油氣管道泄漏原因分析

王宗裕 肖旭暉

（海洋采油廠維修大隊(duì) 維修二隊(duì)，山東 東營(yíng)257237）

1 油氣管道運(yùn)行情況與使用環(huán)境

海洋采油廠集輸、外輸管道位于黃河三角洲入海口地區(qū),土壤的濕度大,鹽堿含量高,屬于強(qiáng)腐蝕性土壤,管道的防腐層為瀝青。 所使用的外輸油氣管道分為Φ219mm、Φ377mm 與Φ426mm 三種規(guī)格， 平均壁厚為8～10mm，材料多為無(wú)縫鋼管。 管道平均埋深為1.2～1.5 米，途徑淺灘、濕地等環(huán)境，沿途交通不便，致使人工巡視困難。 隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，管道防腐覆蓋層會(huì)逐漸老化變質(zhì)，失去保護(hù)作用，或者由于土壤應(yīng)力使管道防腐覆蓋層變薄，導(dǎo)致管道腐蝕和泄漏。 此外還可能因?yàn)椴环ǚ肿拥谋I取和自然災(zāi)害或其他事故而損壞。

2 油氣管道泄漏原因分析

據(jù)維修大隊(duì)統(tǒng)計(jì)并結(jié)合相關(guān)資料分析，我們發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致油氣管道泄漏或防腐層脫落的原因主要有環(huán)境腐蝕、人為破壞和自然災(zāi)害三大因素，以下為其成因分析。

2.1 環(huán)境腐蝕

管道腐蝕環(huán)境主要包括四個(gè)方面：土壤、地下水、大氣、輸送介質(zhì)。

2.1.1 土壤腐蝕

土壤是由多種無(wú)機(jī)物、有機(jī)物、水和空氣組成的極其復(fù)雜的不均勻多相體系，土壤的顆粒之間存在著大量的孔隙，孔隙中充滿(mǎn)空氣和水，鹽類(lèi)溶解在水中，土壤就成為電解質(zhì)，土壤各處的組成和性能存在差異，透氣性條件不一致，氧的滲透率變化幅度很大，形成氧濃差腐蝕。

勝利油田大部分地區(qū)位于渤海灣海濱平原，多為近代黃河沖擊海相沉積而成，屬濱海鹽漬土壤，土壤含鹽以氯化物為主，一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)土壤含鹽量大、透氣性好、含水量大、pH 值低和電阻率小時(shí)，腐蝕性就大。 另外，土壤里的管道金屬表面因土壤結(jié)構(gòu)不均勻以及因金屬本身存在的不均勻性還存在微電池腐蝕。 土壤中的硫代硫酸鹽、硫氧化細(xì)菌等也會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生腐蝕作用。

鹽堿地含水質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，土壤電阻率偏低，該土壤環(huán)境對(duì)管道的腐蝕性明顯增強(qiáng)，需要加強(qiáng)腐蝕控制與防腐檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)有防腐層破損點(diǎn)應(yīng)及時(shí)修復(fù)和加強(qiáng)陰極保護(hù)。海洋采油廠油氣外輸管道多處于鹽堿灘、鹽場(chǎng)、濕地等較為惡劣的環(huán)境，土壤電阻率多在1Ω·m 以下，屬?gòu)?qiáng)等腐蝕性土壤環(huán)境，這也加劇了管道腐蝕的速度。

2.1.2 地下水腐蝕

地下水的腐蝕性與土壤關(guān)系密切，集輸管道所處的灘海環(huán)境的地下水位高，一般為1～3m，主要致腐因素是含鹽量，特別是氯化物的含量，使地下水成為一種促進(jìn)化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕的電解液。

2.1.3 大氣腐蝕

海洋大氣對(duì)碳鋼的腐蝕大約比內(nèi)陸腐蝕要強(qiáng)100 倍，主要原因取決于金屬表面鹽沉積量，且碳鋼腐蝕速度和表面鹽沉積量在對(duì)數(shù)坐標(biāo)上成線(xiàn)性關(guān)系。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)失重A3 鋼標(biāo)準(zhǔn)試片試驗(yàn)， 采用ISO9223 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)埕島海域大氣進(jìn)行分級(jí)， 同時(shí)根據(jù)GB/T15957-1995 大氣環(huán)境腐蝕性分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分離，得到以下數(shù)據(jù)：

表1 離海岸不同距離的碳鋼掛片腐蝕速度

由上表得出，距海岸越近，腐蝕速度越強(qiáng)，而且趨勢(shì)明顯。[1]

2.1.4 輸送介質(zhì)腐蝕

我廠集輸輸送介質(zhì)包括原油、原油和水的混合物、天然氣，主要與設(shè)備內(nèi)部的腐蝕過(guò)程有關(guān)，下面根據(jù)輸送介質(zhì)的不同進(jìn)行分析：

1）原油輸送

原油外輸中，主要參雜的腐蝕性雜質(zhì)有：細(xì)菌、二氧化碳、氯化物、硫化氫、氧、有機(jī)酸、固體或沉淀物、水和其他含硫的化合物。

原油中硫的總含量與腐蝕之間并沒(méi)有精確的關(guān)系，而主要與參與腐蝕反應(yīng)的有效硫化物如：H2S、單質(zhì)硫、硫醇等活性硫及易分解為H2S的硫化物含量有關(guān)，活性硫化物含量越高則對(duì)輸油管道的腐蝕性就越強(qiáng)。

原油中含有SRB、鐵細(xì)菌、厭氧菌、真菌等多種菌種，這些菌種在合適的環(huán)境下可以被激活并生長(zhǎng)，對(duì)管道構(gòu)成潛在威脅。

無(wú)論是硫化氫腐蝕、細(xì)菌腐蝕，還是其他的腐蝕類(lèi)型，其關(guān)鍵都是水， 所以控制油品含水量就可以有效的控制硫化物對(duì)管道的腐蝕危害，應(yīng)盡可能將原油含水量控制在2‰以下，從而防止內(nèi)腐蝕的發(fā)生。[2]

2）油水混合輸送

（1）油水混輸時(shí)，引起腐蝕的主要因素是水，當(dāng)含有污水或海水時(shí)，會(huì)表現(xiàn)出更強(qiáng)的腐蝕性。

（2）介質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)對(duì)腐蝕也有密切關(guān)系，當(dāng)介質(zhì)為湍流時(shí)，腐蝕速度最低；當(dāng)溶液流動(dòng)為層流時(shí)，腐蝕速度明顯上升。在實(shí)際油水混輸過(guò)程中，發(fā)生的嚴(yán)重腐蝕（甚至穿孔）主要集中在于水相相接觸的輸油管道的下部分，就是層流狀態(tài)下高腐蝕速率的結(jié)果。

（3）不同油水比對(duì)腐蝕的影響，實(shí)驗(yàn)表明，原油中含有污水時(shí)，腐蝕速度明顯增加，而且隨污水量的增加而增大，且鋼的表面將會(huì)出現(xiàn)不均勻的腐蝕。

3）天然氣輸送

（1）天然氣中含有一定的水汽,在一定條件下,天然氣中的水汽凝結(jié)在管壁形成水膜,硫化氫和二氧化碳等酸性氣體溶于水膜中,對(duì)管道產(chǎn)生腐蝕。

（2）在氣體流速較高時(shí),管道鋼遭受沖刷腐蝕也比較嚴(yán)重,由于腐蝕產(chǎn)物被直接沖擊的氣流帶走, 新的金屬面不斷裸露, 從而加速了腐蝕。

（3） 進(jìn)入管道輸送的天然氣通常會(huì)含有少量硫化氫和二氧化碳,對(duì)管道產(chǎn)生腐蝕。 硫化氫在水中的溶解度較高,引起的主要腐蝕類(lèi)型有電化學(xué)失重腐蝕、氫鼓泡和氫脆、硫化物應(yīng)力腐蝕破裂等。二氧化碳對(duì)鋼材的腐蝕主要是天然氣中的二氧化碳溶于水生成碳酸而引起電化學(xué)腐蝕所致。

2.2 人為盜取、破壞

受到非法高額利潤(rùn)的誘惑， 近年來(lái)不法分子破壞石油天然氣管道，在油氣管網(wǎng)上安裝閥門(mén)竊油竊氣，給采油廠帶來(lái)了重大損失。盜油盜氣閥門(mén)位置一般比較隱蔽且流量小于預(yù)警值， 監(jiān)控人員不易察覺(jué)，給管道泄漏預(yù)警與定位工作帶來(lái)了很大困難。

人為盜油一般是在管道上按管道弧度用強(qiáng)力膠粘一片鋼板，在鋼板上焊接球閥，采用帶壓開(kāi)孔的方法實(shí)現(xiàn)球閥和管道的通孔，通過(guò)球閥的開(kāi)啟實(shí)現(xiàn)盜油； 另一種方式是在管道上直接焊接帶絲頭的閥門(mén)，焊接后用電鉆(手搖鉆)開(kāi)孔，實(shí)現(xiàn)和管道的連通。[3]

2.3 自然災(zāi)害

突發(fā)性的自然災(zāi)害，如崩塌、地震、洪水沖刷、風(fēng)沙等。

［1］翁永基,李相怡,等.鹽沉積對(duì)埕島海域大氣腐蝕性分級(jí)的影響[J].油氣儲(chǔ)運(yùn).

［2］張一玲.原油對(duì)輸油管道及設(shè)備的內(nèi)腐蝕研究[D].中國(guó)石油大學(xué)(華東).

［3］劉效國(guó),張文國(guó).管道補(bǔ)漏技術(shù)的在采油廠的應(yīng)用[J].勝利油田海洋采油廠.