淺談油田管道腐蝕及防腐應對措施

王凱 張浩弋

摘要：隨著石油工業的迅速發展，埋設在地下的油、氣、水管道等日益增多。地埋管道會因為土壤腐蝕形成管線設備穿孔，從而造成油、氣、水的跑、冒、滴、露。這不僅造成直接經濟損失，而且可能引起爆炸、起火、環境污染等，產生巨大的經濟損失。本文對管道腐蝕危害做了簡要說明，并結合日常生產中管道腐蝕的情況，對其腐蝕機理做了進一步的闡述。結合腐蝕機理提出防腐應對措施，并進一步介紹了新型防腐技術，為今后油田管道設備防腐工作提供了一定的工作方向。

關鍵詞：腐蝕;腐蝕危害;腐蝕機理;防腐措施

一、石油管道腐蝕的危害

我們把石油生產過程中原油采出液、伴生氣等介質在集輸過程中對油井油套管、油站內、回注管網等金屬管線、設備、容器等形成的內腐蝕以及由于環境，例如土壤、空氣、水分等造成的外腐蝕統稱為油氣集輸系統腐蝕。油氣集輸系統腐蝕中的內腐蝕一般占據腐蝕傷害的主要地位。針對腐蝕研究，在整個生產系統中，不同的位置及生產環節其所發生的的腐蝕也有所不同，并且腐蝕特征及腐蝕影響因素也有所不同。因此防腐工作是油田生產中的重要措施。

據不完全統計截止目前，我國輸油管道在近20年的時間里，共發生大小事故628起，其中包括線上輔助設備故障 190 起，其它自然災害 70 起，有 368 起屬管體本身的事故。根據近年的調查發現：影響管線壽命和安全性的因素中，腐蝕占 36.4%，機械和焊縫損傷占 14.4%，操作失誤占 35.0%，第三方破壞占 14.2%.因此，腐蝕是事故的主要原因。[1]

二、管道腐蝕的機理理論

（1）土壤腐蝕

土壤腐蝕是電化學腐蝕的一種，土壤的組成比較復雜，其多為復雜混合物組成。并且土壤顆粒中充滿了空氣、水及各類鹽從而使土壤具有電解質的特征，根據土壤腐蝕機理，我們將土壤腐蝕電池大致分為兩類：

第一種為微電池腐蝕，也就是我們常說的均勻腐蝕。均勻腐蝕是因為微陽極與微陰極十分接近，這樣的距離在腐蝕過程中不依賴土壤的電阻率，只是由微陽極與微陰極決定電極過程。均勻腐蝕相對損害較小。第二種就是我們所說的局部腐蝕，也叫宏電池腐蝕。該類腐蝕中土壤介質電阻在整個腐蝕電池回路中電阻占比比較大，腐蝕情況與土壤電阻率有關。因此突然電阻率大則可以降低腐蝕速度。反之則增大腐蝕。在這種情況下的腐蝕麥迪管道一般表面呈現斑塊狀或孔穴狀的腐蝕即由宏電池腐蝕造成，這種腐蝕危害性相當大。

（2）產出液介質腐蝕

管道內介質腐蝕，這是由于管道所輸送的物質所決定的。生產的原油匯總是存在水的。水長時間就會對金屬管道造成腐蝕。并且若介質中含有大量的雜志就對對金屬產生嚴重的腐蝕。我們對油田水進行化驗分析發現，油田水中富含溶解鹽類，該類物質對金屬腐蝕會有很大的影響。另外就是水中的溶解氧，二氧化碳，硫化氫等物質的存在，這些對金屬管道都造成了一定的腐蝕作用。并且運輸介質時溫度的變化、流速的變化對管道金屬腐蝕速率也存在一定的影響。

（3）腐蝕機理綜合分析

結合以上介紹。根據電化學腐蝕理論，我們知道金屬在潮濕土壤中的陽極過程和在溶液中腐蝕時相似，陽極過程沒有明顯的阻礙;在干燥且透氣性良好的土壤中，其陽極過程的進行方式接近于鐵在大氣中的腐蝕行為。陰極過程：金屬在土壤腐蝕時的陰極過程主要是氧的去極化作用，在強酸土壤中，氫去極化過程也能進行。[2]

三、常規防腐應對措施

關于管道防腐措施主要不外乎涂覆防腐涂料、陰極保護、利用防腐材質的管材等幾種措施。其中利用防腐涂料能夠進一步增大電化學腐蝕中的回路電阻，從而減少腐蝕電流;陰極保護防腐主要消除陰極電位差，可以在源頭停止陰陽極過程的進行。另外，采用耐腐蝕的管材也不失為一種可行的方法。

目前管道外防腐主要應用的防腐涂層主要有石油瀝青、煤焦油瓷漆（CTE）、擠出聚乙烯覆蓋層（擠出 PE，包括雙層 PE 和三層 PE）、熔結環氧粉末（FBE）、環氧煤瀝青和聚乙烯膠帶等[2];管道內防腐技術有液體涂料防腐技術、玻璃鋼襯防腐技術;管道陰極保護技術使用相對比較廣泛。其中犧牲陽極保護及強制電流保護法是主要的防腐技術措施。

四、新型防腐措施

（1）納米涂層

在集輸管道中采用納米涂層技術，利用納米三防涂料進行涂覆。該材料具有防腐、防垢、防結蠟功能的納米涂料，屬于納米復合界面涂料的一種。三防是對金屬管道表面防腐的理想狀態。原油集輸過程中，原油液體中固體微粒或者蠟晶在油管內表面進行聚集與吸附，其吸附量與內涂層防護層表面能有一定關系，如果其表面能力越大，則其越容易被吸附，若表面能不足則不易吸附。結蠟結構也是加速管道腐蝕的重要因素。因此采用新型納米涂層，利用其雙疏所具有的低表面能，可以進一步實現“三防”。進而保護管道，防止其被腐蝕。

（2）鋼骨架塑料復合管的應用

鋼骨架塑料復合管是一種熱塑性好、鋼性指標好的新型復合型產品。目前有三種復合管，即“鋼板網骨架”增強聚乙烯塑料復合管、“鋼絲網骨架”增強聚乙烯塑料復合管和“鋼絲纏繞網骨架”增強聚乙烯塑料復合管三種，它們的基材均為高密度聚乙烯。并且其具有雙面防腐的作用。鋼骨架完全被包覆在塑料中，管道內外具有雙重防腐性能，對于埋地管道而言，管道的外壁已具有足夠的防腐能力，相對于碳鋼管道，采用這樣的管道能夠省去相應的防腐措施。

總結

通過簡單論述，我們對管道腐蝕機理有所了解，并對常規的防腐應對措施有了進一步理論學習。在現有防腐應對措施下，進一步提出新型防腐措施。相信在新技術的不斷推動下，管道防腐技術能夠在不遠未來取得更多的技術突破，從而為油田生產提供生產安全保障。

參考文獻：

[1] 虞兆年.防腐蝕涂料和涂裝[M].化學工業出版社，2002：1-2

[2] 郭生武.埋地鋼質管道外防腐層的選擇與應用.油氣儲運[J]，2003，22（2）：31-35