陰極保護和緩蝕劑在油氣管道防腐中的應用

靳紅利馬建鑫

（1.中國石油大學（北京）重質油國家重點實驗室，北京102249 2.中國石化管道儲運有限公司，山東聊城252000）

陰極保護和緩蝕劑在油氣管道防腐中的應用

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（1.中國石油大學（北京）重質油國家重點實驗室，北京102249 2.中國石化管道儲運有限公司，山東聊城252000）

近年來，隨著高科技的不斷發展，我國的社會生產力有了進一步提高。而油氣管道作為我國的核心工程之一，它在工作的過程當中卻出現了嚴重腐蝕的現象。這不僅嚴重影響油氣管道的運行效率，還大大提高了油氣管道企業的投資成本。于是，為了有效地防止油氣管道腐蝕，將陰極保護技術和緩蝕劑合理地應用在油氣管道當中的研究是極其重要的。因此，本文將對陰極保護和緩蝕劑在油氣管道防腐中的應用進行深入的分析與探究。

緩蝕劑；油氣管道；陰極保護

一、簡析緩蝕劑

緩蝕劑也叫做“腐蝕抑制劑”，當它以適當的濃度和形式存在于環境當中的時候，可以有效地防止或者是減慢材料腐蝕的化學物質或復合物，它通常用在中性介質，比如：鍋爐用水、循環冷卻水等等；酸性介質，比如：除鍋垢的鹽酸、電鍍前鍍件除銹用的酸浸容易等；以及氣體介質，比如：氣相緩蝕劑等當中。

緩蝕劑的分類方式有很多，比如：

1.按照化學成分分類，可以將緩蝕劑分為：無機緩蝕劑、聚合物類緩蝕劑以及有機緩蝕劑。

2.按照控制部位分類，可以將緩蝕劑分為：陽極型緩蝕劑、陰極型緩蝕劑以及混合型緩蝕劑。

二、試析導致油氣管道出現腐蝕的因素

目前，因油氣管道的特殊性，導致它在實際運行的過程當中，因各種各樣的因素出現了嚴重的腐蝕現象。因此，現對這些造成油氣管道出現腐蝕現象的因素進行簡單的分析和探究：

1.二氧化硫

由于原油中硫的成分越來越高，使得油氣管道內出現了較多的硫沉淀化合物，再加之油氣管道底部的二氧化硫會和油氣管道材質中的鐵元素發生化學反應，生成硫酸亞鐵化合物，該化合物又會水解成為游離酸以及其氧化物。同時游離酸也會和油氣管道中的鐵元素發生化學反應，形成新的硫酸亞鐵。此時，硫酸亞鐵又會發生水解反應。從而直接加重油氣管道的腐蝕程度。

2.氧氣

原油里面通常都會包含水和氧氣，眾所周知，氧氣會和水中的輕負離子發生化學反應，形成氫氧根離子，而氫氧根離子也會和油氣管道材質中的鐵元素發生化學反應，從而讓管道出現了腐蝕的現象。

三、探析陰極保護和緩蝕劑在油氣管道防腐中的應用

1.陰極保護的原理

當油氣管道材質中的鐵元素處于電解質溶液當中的時候，由于它表面存在著電化學的不均勻性，從而形成一個腐蝕原電池。該原電池當中的陽極會發生腐蝕，放出電子，同時鐵離子進入電解質溶液當中。陰極發生相應的化學反應，析出氫氣以及鐵的化合物，但是鐵元素本身是不會發生腐蝕的。因此，為有效地防止油氣管道發生腐蝕，就可以利用某一種緩蝕劑，讓鐵元素的表面都處于陰極狀態，從而讓其抑制原電池陽極上的鐵元素釋放出電子。

2.我國油氣管道陰極保護防腐的現狀

目前，在油氣管道當中，最為常見的一種防腐技術是：強制電流陰極保護技術。它的工作原理是：在油氣管道的回路當中接入一個直流電源，借助電源的陽極，把直流電通入油氣管道的金屬表面，進而使被保護的金屬變成陰極，同時對該金屬進行有效地保護。

但是，這種陰極保護的技術卻存在著許多的缺點，比如：

（1）投資成本比較高，且在回路中接入的是一個電源，所以在回路實現運行的整個過程當中，油氣管道企業還必需要承擔起較高的電費。

（2）需要構建一個專業的維護管理團隊，以確保電路運行的安全性。因此，為了降低油氣管道的運行成本，也為了能夠在保證安全的情況下，對油氣管道進行防腐的同時結合其他有效的防腐技術比如緩蝕劑。

3.緩蝕劑在油氣管道中的應用

目前，由于我國大多數管道腐蝕原因是H2SCO2和Cl-的存在，目前陰極型緩蝕劑和混合型緩蝕劑應用較廣泛。

（1）陰極型緩蝕劑的應用

所謂的“陰極型緩蝕劑”，也就是：抑制電化學陰極反應的一種化學藥劑，它包括：鋅的碳酸鹽、磷酸鹽等等。陰極型緩蝕劑在油氣管道中實現的原理是：與油氣管道中的水或者是鐵元素表面的陰極區發生化學反應，讓形成的沉淀化合物逐漸變為一層薄膜，隨著緩蝕劑不斷的在陰極區發生化學反應，這種薄膜的厚度就會慢慢增加。當膜的厚度達到一定程度的時候，就會阻擋陰極釋放出電子，從而防止管道腐蝕。

例如：陜西省油氣管道企業在對管道進行防腐的過程當中，就將碳酸氫鹽這種陰極型的緩蝕劑藥物應用了進來。在利用碳酸氫鹽對油氣管道進行防腐之后，該企業油氣管道的腐蝕率降低了30%。可見，陰極型緩蝕劑的效能是非常高的。

（2）混合型緩蝕劑的應用

混合型緩蝕劑具有一定的活性，且分子當中還存在著兩種性質相反的極性基團，能夠吸附在油氣管道鐵元素的表面上形成單分子的陰極膜，阻止水和氧氣朝著油氣管道鐵元素的表面上擴散，從而對管道起到緩蝕的作用。

例如：綿陽江油煤氣管道企業在將管道投入運行的時候，就采用一種含硫的混合型緩蝕劑對管道進行保護，該管道多年來一直正常運營。

四、結語

綜上所述，陰極保護和緩蝕劑作為具有高效力、低成本的管道防腐技術，在油氣管道中的應用，對我國油氣管道行業來說是非常重要的。同時，仍需廣大研究者吸收國外經驗，改進技術，從而為我國的油氣管道行業做出更大的貢獻。

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［2］史娜，王雷，仇祝峰等.油氣管道腐蝕機理分析及防腐措施綜述［J］.中國石油和化工標準與質量，2012，32（1）：230.

［3］連藝秀，馮春艷，劉文博等.油氣管道的腐蝕與防護技術［J］.油氣田地面工程，2014，（10）：104-105.

靳紅利，中國石油大學（北京）在讀碩士，主要從事管道防腐研究。