石油天然氣管道的腐蝕與防護措施分析

摘 要：本文以管道防腐技術作為研究對象，分析石油天然氣管道內壁與外壁的腐蝕原因，分別從涂層防護、陰極保護、電化學防腐以及補口技術防腐等方面闡述常見的管道防護措施。

關鍵詞：石油天然氣管道;管道腐蝕;防護措施

隨著各行業對石油天然氣資源需求量的提升，要求人們采取有效的防護措施做好石油天然氣管道的防腐蝕工作，了解管道材質的影響因素，根據管道出現腐蝕問題的原因，采取針對性解決措施。

1 石油天然氣管道的腐蝕原因分析

1.1 管道外壁腐蝕原因

石油天然氣管道外壁發生腐蝕的原因，主要如下：①土壤腐蝕。管道直接與土壤接觸而產生腐蝕，土壤這一介質十分復雜，土壤中含有氣液固三相物質，部分物質存在導電性。管道各處結構不同，土壤內會有微生物存在。土壤中如果孔隙度較大，孔隙內就會有水分或氣體，與管道接觸時會腐蝕管道外壁。電化學腐蝕。土壤中含有導電溶液與雜亂電流，對管道產生電化學腐蝕影響。微生物。土壤內會有還原菌，將溶解的腐蝕性酸鹽轉為還原性酸溶液，使土壤酸堿度下降，酸性土壤與石油天然氣管道材料中的鐵產生反應，加快外壁腐蝕速度;②大氣腐蝕。不同地區的石油天然氣管道因外界氣候環境差異，其腐蝕速率也會不同，大氣腐蝕與空氣氧分水分含量有關;③海水腐蝕。海水成分復雜，是一種電解質溶液，水中含鹽量高，鹽分會組成電解質，對石油天然氣管道材質產生腐蝕作用[1]。

1.2 管道內壁腐蝕原因

管道內壁腐蝕原因，主要如下：①沖刷腐蝕?；跊_刷和腐蝕的相互作用引發管道腐蝕，液體固體兩相流動時管道內壁腐蝕，流體中固相沖擊鋼鐵表面，加快腐蝕速度;②高溫高壓腐蝕、比如在采油采氣井中，地層深度越深，壓力與溫度就越高，高溫高壓環境下酸性物質對管道內壁的腐蝕速度就會加快。溫度升高會提高管道抗腐蝕能力，但管道也會因此加重腐蝕變化;③酸性氣體腐蝕。天然氣中含有酸性組分，在管道內產生酸性環境，與管道保護膜發生化學反應，使保護膜被破壞，進而腐蝕管道內壁。這種腐蝕也會產生原電池，給石油天然氣管道內壁帶來氧化腐蝕。

2 石油天然氣管道的防護措施分析

2.1 涂層防護措施

常見的涂層防護技術主要如下：①煤焦油瓷漆涂層防護技術。將煤焦油經過高溫分餾處理得到瀝青、煤粉以及餾分油等材料，這將作為管道涂漆的主要成分。將涂漆涂在管道表面可以提升管道絕緣性和抗菌性，將水分與管道外部阻隔，避免管道因潮濕而腐蝕。由于煤焦油會污染土壤環境，所以當前人們用清潔涂漆代替煤焦油瓷漆;②環氧粉末涂層防護技術。該技術需要用到環氧樹脂和固化劑等材料，將其涂在管道表面能夠提高石油天然氣管道對土壤環境的抵御能力，使管道抗磨損。但環氧樹脂分子間力比較大，分子聚集體屬于剛性，固化后比較脆弱，容易導致石油天然氣管道涂層在受到沖擊和損傷時發生破裂現象;③三層復合涂層防護技術。該技術的應用主要包含環氧粉末、粘合劑等涂層，這種涂漆可以幫助石油天然氣管道抵抗陰電極，避免管道剝離，提升管道抗腐蝕性能。但受固有結構的約束，三層復合涂層技術的制作工藝十分繁瑣，實施時容易出現膜下腐蝕等問題[2]。

2.2 防腐膠帶防護措施

防腐膠帶防護技術是一種針對石油天然氣管道外防腐簡單有效的手段。該技術操作簡單，只需對管道表面進行簡單的處理，然后進行包覆施工即可，可以有效隔絕石油天然氣管道四周環境中的有害物質（如氧氣、水分、腐蝕性細菌與酸堿鹽等）對管線的侵蝕，防止管線外腐蝕，延長使用壽命。①粘彈體防腐膠帶是專門為天然氣石油等埋地管道設計的一款防腐產品，該產品施工方便、密封效果好，不僅防腐壽命長，且具有明顯的環保優勢。粘彈體防腐膠帶擁有冷流性和自修復功能，是一種不會固化的粘彈性聚合物，在管道防腐與補傷中能夠達到自修復效果。粘彈體防腐膠帶的密封性較強，可以避免微生物腐蝕管閥，為石油天然氣管道形成一層非屏蔽性防護層，延長管道使用壽命;②聚丙烯增強纖維防腐膠帶是一種無污染的環保型防腐產品，可用于天然氣石油管道外防腐和修復工程，是代替“瀝青玻璃絲布”、“環氧煤瀝青”的新型產品，有著抗沖擊、耐老化、耐拉伸、耐紫外線輻射特性。產品基材為改性聚丙烯編織纖維布，以丁基橡膠改性瀝青為防腐教材，各項檢測指標可以滿足SY/T0414-2007標準要求，是石油天然氣管道防腐膠帶的良好選擇。

2.3 電化學防腐措施

不同電化學防腐措施對管道腐蝕電位的改變方向不同，常見的電化學防腐措施主要有陰極保護、陽極保護兩種。對石油天然氣管道采取陽極保護措施，將管道和外部電源正極相連接，經過電解質溶液的作用，使石油天然氣管道腐蝕電位發生正極化反應。這時管道在電極影響下產生鈍化反應，并抑制電極變化，緩解石油天然氣管道發生金屬腐蝕的速度。應用陰極保護技術，就是將石油天然氣管道和外部電源負極相連接，使金屬材質產生陰極極化反應。經過一段時間的變化，石油天然氣管道電位會降低到標準值以下，進而解決石油天然氣管道表面電化學分布不平衡的問題，盡可能對金屬腐蝕溶解現象起到抑制效果。兩種電化學防護技術相比，陰極保護技術的應用范圍更廣泛，這是因為陰極保護技術的可靠性較高，方便實時操作，對防護人員沒有提出過高的操作要求。此外，添加化學藥劑也能緩解管道防腐問題，應用緩蝕劑可以減緩輸送介質對石油天然氣管道內壁的腐蝕程度，緩蝕劑的應用成本低，是當前首選的化學藥劑。將緩蝕劑與表面活性劑相互配合應用，可以有效緩解石油天然氣管道金屬表面腐蝕程度。應選擇對輸送介質不會造成損害，且能夠保證油氣輸送質量的化學藥劑。

2.4 補口技術防腐措施

補口技術就是修補石油天然氣管道結構中的腐蝕性缺口，保障管道完整。當前常見的補口技術主要如下：①熱澆瀝青補口防護技術。應用該技術之前，防護人員應提前做好相關準備工作，高溫融化瀝青，讓液態瀝青粘附在石油天然氣管道防腐層缺口位置，根據實際缺口大小和腐蝕程度，在管道外纏繞玻璃布，從而達到補口防腐蝕的應用效果。該補口技術早期應用范圍較廣，但隨著時代的進步和技術的發展，熱澆瀝青補口防護技術目前只用于舊管道修復;②聚乙烯材料補口防護技術。使用聚乙烯材料補口技術對管道進行補口處理時，要求防護人員提前在管道防腐缺口位置涂刷打底漆料，在外部纏繞聚乙烯膠帶，充分發揮管道外部防護作用。聚乙烯補口無需再施工現場加熱，操作快捷簡單，該技術適用于環氧粉末、聚乙烯以及3PE材料包裹的石油天然氣管道防腐層的缺口問題。石油天然氣管道運行過程中，很多埋地管道的腐蝕問題是難以被發現的，建議防護人員采取自動控制技術，應用自動控制系統完成對管道運行參數的自動采集，以便及時發現腐蝕現象。加強對石油天然氣管道的巡回檢查，應用SCADA系統進行電子巡檢，轉變以往人工巡檢的工作方式，應用管道檢測技術，對管道嚴重腐蝕性問題采取應急處理措施，修補滲漏部位，使石油天然氣管道達到安全輸送的要求。GB/T 51241管道防腐補口技術是為減緩或防止管道在內外介質的化學、電化學作用下或由微生物的代謝活動而被侵蝕和變質的措施。

3 總結

總而言之，本文通過對管道腐蝕與防護措施的分析，明確了提高管道耐腐蝕性對延長管道使用壽命的重要意義。分析石油天然氣管道常見的內壁腐蝕與外壁腐蝕問題，加強日常生產管理，應用檢測技術對管道進行腐蝕性檢查，以便及時發現問題，立即解決問題。結合相應內外防護措施進行防腐處理，避免管道運行過程中內外腐蝕情況，從而避免對石油天然氣的輸送帶來危害，保障管道安全運行。

參考文獻：

[1]鄭澤彬.天然氣管道的環境腐蝕與防護[J].化工管理，2019（17）：168-169.

[2]戚恒慎，張鵬.天然氣輸送管道腐蝕與防腐措施現狀分析[J].云南化工，2019，46（02）：175-176.

作者簡介：

蔣宏（1988- ），男，籍貫：四川省遂寧人，學歷：本科，畢業于西南交通大學，現有職稱：助理工程師，研究方向：石油儲運、防腐材料。