油氣管道腐蝕機理及防護技術分析研究

任俊嘉

摘要：油氣集輸和輸送過程中離不開油氣管道，只有保證油氣管道安全平穩運行，才能確保油氣本身的安全和企業的經濟效益。油氣儲運作為石油工業的重要一環，其運行是否穩定，直接關系到油氣輸送安全。其中影響油氣管道安全平穩運行的一個主要因素就是管道腐蝕。管道的使用壽命和所輸油品質量會直接受到油氣管道腐蝕的影響，甚至造成管道穿孔泄漏不能使用。因此，對油氣管道腐蝕的機理及防護措施進行分析研究，有十分重要的現實意義。

關鍵詞：油氣長輸管道;腐蝕機理;防護技術

1油氣管道腐蝕機理

1.1油氣管道腐蝕概述

油氣管道主要材質為中低碳鋼，在長期的使用過程中，主要發生以下兩種腐蝕過程，一種是受土壤環境，溫度，雨水，大氣等自然條件的影響，以及人為因素的破壞，造成外防腐層剝離破壞，管道遭受外腐蝕，二油氣中的雜質及加入的含硫化合物也對天然氣管道產生管道內腐蝕，造成管線漏氣。

1.2土壤腐蝕

土壤腐蝕是油氣管道外部腐蝕的主要誘因。土壤是由固相、液相和氣相組成的復雜系統，并有多種微生物伴生。土壤具有不均勻性、膠體性、導電性和多孔性等特性，電化學腐蝕是土壤的對油氣管道的主要腐蝕形式。由于輸送管道通常跨越的地域較廣，涉及不同的土壤類型，導致土壤對管道的腐蝕速度和程度也不盡相同，而腐蝕的不均勻性會加劇管道的腐蝕程度。

1.3空氣腐蝕

管線裸露在空氣中，與空氣中水，氧氣，二氧化碳等相互作用，產生的腐蝕就是空氣腐蝕。大氣中的水蒸氣遇到低溫的金屬管線，會在其表面凝結一層水膜，空氣中的氧氣，二氧化碳等溶解在水膜中。就像是電池的電解液那樣，從而在管道表面產生電化學腐蝕。

1.4細菌腐蝕

細菌腐蝕是油氣管道在含有硫酸鹽的土壤中的一種腐蝕破壞形式。細菌本身并不腐蝕管道，但隨著他們的生長繁殖，消耗了有機質，形成了腐蝕管道的化學環境。最常見的細菌腐蝕是硫酸鹽還原菌（SRB）的腐蝕，SRB的主要成分為氫化酶，它能還原土壤中的硫酸鹽，使管道發生腐蝕反應形成金屬硫化物。

2油氣管道腐蝕相關防護對策

2.1管道內腐蝕的相應防護對策

目前，我們通常會采取管道內涂層或者采用非金屬材料或者耐腐蝕材料等應對油氣管道內腐蝕問題。首先選用合適的管道材料是解決管道腐蝕問題的重要手段。通常會采用機械強度高、耐腐蝕的金屬材料作為管材，這主要是因為此類材料應用效果較好。近年來，在耐腐蝕的非金屬管材料研究應用方面也取得了很大的進步。如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、氯化聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等適用于含水系統的擠壓熱塑管應用廣泛;非金屬管雖然具有質量輕、耐水腐蝕、便于連接和安裝，不需要外部防護等優點，但也存在工作溫度和工作壓力的極限低、管道在運輸和安裝時容易碰壞、對振動和壓力波動的抵抗力較差等缺點。近年來，管道使用內涂層或襯里解決油氣管道的腐蝕問題取得了良好的效果。通常使用的有塑料涂層、塑料襯里、水泥襯里和耐腐蝕合金襯里等。

2.2采用特殊材質管道防腐

根據腐蝕因素分析，鋼鐵材質的管道極易在使用過程中被腐蝕，所以專家提出了采用合金、不銹鋼、玻璃鋼、復合管等材料，替代鋼鐵材質，從而緩解管道內腐蝕的速率和發生的頻率。其中，復合管材已得到國外廣泛的試用，主要有玻璃鋼內襯復合管、陶瓷內襯復合管和雙金屬復合管。該管材具有耐高溫、耐磨損、耐沖擊、高強度等優勢，但價格相對較高，且工藝復雜。

2.3管道外表面敷設涂層

管道外部采用防腐蝕涂層是油氣管道常用的防腐蝕措施。防腐涂層使得管道與外部腐蝕介質隔離開來，阻礙管道與周圍介質間的化學及電化學反應，已成為防止管道外表面腐蝕的一種有效方式。常用的管道外涂層分為有機涂層、無機涂層和金屬涂層等。有機涂層種類繁多、效能高，常用的有機涂層包括石油和煤焦瀝青涂層、環氧涂料和聚氨酯涂料類涂層、聚烯烴類涂層等。其中，環氧涂層因其粘結性好、表面光滑、涂層致密度高等突出性能，成為當前油氣管道普遍采用的防腐技術。常用的無機涂層包括陶瓷涂層、搪瓷涂層、熱噴玻璃涂層、水泥漿涂層等，無機涂層具有不易老化、抗磨、耐腐蝕、耐高溫等特點，但是其生產工藝相對復雜、成本較高。金屬類涂層有鋅、鎳、鋁及鈦涂層等。另外，管道外涂層直接與周圍環境接觸，需要具有一定的機械強度和良好的粘結性能，避免受到外力破壞時發生脫落。

2.4電化學防腐技術

電化學防腐技術作為一種備用手段，顯著提高了抗腐蝕的效率。

①陰極電流保護

外加電流保護增加了管道外部的負電流，并通過極化陰極來抑制腐蝕。由于其對陽極的控制靈活，適用于防腐蝕條件差、電阻高的環境。但外加電流保護費用昂貴，且容易對周圍的金屬設施產生電磁干擾。

②犧牲陽極保護

犧牲陽極保護，針對外加電流保護的缺陷，旨在犧牲陽極保護管道不受腐蝕。它通過與一些金屬連接來極化管道，降低腐蝕速率，從而提供保護電流。犧牲陽極保護是一種不需要電源，操作簡單方便的防腐方法。

2.5油氣管道腐蝕發育預測

目前，腐蝕預測主要分為獲取數據、模型建立、預測及修正等過程。獲取數據是指利用現有的檢測技術和數據處理手段獲取反映管道實際腐蝕情況的信息，包括腐蝕數據、腐蝕缺陷分布等;模型建立是結合管道的實際腐蝕情況，選擇合適的方法進行腐蝕發展預測模型的構建;利用模型分析對管道的腐蝕發展趨勢進行預測，同時將預測結果與實際檢測數據作對比，反饋修正預測模型。科學合理的管道腐蝕評價工作可以為管道的延壽使用提供評估依據，同時為管道的檢測和維修提供決策依據，減少油氣事故的發生。

結語：

綜上所述，油氣管道腐蝕嚴重影響到管道的安全平穩運行以及油氣儲運安全。油氣管道腐蝕的影響因素比較復雜，只有掌握油氣管道腐蝕規律才能采取有效應對措施。油氣管道腐蝕主要分為土壤腐蝕、海水腐蝕、大氣腐蝕等，并以電化學腐蝕為主，腐蝕防護過程中，可采用耐腐蝕材料、內涂層以及陰極保護等方法應對油氣管道的內、外腐蝕。

參考文獻：

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