝕程度。

1.2雜散電流腐蝕

雜散電流腐蝕的定義是：由于正常電路漏電或沒有按照設(shè)計路徑流動而產(chǎn)生的意外電流對金屬產(chǎn)生的電解腐蝕。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)可將雜散電流的來源分為5類：直流電氣設(shè)備;外部結(jié)構(gòu)物的電池電流或等化電流;陽極陣列附近的等效電流;陰極保護系統(tǒng)的保護電流。雜散電流的腐蝕特點有：①電流強度大。與土壤中幾十毫安的自然腐蝕電流相比，雜散電流最大可達上百安培;②隨機性強且腐蝕范圍大。雜散電流通常會從管道阻抗最小的位置流入土壤或集中于管道有缺陷的部位，導(dǎo)致局部位置的嚴(yán)重腐蝕。

1.3輸送介質(zhì)腐蝕

油氣管線輸送的石油和天然氣等介質(zhì)通常含有二氧化碳、硫化氫、溶解鹽和水等易產(chǎn)生腐蝕的物質(zhì)。①二氧化碳溶于水后會生成碳酸，具有較強的腐蝕性，使金屬管道發(fā)生電解質(zhì)腐蝕;②干燥的硫化氫沒有腐蝕性，但硫化氫與水接觸后會對油氣管道產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，硫化氫腐蝕的主要類型為電化學(xué)腐蝕、氫脆和氫裂;③鹽類溶于水中后釋放的氯離子、硫酸根離子是主要的腐蝕來源，不同的溶解鹽對管道的腐蝕速率不同;④含水量對管道的腐蝕影響非常重要，通常含水量與腐蝕速率成正比。水的存在是產(chǎn)生二氧化碳和硫化氫腐蝕的先決條件。當(dāng)含水量小于30%時，輸送介質(zhì)一般為油包水狀態(tài)，水為內(nèi)向，對管線內(nèi)壁的潤濕作用較小，腐蝕也較小;當(dāng)水含量低于20%時，水相完全被包裹在油相中，幾乎沒有腐蝕發(fā)生;當(dāng)水相超過45%時，輸送介質(zhì)會成為水包油狀態(tài)，此時水相對管線的潤濕作用加強，腐蝕大幅度加劇。因此通常將30%作為水相能否產(chǎn)生腐蝕的臨界值。

2油氣管道腐蝕的防護技術(shù)

2.1在油氣管道表面涂刷保護層

為避免油氣管道外腐蝕問題的出現(xiàn)，可以靈活利用各種手段，在管道表面涂刷保護層，避免油氣管道直接接觸腐蝕性物質(zhì)。將防腐材料涂抹在油氣管道上，經(jīng)過固化之后，轉(zhuǎn)變?yōu)榉栏?，從而與金屬管道有機結(jié)合起來，便會避免周圍環(huán)境中的各種腐蝕性因素與油氣管道直接接觸，有利于避免電化學(xué)反應(yīng)，大幅度降低油氣管道的腐蝕速率。首先，氧化處理保護。也就是將NaNO2和NaOH的混合溶液涂刷在油氣管道的表面，經(jīng)過加熱處理之后，形成保護層，氧化膜的潤滑性、彈性均比較好，不會影響油氣管道的正常運行，還可以達到理想的防腐效果。其次，磷化處理保護。將油氣管道表面處理干凈之后，涂刷磷酸鹽溶液，便會在油氣管道表面形成一層保護膜。最后，非金屬涂層。在油氣管道表面噴涂各種塑料液體，不僅美觀度較好，還可以達到理想的防腐效果。

2.2陰極保護技術(shù)

所謂陰極保護，其主要原理是將整個金屬表面進行轉(zhuǎn)化，將其轉(zhuǎn)化為陰極，也就是將外加電流通向被保護的設(shè)備，這樣一來，便不會有電流從金屬表面流出。該技術(shù)通常有以下幾種方法：（1）犧牲陽極法。該方法將保護金屬和一種提供保護電流的金屬相連，這樣就可以使被保護體極化，能夠使腐蝕的速率有所降低。（2）強制電流保護法。這種方法是將被保護金屬與外加電源負(fù)極相連，發(fā)揮外部電流的作用，由它來提供保護電流，以達到降低腐蝕速率的方法。運用陰極保護技術(shù)之時，有一定的條件限制，要有足夠的電流流向陽極部位，這樣就能夠使自然腐蝕電流得到大幅降低。另外，還需要避免出現(xiàn)電流過大繼而導(dǎo)致涂層脫落的情況發(fā)生。

2.3運用耐蝕材料進行防腐

耐腐蝕性管材的品種較為繁多，以輸送介質(zhì)以及環(huán)境要求為依據(jù)，在管材設(shè)計過程中，需要對材質(zhì)進行科學(xué)的選擇，這樣可以使腐蝕情況的出現(xiàn)得到抑制。耐蝕材料不僅僅是有鍺合金以及鈦合金這種較為昂貴的材料，還有許多高分子應(yīng)用技術(shù)可供選擇。如，采用工程級聚丙烯等高分子作為復(fù)合管內(nèi)壁的防腐塑料管材，采用玻璃纖維來提升塑料制成的熱塑性玻璃鋼等。另外，還有一些其他種類的復(fù)合管，例如，襯管采用耐合金材料管材，基管采用碳鋼生產(chǎn)的雙金屬復(fù)合管，這樣都有著不錯的耐蝕性能。

2.4GIS技術(shù)在腐蝕防護系統(tǒng)的應(yīng)用

GIS是一種視覺理念，它以圖形的形式顯示具有地理坐標(biāo)的復(fù)雜管道、設(shè)備數(shù)據(jù)等，并以簡單明了的方式瀏覽數(shù)據(jù)信息。GIS技術(shù)用于以“地圖”的形式呈現(xiàn)設(shè)備管道分布，并通過GIS地圖形式顯示各種流程圖。設(shè)備管道腐蝕的統(tǒng)計分析信息顯示在地圖的關(guān)鍵點上，用鼠標(biāo)可以輕松操作。獲得所需的位置和狀態(tài)信息可為有效的腐蝕管理創(chuàng)造條件，這是未來的設(shè)計理念之一。

2.5化學(xué)防腐技術(shù)

緩蝕劑，當(dāng)其以適當(dāng)?shù)臐舛然蛘咝问酱嬖谟诃h(huán)境之中時，它能夠起到減緩腐蝕的化學(xué)物質(zhì)的這一作用。如果根據(jù)作用機理來對緩蝕劑進行劃分，那么可以將其分為以下幾種類型：陰極型、陽極型、混合型等。如果按照其所形成的保護膜的特征來進行劃分，則可以將其分為以下幾種類型：沉淀模型、吸附膜型、氧化膜型等。在對緩蝕劑進行使用時，有兩種注入方式，一種是連續(xù)式的注入;另一種是間歇式的注入。另外，為了使各類藥劑效果得到充分的發(fā)揮，還需要對系統(tǒng)進行定期的清洗，對設(shè)備表面所存在的污垢進行清洗，促使緩蝕劑能夠與腐蝕點進行充分的接觸，從而使緩蝕的效果得到有效的保證。

結(jié)束語

綜上所述，油氣管道的腐蝕主要因素有土壤腐蝕、雜散電流腐蝕和輸送介質(zhì)腐蝕，在實際生產(chǎn)中往往是幾種腐蝕兼而有之。常見的防腐措施包括：使用緩蝕劑、使用涂層管材、使用耐腐蝕合金管材、使用非金屬管材和陰極保護等方法，但上述方法均有各自的優(yōu)點和不足。在實際生產(chǎn)施工過程中應(yīng)該綜合考慮地質(zhì)條件、輸送介質(zhì)、工程預(yù)算等多方面情況，選擇最經(jīng)濟有效的防腐技術(shù)。

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（作者身份證號碼：231025198809191217）