油氣集輸管道的腐蝕機理與防腐蝕技術(shù)分析

石瑜琦

（大慶油田有限責(zé)任公司采氣分公司監(jiān)督管理中心，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

在社會經(jīng)濟快速發(fā)展的過程中，國家對石油、天然氣等能源的需求量不斷增加，但是這也導(dǎo)致油氣集輸管道頻繁出現(xiàn)腐蝕的問題，導(dǎo)致油氣集輸管道出現(xiàn)跑、冒、滴、漏等情況，不僅造成資源浪費，也加大了經(jīng)濟損失，需做好管道防腐蝕工作。因此，本文將對油氣集輸管道的腐蝕機理與防腐蝕技術(shù)進行簡要分析。

1 油氣集輸管道腐蝕機理

1.1 油氣集輸管道外部腐蝕機理

油氣集輸管道外部腐蝕是由管道外部與土壤、空氣以及水等介質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)、物理反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)造成的[1]。土壤當(dāng)中含有水、空氣以及鹽離子等物質(zhì)，很容易與管道產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)。而一旦管道外部被腐蝕，管壁就會變薄，會對管道造成較大的破壞。同時，若金屬管道浸泡在土壤電解質(zhì)溶液當(dāng)中，管道外部也會形成宏觀電池或局部電池，部分氧氣濃度較低的地方就會形成陽極。

1.2 油氣集輸管道內(nèi)部腐蝕機理

油氣集輸管道內(nèi)部腐蝕指的是油氣當(dāng)中的腐蝕性氣體或鹵水等會和管道內(nèi)部產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致管道內(nèi)部被腐蝕[2]。油氣當(dāng)中包括很多腐蝕性氣體，例如二氧化硫、二氧化碳以及硫化氫等。其中硫化氫的腐蝕性比較強，在水中溶解之后會出現(xiàn)電離的情況，從而腐蝕金屬管道，且會產(chǎn)生硫酸，也會對管道內(nèi)部產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕作用。被硫化氫腐蝕之后，金屬管道很容易出現(xiàn)氫脆的情況。而二氧化碳溶于水之后會降低溶液的pH值，繼而產(chǎn)生CO32-、HCO3-等離子，這些離子會與金屬發(fā)生反應(yīng)，從而生成碳酸亞鐵，會腐蝕管道。二氧化硫溶于水之后，會與金屬發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸亞鐵，硫酸亞鐵又會被水分解為硫酸根離子與三氧化二鐵，其中硫酸根離子會與鐵反應(yīng)，再次生成硫酸亞鐵，不斷腐蝕管道。此外，管道流體當(dāng)中存在碎屑與沙粒等固相顆粒，會沖刷腐蝕內(nèi)部管壁。

2 油氣集輸管道外部防腐蝕技術(shù)

2.1 科學(xué)選擇防腐蝕材料

油氣集輸管道外部會受到大氣環(huán)境的影響，將其埋藏在土壤中后會疏導(dǎo)電解質(zhì)或土壤的影響，繼而出現(xiàn)腐蝕的情況。為此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、土壤條件綜合分析管道外部出現(xiàn)腐蝕的原因，并科學(xué)選擇耐腐蝕性的管道材料，避免管道出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕。

2.2 完善防腐蝕涂層

油氣集輸管道外部防腐蝕常應(yīng)用防腐蝕涂層這種方式，即在管道外部涂噴一層防腐蝕層，將管壁與腐蝕介質(zhì)分隔開來，從而隔離管道表面，加強電化學(xué)保護。常用的防腐蝕涂層有無機涂層、有機涂層以及復(fù)合涂層等類型。其中，無機涂層主要包括熱噴玻璃涂層、陶瓷涂層以及搪瓷涂層等，其抗磨性、耐腐蝕性、耐高溫性等性能比較好，且不易老化。但是，無機涂層具有十分復(fù)雜的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)成本也比較高，應(yīng)用范圍相對較??；其次，常用的有機涂層主要包括橡膠防腐蝕涂層、石油瀝青、環(huán)氧類涂層、焦煤油防腐蝕涂層以及聚氨酯防腐蝕涂層等，具有較強的抗酸性、抗堿性，且種類比較多[3]。此外，復(fù)合涂層即將有機材料與無機材料相結(jié)合形成的涂層，防腐蝕效果比較好。

2.3 加強陰極保護

在油氣集輸管道外部加強陰極保護可以避免油氣集輸管道外部受到電解質(zhì)的影響，降低管道外部出現(xiàn)腐蝕的幾率。加強陰極保護指的就是利用金屬部件制造陰極，并使金屬部件通電，從而產(chǎn)生陰極極化，轉(zhuǎn)移管道表面的電子，避免管道外部受到腐蝕。加強陰極保護不僅可以采用外加陰極電流這種方式保護金屬管道，也可以利用犧牲陽極的方式保護陰極。采用陰極保護這種方式不僅可以保護埋地管線，避免埋地管線受到電解質(zhì)或土壤的影響，也可以將陰極保護應(yīng)用在海水當(dāng)中。同時，陰極保護的成本比較低，可以保護防腐蝕涂層保護不到的位置，為了進一步提升防腐蝕效果，技術(shù)人員也可以將陰極保護與防腐蝕涂層結(jié)合起來。

3 油氣集輸管道外部防腐蝕技術(shù)

3.1 靈活應(yīng)用內(nèi)部襯里及涂層防腐技術(shù)

一般會在管道內(nèi)襯中應(yīng)用玻璃鋼復(fù)合材料，其中的鋼材料具有耐腐蝕性強、強度高等特點，可以有效減小高溫高壓環(huán)境對油氣集輸管道的損害。管道內(nèi)涂層指的是在管道內(nèi)壁上涂噴一層防腐蝕層，常用的材料有環(huán)氧粉末、聚氨脂以及環(huán)氧樹脂等，從而隔離管道當(dāng)中的腐蝕性流體，避免管道內(nèi)部出現(xiàn)腐蝕的情況。利用這種技術(shù)不僅可以降低管道維修成本，也可以提高油氣集輸效率。

3.2 靈活應(yīng)用管道內(nèi)緩蝕劑防腐蝕技術(shù)

緩蝕劑是一種化學(xué)藥劑，可以抑制管道內(nèi)部的金屬或合金出現(xiàn)腐蝕，也可以通過改善已腐蝕金屬的表面狀態(tài)或延緩腐蝕速度達(dá)到保護金屬管道內(nèi)部的目的。當(dāng)前，緩蝕劑主要包括有機緩蝕劑與無機緩蝕劑這兩種類型。而按照緩蝕劑的電化學(xué)作用機理可以將緩蝕劑分為陽極緩蝕劑、陰極緩蝕劑以及混合緩蝕劑這三種類型。一般情況下，進行油氣集輸管道內(nèi)部防腐蝕時不需要利用大量的緩蝕劑，且保護效果比較好，可以有效延長管道的使用壽命。此外，緩蝕劑會隨著介質(zhì)的流動而流動，因此比較用于循環(huán)管路或半循環(huán)管路。

4 結(jié)語

油氣集輸管道腐蝕主要包括內(nèi)部腐蝕與外部腐蝕，這兩者的腐蝕機理不同，采用的防腐蝕技術(shù)也不同。對于管道外部腐蝕來說，需通過科學(xué)選取防腐蝕材料、完善防腐蝕涂層、加強陰極保護等方式進行防腐蝕。對于管道內(nèi)部腐蝕來說，需靈活應(yīng)用內(nèi)部襯里與涂層防腐技術(shù)以及管道內(nèi)緩蝕劑防腐蝕技術(shù)。技術(shù)人員需做好防腐蝕工作，降低油氣集輸管道的腐蝕幾率，提高油氣集輸管道的集輸質(zhì)量。