關于輸油管道陰極保護防腐技術的探析

摘 要：現代經濟的發展，離不開石油，石油在社會發展與經濟建設中的作用越來越大，而輸油管道是否運行良好，直接影響到石油的傳輸效果與質量。管道防腐技術越來越受到重視，在近些年來，管道技術與能力有了全面的提升，通過創新與發展，新的陽極保護材料、強制電流儀器和防腐涂料等等新技術得到廣泛使用。文章主要通過對輸油管道陰極保護防腐技術的分析，全面論述了國內外輸油管道防腐現狀和問題，進一步提出了陽極材料、強制電流法和附加涂層等措施。

關鍵詞：管道；防腐；陰極保護；材料

前言

經濟建設不斷深入，石油開采和使用也不斷增加，我國輸油管道也得到了快速發展，管道數量不斷增加，跨國干線直接影響著國際國內的用油質量，為了保證管道運行良好，防腐問題引起相關部門科研人員的重視。通過管道輸油是一種常見的原油運輸方式，原油源源不斷的輸送到各地區，為經濟建設提供強大動力。近年來，在管道運行中，不斷出現事故，主要問題則出現在管道近觀到腐蝕影響，這種情況導致的管道問題占問題總量的三分之一。導致管道受到腐蝕的成因較多，多數是環境惡劣造成的，輸油管道在通過環境惡劣的區域，其周邊土壤性質不同，多數是含鹽、含水，因為管道存在一定的孔隙，土壤pH值就會對管道材料產生一定的影響，另外，管道原油還含有CO2、H2S等流態不同的液體，長期使用后，也會在一定程度上導致管道腐蝕和破壞，影響石油傳輸效果。

1 國內外發展現狀

腐蝕能夠嚴重破壞管道，對石油傳輸產生巨大的危害。腐蝕主要是因為金屬所處環境導致的，環境存在導電現象，在長期使用中，會產生電化學反應，這就是通常所說的破壞性侵蝕。那么，在管道使用過程中，產生腐蝕的成因較多，通過歸納成因主要表現如下：一是管道自身性質原因。管道的材質是關鍵，不同的材質會產生不同程度的腐蝕，管道選料非常重要，不同的材質在不同的環境下，也會出現不同的影響。二是所處土壤環境的原因。不同的環境會出現不同的土壤，土壤對管道的影響也較大，由于地形不同，會出現土壤的潮濕現象，如果管道處在懸空狀態，則在應力腐蝕下出現嚴重影響，導致土壤電阻率不斷降低。三是施工不當原因。由于施工技術與水平不同，在進行施工時，輸油管道深埋地下處理不當，有一些管道防腐層在安裝前就受到了一定程度的破壞，那么，在放入地下時，在安裝過程中就出現了不合格管道，有一些施工單位和人員，責任心不強，技術能力不夠，出現了違規操作問題，導致了管道應力過分集中。當前，國內的陰極保護技術已經被認可與推廣，在較大范圍內得到全面的應用。從我國管道腐蝕保護率上看，國內僅為78.3%，而在西方和歐美等發達國家，陰極保護已經進入了規范化。

2 陰極保護防腐技術

陰極保護技術在近些年來不斷創新發展，其技術能力有了全面的提升，這項技術工作原理主要是在外加電流保護下的變壓器-整流器等電源運轉模式，全面實現陰極保護數據采集與整理，做好綜合性的儲存、分析和應用。

2.1 犧牲陽極法

犧牲陽極材料保護的方法，主要是用陽極材料替換管道、設備金屬，把還原性非常好的金屬當成陽極，這樣就能和管道構成良好的銜接，形成原電池，這樣在使用過程中，陽極材料就會產生氧化，不斷減少和消耗，從而延長了管道、設備年限，確保管道具備穩定性。陽極材料較為廣泛，主要由陽極和輔助陽極材料構成，當前，先進的技術較多，常用的陽極材料主要是Mg-Mn、Mg-Al、Zn-Sn、Zn-Hg和AI-Zn-In合金等；很多材料都可以用做輔助陽極材料，最新的主要是氧化鐵、鋁銀合金、鍍鉑鈦、混合金屬氧化物等。不同的材料有不同的功能，其中，合金里面鎂的密度較少、電位比較低、極化效率小，非常適合土壤內工作；鋅合金陽極腐蝕程度弱、極化效率高、壽命比較長，一般是用于酸性和堿性土壤；鋁電位處于鎂和鋅間，表面易鈍化，通常與Zn-Al、Al-Hg合金形式起到作用。雖然陽極材料不斷更新改善，但是從整體上看，陽極材料還有一定的弊端無法得到有效解決，主要表現是：自身調節能力不足；特殊環境出現極性逆轉；輔助陽極氣阻值略高；屏蔽時會影響陰極保護。

2.2 強制電流法

這種方法主要是利用恒電位儀起到作用，讓電流一次性通過陽極，進入到管道并速出土壤，產生流動進入到金屬管道內，然后，再由連接到管道的陰極電路形成強大的匯流，推動到恒電位儀處，這樣就會使數值出現一定的變動，電位穩定到控制電位范圍之內，確保通電點電位穩定不產生大的變動，這樣才能起到改變陰極電位的作用，從而實現了陰極保護功能。通過強制電流法能夠產生巨大的保護電流，這種方式保護距離較長、方便調節電流及電壓，所以在許多地方均能得到利用，使用范圍非常廣泛，這類方法適用長輸油管道和管地電位變化超越犧牲陽極保護能力的情況，能起到良好的保護作用。強制電流法主要是指外加電流對金屬極化曲線形成改變，這樣通過系統分析，達到降低電化學腐蝕的良好效果，這種方法較為復雜，操作起來較難把握，特別是與陽極材料相比，需要嚴格的進行控制才能起到良好效果。要想完全實現陰極保護，需要注意如下幾個方面：對電壓做好介定；保證回路電阻定量分析；輔助陽極個材料、距離等參數做好控制；科學選定好參比電極。強制電流法具備較明顯的優勢，任何情況均可使用，對電壓變化形成可調；土壤電阻率對其無法形成較大的影響與限制；測試位置在進行設置時數量不多、測試儀安裝起來非常方便快捷。

2.3 附加絕緣層

輸油管道防腐是一項長期工程，需要不斷研究與探索，以上兩種方法是常用方法，在此基礎上，通過對犧牲陽極和強制電流法的創新，研究出了一種新型方法，主要是通過對管道表面熱處理、增加防腐涂層等方式，使防腐效果達到最好的效果，這種方式就是附加法。所以說，要想達到完美的防腐作用，就一定要科學合理的選擇使用防腐涂層，如果選用不當，不但不會達到防腐效果，而且還會導致管道表面腐蝕加劇的現象，嚴重的則會誘發另外的腐蝕，在進行施工操作中，要嚴格技術管理，不能出現涂層施工不當的問題，否則會重疊整體的防腐效果。如果在傳輸過程中，管道外表面是干燥的，則不會出現電化學反應，這樣的環境就很難出現腐蝕的問題。涂漆防腐主要原理就是利用良性涂料進行外涂，把現有的管線與土壤進行隔離，通過陰極保護避免出現腐蝕現象。這個過程中，涂層材料是關鍵，漆膜保護層管道表面與電解液發生接觸，漆膜對應金屬就是第一個被腐蝕的，只有全面避開管道表面腐蝕，才能起到陰極保護的作用。在進行管道保護時，需要注意如下幾個問題：一是不能把含鋅類涂層用到奧氏體不銹鋼設備上，不但達不到效果，還會破壞原有表面；二是含鋅涂層鋅含量要達到標準要求，如果不合格，則起到陰極保護作用；三是聚氨脂涂層在表面光滑的管道進行外涂，避免對多孔、粗糙管道表面外涂，起不到效果；四是土壤酸堿性、含水量、原油性質均對保護效果有影響，只有通過對不同問題的具體分析，才能選擇使用更加合適的涂層材料。

3 結束語

選擇陰極保護時，一定要進行綜合考慮，理論與實踐結合得出如下結論：一是材料腐蝕機理和管道材料要不斷研究，使腐蝕計算模型更加精準，定量、定點防腐；二是根據環境的不同，需要注意電流大小、測試距離，避免出現大的測試誤差；三是深埋的輸油管道，一定要使用外加防腐絕緣層和陰極保護法聯合的方式；四是管道從施工到防腐需要從整體把握，科學設計防腐方案全面降低損失。

參考文獻

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