石油管道硫化氫腐蝕與防護(hù)對策分析

桂再林

（國家管網(wǎng)集團(tuán)東部原油儲運有限公司武漢輸油處黃梅輸油站，湖北 黃岡 438000）

引言：目前我國對石油需求量迅速增加，增大了對原油的進(jìn)口和輸送。石油中多含有硫化物等雜質(zhì)，硫化物通過與石油中的水分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致大量硫化氫的存在，硫化氫具有還原性和酸性，會對石油管道造成嚴(yán)重腐蝕，影響石油的運輸效率，必須高度重視。

一、硫化氫腐蝕的主要類型分析

（一）全面腐蝕

石油管道是埋在地下的，長期處于潮濕環(huán)境，外部容易受到微生物和電解質(zhì)腐蝕，內(nèi)部則會受到石油運輸過程中通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的硫化氫的腐蝕，因此整個石油管道在長時間運輸石油之后會產(chǎn)生全面腐蝕，管道的厚度會減少，經(jīng)常會出現(xiàn)表面凹凸不平的現(xiàn)象，還會產(chǎn)生硫化物沉積在管道內(nèi)壁，長期下去嚴(yán)重影響石油運輸?shù)男省?/p>

（二）氫鼓泡類型腐蝕

出現(xiàn)此類腐蝕的原因主要有以下兩方面，一是氫原子造成，二是金屬本身材料問題，前者對管道的腐蝕主要是濕硫化氫所致，后者則是管道材料質(zhì)量出現(xiàn)問題。氫原子長期向管道內(nèi)壁滲透，在長期的化學(xué)作用下，管道中非金屬的部位就會出現(xiàn)氫鼓泡的現(xiàn)象。

（三）氫致開裂類型腐蝕

在氫致開裂方面，目前還沒有取得十分完善的結(jié)論，主要是此種現(xiàn)象的表現(xiàn)形式多樣，形成原因復(fù)雜，更多是在氫內(nèi)壓方面進(jìn)行討論。總之在硫化氫作用下，多種因素都可導(dǎo)致氫致開裂現(xiàn)象。

二、造成硫化氫腐蝕的主要原因

（一）濃度影響

一般情況下，濃度大小決定了硫化氫腐蝕的嚴(yán)重程度，在酸性環(huán)境中，材料中的鐵會被硫化氫逐漸分解，從而對金屬材料造成嚴(yán)重腐蝕。到達(dá)一定濃度后，會使管道材料出現(xiàn)機械性能的改變，出現(xiàn)韌性斷裂，如果濃度持續(xù)增大，這種斷裂會向塑性發(fā)展，導(dǎo)致管道出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p傷，管道的穩(wěn)定性受到破壞。

（二）電位影響

當(dāng)硫化氫處于飽和溶液環(huán)境中，會產(chǎn)生電化學(xué)極化，成為影響腐蝕的重要因素。在呈現(xiàn)中性PH 值的溶液中，陽極溶解會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對管道造成腐蝕，但是不會影響管道的斷裂情況，如果PH 值呈現(xiàn)酸性，陰極溶液會加速分解造成陰極極化，對管道造成腐蝕甚至斷裂，如果在堿性溶液中，陽極會發(fā)生鈍化化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生鈍化膜，鈍化膜會隨著電位的升高而增強，對管道造成腐蝕。

（三）材料影響

石油管道的構(gòu)成材料主要有碳鋼、合金鋼、不銹鋼等，主要成分是鐵和碳，這兩種元素遇到硫化氫會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生硫酸鐵，鐵元素失去電子而被腐蝕。在進(jìn)行輸油選材時，一般會選擇屈服強度較高的鋼種，以減少鋼材的用量，但是屈服強度的提升會導(dǎo)致鋼鐵的腐蝕敏感性提高，更易遭受腐蝕。而且為防止氫致開裂發(fā)生，鋼材具有較強的硬度，也會加速腐蝕的過程。而且鋼材在經(jīng)過不斷拉伸、壓縮和焊接之后，本身會產(chǎn)生應(yīng)力，發(fā)生機械性能改變，甚至出現(xiàn)塑性變形，這時材料更易遭受腐蝕。

（四）環(huán)境影響

環(huán)境方面主要會受到溫度和流速影響，如果溫度高于22 攝氏度，硫化氫的溶解度會降低，減緩對管道的腐蝕作用，因此溫度的提升對于弱化腐蝕有至關(guān)重要的作用；流速指的是石油液體的流動速度，硫化氫是液體，如果一直隨著石油輸送進(jìn)行高速流動，會沖刷掉管道表面的腐蝕層，不斷將管道暴露在腐蝕環(huán)境中，使腐蝕進(jìn)一步加劇，如果流速緩慢，則會出現(xiàn)積液，也會加快腐蝕速度，所以一定要對石油的流速進(jìn)行一定控制。

三、防止管道腐蝕的對策

（一）涂抹防腐涂料保護(hù)金屬表面

在金屬表面涂抹防腐材料可以有效防止硫化氫對于金屬材料的腐蝕，在金屬表面形成膜狀結(jié)構(gòu)，保護(hù)金屬表面不受侵蝕，在實際使用中，要選用耐濕熱、耐高溫、強度高、硬度大、附著力好，且具有較好耐磨性和抗沖擊性能的涂料，能夠很好地屏蔽掉硫化氫帶來的腐蝕，對金屬起到保護(hù)作用，在實際應(yīng)用中也比較節(jié)約成本，是被廣泛采用的防護(hù)方式。

（二）添加緩蝕劑控制腐蝕速率

將少量特定的物質(zhì)加入到腐蝕環(huán)境中，使其在金屬表面發(fā)生物理和化學(xué)變化，降低金屬的溶解速度，緩解對金屬表面的腐蝕程度，這種方法稱之為緩蝕劑防腐。緩蝕劑中的極性基會定向吸附在金屬表面，阻斷腐蝕因子接近金屬表面，起到緩解腐蝕的作用；緩蝕劑還會與腐蝕介質(zhì)以及金屬本身發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在金屬表面形成防護(hù)膜，進(jìn)一步阻止腐蝕過程；緩蝕劑還會對金屬在腐蝕環(huán)境中的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用，減緩電化學(xué)腐蝕作用。在使用過程中，緩蝕劑的針對性較強，且用量少、效率高，并且可以發(fā)揮緩蝕劑的協(xié)同效應(yīng)，產(chǎn)生更好的防腐效果。

（三）選用優(yōu)質(zhì)鋼材提升鋼材質(zhì)量

輸油管道由大量的管道焊接而成，要求鋼材要具有良好的強度、韌性以及在環(huán)境介質(zhì)下的力學(xué)性能，以及在硫化氫環(huán)境下的抗腐蝕性能。管道選材多采用合金鋼，目前滲鋁鋼屬于新型材料，具有良好的抗腐蝕性和耐熱性，被廣泛應(yīng)用在輸油管道。這種材料可以很好地適應(yīng)硫化氫的環(huán)境，對硫化氫的腐蝕具有抵制作用，是石油輸送的良好用材。

（四）制定養(yǎng)護(hù)措施增強防腐監(jiān)測

在石油企在進(jìn)行石油運輸過程中，要根據(jù)實際情況制定合理的養(yǎng)護(hù)制度，并將養(yǎng)護(hù)工作落到實處，制定責(zé)任制，增強每一位員工的責(zé)任意識。還要強化監(jiān)測和控制，采用先進(jìn)的防腐監(jiān)測技術(shù)對管道進(jìn)行全方位監(jiān)測，第一時間發(fā)現(xiàn)問題，將腐蝕造成的損失降低到最小，達(dá)到對管道的有效防護(hù)。

結(jié)語

綜上所述，石油管道擔(dān)負(fù)著石油運輸?shù)闹匾姑?，其防腐性能直接決定了輸送石油的質(zhì)量和效率。實際工作中要采取科學(xué)合理的方法，提高管道的抗腐蝕性能，緩解硫化氫對管道的腐蝕傷害，延長管道的使用壽命，促進(jìn)石油行業(yè)健康發(fā)展，為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入動力。