油氣儲運中管道防腐工藝設計與應用

陳臘梅

摘 要：本文結合油氣儲運中管道的腐蝕機理對管道的防腐工藝進行研究，最后對管道防腐的發展進行了展望，以達到降低油氣輸送管道儲運過程中的腐蝕程度的目的，提高管道運行中的可靠性及安全性，并為油氣管道的未來設計及應用提供一定地參考價值。

關鍵詞：油氣儲運管道;腐蝕機理;防腐工藝;展望

在對油氣進行儲運的過程中要求管道必須具有極高的可靠性。就現階段而言，油氣儲運過程中常常采用以鋼管為主的輸送管道，但面對的最大問題就是鋼管的耐腐蝕性較差，遭到腐蝕破壞的油氣管道嚴重影響運行過程中的安全性，因此，有必要開展油氣儲運管道防腐設計的相關研究。

1 油氣輸送管道的腐蝕機理

1.1 化學腐蝕

所謂化學腐蝕是指，由于化學反應所導致的管道腐蝕。對于鋼管而言，其主要構成部分為金屬材質，而當與空氣中的O2、H2S、SO2等介質長期接觸時就會引發金屬管道表面產生氧化物及硫化物等，在產生化學反應的過程中，就會造成管道壁變薄，從而縮短了管道使用壽命，隨著時間的推移，進而引發管道破裂，導致油氣泄露事故的發生。除此之外，管道輸送介質的油品也會造成金屬管道產生化學腐蝕。

1.2 電化學腐蝕

除了化學腐蝕外，在油氣儲運的過程中，在管道中還常常受到電化學腐蝕的作用。電化學腐蝕的主要原因是形成了原電池，其示意圖如圖1所示。大氣及土壤中的水分通過電離作用，產生了H+、OH-離子，并與空氣中的CO2、SO2作用后產生HCO3-、HSO3-離子，這些不同濃度的電解液通過與埋地的油氣管道中的Fe3+離子相接觸，就形成了原電池。陽極的鐵離子與陰極離子不斷結合，從而導致腐蝕現象不斷發生，進而造成加速管道失效，乃至破裂。

2 管道防腐工藝設計與應用

通過以上對油氣輸送管道的腐蝕機理進行介紹，得知了引起管道腐蝕的主要原因。而對管道進行防腐設計也往往從引發腐蝕的因素進行考慮，本文主要介紹了防腐工藝的管道涂層、緩蝕劑、陰極保護、埋地管道防腐絕緣處理及合理設計管道設備等五個方面的防腐設計應用，具體內容如下所述。

2.1 管道涂層防腐

涂層防腐在油氣輸送過程中應用比較廣泛。當管道防腐采用噴涂防腐漆的方法時，需要注意要防腐涂層自身應當具有足夠的電絕緣和耐剝離強度。除此之外，一定的穩定性及易修補性也是不可缺失的重要屬性。目前常采用無機非金屬材料及納米改性材料兩種涂層。其中應用范圍較廣的是無機非金屬防腐材料，其優點在于造價成本低，除了能夠達到良好的防腐性能外，還具有耐老化及耐熱抗寒特性。常用的無機非金屬防腐材料主要包括陶瓷涂層、玻璃涂層、搪瓷涂層三種，其中前兩種材料最受市場青睞。而納米改性材料涂層的應用大大提升了材料防腐性能，其具有更強的機械強度，即使在復雜的環境中，其材料性能依然穩定，極大地提高了防腐材料壽命，進而延長了油氣輸送管道的使用壽命。但其發展受到技術成本的限制，使用范圍僅運用在一些特殊的油氣管道中。

2.2 陰極保護

在對油氣輸送管道進行的防腐過程中，有時單靠涂層保護并不能很好地處理所有腐蝕反應，與此同時還應采用陰極保護的方式。在一些特殊的應用環境中，防腐涂層很容易受到溫度及碰撞的影響而發生脫落，進而引起涂層防腐方式失效，而采用陰極保護能夠很好地解決這個問題，保護因涂層脫落而產生的電化學腐蝕。陰極保護常采取外加電流的方式對陰極進行保護，外加電流的陰極保護法如圖2所示。外加電流能夠解決復雜環境中電子無法持續、定向流動的問題，人為加速電子流動速度，以實現陰極保護正常發揮防腐作用。但應注意該方法應用成本較高，而且當過保護時還易導致油氣儲運管道發生氫脆，威脅管道的運行安全性。

2.3 緩蝕劑

為了防止油氣管道被腐蝕，在實際的應用過程中常常采用緩蝕劑來防止腐蝕。常用的緩蝕劑包括氧化膜型緩蝕劑、沉淀膜型緩蝕劑及吸附膜型緩蝕劑三種，而所謂氧化膜型緩蝕劑防腐的原理是通過在金屬表面產生的一層嚴密的氧化膜來阻抑金屬管道的繼續腐蝕作用。由于氧化膜是在金屬陽極區產生，因此其又被稱為陽極緩蝕劑。在應用的過程中應注意控制緩蝕劑的濃度，并注意避免氧化膜被高溫與高水流速所破壞，以實現最佳的緩蝕性能。與陽極緩蝕劑相對的一種緩蝕劑稱為陰極型緩蝕劑，因為其可以在金屬表面陰極區沉積成膜來進行防腐，所以，又常將陰極區的緩蝕劑稱為沉淀膜型緩蝕劑。另外，還有吸附膜型緩蝕劑其可以在整個管道表面形成一層保護膜，從而實現減緩腐蝕和護油氣管道的目的。

2.4 埋地管道防腐絕緣處理

對于埋地管道而言，具有隱蔽性強，后期維護困難，易受到地下水的侵蝕作用的特點，因此應事先對其進行防腐絕緣處理。埋地管道常采用的防腐絕緣處理方式有以下幾個步驟，具體為：①對管道內壁進行清理除銹;②對管道內壁加噴防腐底漆進行防腐處理;③測試埋設路線上土壤電阻率，如若土壤電阻率大于50Ω，需要考慮電化學腐蝕危害，需要對埋地油氣管道進行絕緣處理;④采用犧牲陽極保護的方法來對金屬管道進行防腐，可在埋地油氣輸送管道外隔段放置化學性質活潑金屬材料。

2.5 合理設計管道設備

合理設計管道設備也能夠增強管道的防腐蝕能力。在對管道進行制造的過程中，應采取科學的防腐方式，嚴格把控制造工藝，并在建設管道的過程中做好防腐管理工作，堅決嚴格處理違反防腐管理工作的施工建設人員。

3 管道防腐的發展展望

為了管道防腐工作更好地發展，應開展管道材料的優化工作，以達到提高管材使用壽命的目的。為此，在實際應用中注意因地制宜，合理選用管材。另外，還應注意對油氣管道腐蝕發育預測進行研究，每隔一定周期對油氣輸送管道進行腐蝕情況監測及分析，以來預測油氣管道的運行發展趨勢，指導油氣管道防腐工作。最后，應提高管道腐蝕修復技術能力，對內部腐蝕與外部腐蝕分別制定防腐措施，從而更好地實現防腐工作。

4 結論

為了對油氣輸送管道進行防腐處理，本文采用了使用管道涂層、緩蝕劑、陰極保護、埋地管道防腐絕緣處理及合理設計管道設備等五個方面的防腐應用方法，并通過對管道材料的優化、油氣管道腐蝕發育預測、管道腐蝕修復技術進行介紹，指出了提高管道未來防腐發展的方向，以期為油氣輸送管道的防腐工作提供一定的參考。

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