油氣集輸管道腐蝕與防腐措施研究

王學芳 孟凡紅 成云英

【摘 要】隨著經濟的發展與能源的需求，油氣消耗日益增多，其中以油氣集輸領域為例。我國已經建設有西氣東輸、川氣東送等大規模管道工程，油氣集輸工程涉及學科多，技術交叉性強，需要設計、施工、安全、質量等多方位工種協同合作。其中在油氣集輸管道運行維護階段，腐蝕性控制是相關技術人員的工作重點。

【關鍵詞】腐蝕機理；防腐措施

1油氣集輸管道腐蝕機理

油氣集輸管道的主要作用就是對油氣進行運輸，油氣在運輸過程中含有H 2S、CO 2、凝析油和地層水等，這些介質對油氣集輸管道具有非常嚴重的腐蝕作用，嚴重影響了油氣運輸的安全，這就需要我們對油氣集輸管道的防腐做出一定的措施。但是由于油氣田的不同特點，其腐蝕環境和腐蝕物質也有所不同，腐蝕機理以及腐蝕形態等較為復雜，所以防腐措施的采用不能一概而論，需要根據不同的油氣田特點進行防腐措施的選擇和應用。在集輸管線的運輸過程中常見的介質往往是混合的多相流介質，大量的運輸對于內壁的腐蝕更為嚴重，所以管內的腐蝕尤為重要，為了保障能源的有效供應和安全運輸必須對集輸管線的防腐措施進行研究和科學的選用。在管道腐蝕與防護工程領域筆者在此將其分為管道內腐蝕和外腐蝕兩種。

（1）電化學腐蝕。由于油氣管道常采用管溝填埋方式進行鋪設，由于土壤環境的酸堿性、含水率、氯離子等不同因素的影響，會誘導金屬材質的管道產生離子偏離，最終形成電化學腐蝕。以管道內腐蝕情況下的電化學腐蝕情況為例，因為考慮到油氣流動時需要克服其粘次阻力的影響，所以必須保證管道內壁的光滑性，通常在管道內壁都會進行過電鍍處理，而電鍍層有陰極和陽極之分，通過外加電流進行電鍍層電極電勢高低關系進行離子誘導從而防腐。但是電鍍層會因為原油腐蝕或者管道外部機械性損壞而脫落，并且在油氣流動時會產生一定的靜電，再加上外部土壤環境下的電化學腐蝕影響會產生交互作用，嚴重腐蝕管網。

（2）縫隙腐蝕。由于管網建設過程中需要運用不同的金屬和非金屬材料進行焊接或者緊固，而在焊接過程中還會產生氣孔、螺母緊壓面、法蘭連接面等縫隙，加之不同土壤環境下的SRB細菌吸附和電化學腐蝕影響，很容易在縫隙處形成腐蝕層或者生物垢，影響管網完整性。

（3）應力腐蝕。應力腐蝕可能是油氣集輸管道金屬內部的殘余應力，也很有可能是油氣集輸管道外加應力，它是一種由于特定腐蝕介質與拉應力共存的過程中所出現的腐蝕破裂。殘余應力可能是由于管道金屬材料體積變化引起的，也可能是管道金屬材料升溫后冷卻降溫不均勻引起的，也有可能是由于加工制造的過程中所出現的形變，還有可能是由于冷縮配合、螺栓緊固、鉚合作用所引起的應力。危險應力的集聚會導致裂縫撕裂和連接法蘭處的偏離移位，從而產生縫隙腐蝕等次生災害。

2有效防腐措施

（1）強化管道應力核算。管道建設之初設計方應該對穿越地帶環境、河流、電氣化鐵路、水文地質等參數進行收集。選用合適管線鋼，并在室內實驗基礎上對不同管徑下的管道進行應力核算，計算出拐點架空、法蘭盤連接細則等一系列應力消除方案，防止因為設計而導致的應力損壞。

（2）復合涂層外防腐。當前管道建設完畢后需對其表面進行防銹漆、磁粉漆等一系列涂裝防腐。但鑒于工程完備性，提出可在防銹漆涂裝完畢后首先進行聚乙烯膠粘帶纏繞絕緣，防止電化學腐蝕的發生，然后進行石油瀝青涂抹，防止SRB細菌等一系列土壤有害微生物影響。如若遇到低溫環境還可在以上工作后進行硬質聚氨酯泡沫塑料包裹，進行管道保溫和環境隔離，形成多次復合型涂層防護，充分保障管道運行安全。

（3）加注緩蝕劑。內防腐工作可以在管道施工時進行內鍍膜處理，但是鍍層會因為原油腐蝕或者管道外部機械性損壞而脫落，并且在油氣流動時會產生一定的靜電，在加上外部土壤環境下的電化學腐蝕影響會產生交互作用。所以管道運行過程中應進行每年的例行檢查和清管作業。并且在管道運行過程中進行緩蝕劑加注，充分提高管線鋼抗腐蝕性能，延長管道壽命。但由于緩蝕劑一次性用量較大，且價格較貴，所以緩蝕劑加注應結合管線清管與其他維護性防腐措施進行運用，在經濟合理的設計框架下運行。

（4）陰極保護。針對發生于管道工程運行過程全區間的電化學腐蝕，在管道工程建設時應進行陰極保護站點和保護樁的建設。特別是在河流和電氣化鐵路穿越處應格外加強防護，杜絕電化學腐蝕的發生。陰極保護在當前管道工程防腐中運用較多，且效果較好，極具經濟性。易維護，易和其他防腐措施進行復合型使用。下步應加強相關工藝和設備的研究。

3結束語

綜上所述，油氣集輸管道的運行需要日常性維護和平時操作的正常巡檢。尤其在管道防腐領域，應針對性分析管道內、外腐蝕性機理，將防腐措施和方案貫徹于管網設計、施工、使用和后期維護全階段。有針對性制定經濟科學的防腐措施，全方位使用復合涂層外防腐、加注緩蝕劑、陰極保護等防腐措施，保證油氣集輸管道長治久安的運行。

作者簡介：

王學芳―大慶油田采油七廠二礦葡二聯合站，集輸工技師，專長集輸實操培訓

孟凡紅，大慶油田采油七廠二礦，集輸工技師，專長集輸實操培訓

成云英，大慶油田采油七廠二礦，集輸工技師，專長集輸實操培訓

（作者單位：大慶油田有限責任公司第七采油廠）