石油管道腐蝕因素分析及腐蝕防護優化措施

王智勇(中石油新疆油田分公司石西作業區，新疆 克拉瑪依 834000)

0 引言

目前石油行業中，管理是運輸石油的關鍵。中國石油管道使用時間短、容易腐蝕的問題得到社會各界的關注。主要原因在于，地下水及土壤里酸堿鹽的反應腐蝕石油管道。防腐層被腐蝕不但使油氣管線穿孔進而導致油氣耗損，還會增加維修負擔、浪費人力資源。為防止管道腐蝕引起各種安全事故，亟需分析石油管道腐蝕因素，研究石油管道腐蝕防護優化措施。石油管道腐蝕因素有很多種，如化學腐蝕、電化學腐蝕等，在石油管道腐蝕防護中，應將輸油管道表面涂層處理工作做好，科學制定電腐蝕防護措施。

1 石油管道腐蝕因素

1.1 化學腐蝕

實質上，化學腐蝕是指金屬材料在干燥氣體和非電解質溶液中發生化學反應生成化合物的過程中沒有電化學反應的腐蝕。如果管道長時間暴露在空氣中，一些金屬物質就會接觸到空氣中的氣態物質，比如常見的氣體物質SO2等，進而在金屬管道的表面產生化學物質，如硫化物等。通常，金屬管在常溫或干燥空氣中不易被腐蝕，但在潮濕和高溫的空氣中，它們容易被腐蝕以及氧化，并且還會發生脫碳。除此之外，在石油管道中，運輸的石油包含有機硫化物等各種形式的化學物質，這些化學物質會與金屬管道產生化學反應進而腐蝕管道。實質上，石油管道腐蝕原因中，經常能夠見到的一種腐蝕方式就是化學腐蝕，這就需要管道建設管理公司重點關注化學腐蝕，降低其問題的產生率[1]。

1.2 微生物腐蝕

由微生物造成的腐蝕或由微生物影響造成的腐蝕，即微生物腐蝕。從本質上講，正是微生物(例如真菌)在管道中的活動導致了石油管道的腐蝕。經研究發現因微生物產生的腐蝕占管道外部腐蝕的1/3。假設將管道放置在地下，土壤中包含的微生物也會破壞管道表面并腐蝕管道。盡管這些微生物的活動僅會腐蝕管道表面，提高外部腐蝕概率，很容易產生點蝕現象，但產生的腐蝕沉積物會嚴重損害輸油管道，因此有必要對管道進行反復更換。

1.3 電化學腐蝕

一旦電解質溶液接觸到金屬，它將導致金屬產生電化學反應，產生電化學腐蝕。由于輸油管道建設的地形相對復雜，因此不可避免地會與海洋、湖泊和環境中的水接觸。此時，被環境覆蓋的SO2，粉塵等都屬于電解液的范疇。如果電解質溶液的濃度相差很大，那會使它們自身產生不同的性質。長時間裸露在潮濕的環境中，管道的表面將吸收一薄層水蒸氣。此時，金屬和水蒸氣緊密接觸，一系列化學反應將同時發生。在電化學反應的作用下，鐵會生成Fe(OH)3附著在金屬表面，極易腐蝕管道[2]。

1.4 管道防腐設備

在石油管道工程施工過程中，相關技術人員需充分了解管道防腐技術，還需以自身實踐經驗對管道工程施工特點和防腐設備應用的重要性進行全面研究，以此來全面、高效的運用管道工程施工中的防腐設備。相關施工單位對施工的經濟效益、社會效益等需引起重視，對防腐設備不能盲目使用。

1.5 管道防腐管理機制

因為人們對石油資源的需求與日俱增，所以提升了石油管道的防腐標準。當前，中國輸油管道管理機制始終不健全不完善，部分建設單位的防腐管理機制缺乏合理性、科學性，以致管道防腐管理工作與實際的輸油管道防腐工作不一致。除此之外，相關管理人員的操作技能專業性不強，不全面，嚴重阻礙了石油管道項目的有序發展[3]。

2 石油管道防腐蝕的主要技術措施

2.1 需將管道表面的涂層處理工作做好

在管道防腐措施中，運用最多、最廣泛的是涂層防腐技術。運用涂層防腐技術時，應做好如下工作：其一，科學選擇內外涂層材料。選擇內外涂層材料時，應依據管道具體使用土壤環境，對溫度適應性較高、化學性能穩定、物理性能與介電性能良好的復合材料如聚烯烴、環氧樹脂等進行選擇；其二，科學選擇涂覆工藝。選擇內層材料涂覆工藝時，應依據具體情況使用科學的涂覆工藝。在涂覆期間，必須將管道預熱、表面除灰、涂料的無氣噴涂、涂覆前的鋼材表面處理、連接端部黏膠結帶保護、涂料的加速固化等工藝做好。

2.2 防腐電鍍

電鍍是利用電勢的高低不同進行保護，電勢高端向電勢低端移動電荷，從而對電勢低的一端進行氧化保護。在管道上鍍上電鍍層，當管道受到土壤酸堿性腐蝕時，電鍍層首先受到腐蝕，形成高低電勢回路，極大地減輕了土壤酸堿性對管道的腐蝕。然而，該工藝較為繁雜，且電鍍成本高，所以在工藝上沒有得到廣泛使用。

2.3 控制防腐質量

防腐處理過程中，對地上石油管道，通常通過防腐漆、鍍鋅等方式，完成對管道的防腐處理。而針對地下石油化工管道，則可以應用涂層瀝青完成防腐處理，需要注意的是，該防腐處理方式在實際應用過程中，會對生態環境造成污染，因此，要做好相應的改進工作。例如，通過應用環氧瀝青完成相應的防腐處理，不僅快捷，而且不會對環境造成破壞。此外，對石油化工管道防腐前，應當做好噴砂和除銹工作，能夠有效避免二次生銹情況的出現，提高了石油管道在具體應用過程中的抗腐蝕性[4]。

2.4 石油管道工程防腐技術

2.4.1 涂層外防腐技術

作為被廣泛應用的防腐技術之一，涂層外防腐技術具有效果佳、成本低的特點，既能提升內壁防腐能力，還可以增強石油管道涂層隔離效果。一般來說，涂層外防腐技術主要是在石油管道外形成保護膜，避免反應物質與石油管道直接接觸，減少腐蝕的發生。涂層技術主要有環氧涂層保護形式和無機非金屬涂層保護形式兩種。前者需要配合環氧材料使用，防腐效果很好，但操作較為復雜；后者是在管道外壁覆蓋涂層形成保護膜，避免化學反應腐蝕物質接觸管道發生腐蝕[5]。

2.4.2 陰極防腐技術

針對電化學腐蝕現象，應用陰極防腐技術具有較好的效果。由于電解質的變化，經常有腐蝕性較強的氫氧化物出現在管道中，造成管道表面受損，這時可在管道外加設電流，通過對電解質陰陽極的改變，保護管道不受腐蝕，抑制離子生成。另外，也可以將電位控制設置在管道內，降低腐蝕對管道內薄弱地方的破壞。

2.4.3 內部防腐技術

因為石油運輸過程中，石油密度與管道材料不同會導致腐蝕，所以必須應用內部防腐技術。管道內部增強防腐功能有利于增強管道安全性、延長使用壽命。內部防腐技術主要是通過新工藝對管道內壁進行除銹與清理，從而降低石油對管道內壁的破壞，避免腐蝕。

2.4.4 緩蝕防腐技術

該技術主要運用緩蝕劑來達到目的。施工人員在應用石油管道前就需要注入一定的緩蝕劑，具有對管道內各種腐蝕物質起到緩解的作用，一般該技術作為其他技術的輔助，并不適合獨立使用，有助于增強其他防腐技術的應用效果，從而為管道運輸安全提供保障。

2.5 及時更換并更新防腐設備

有關單位要堅持責任制原則，定期對較舊、較落后的石油管道進行更新檢查，并劃撥資金進行設備維護和管理。與此同時，進行科學有效的維護和防腐檢查，改善輸油管道防腐管理工作。另外，有關單位還應注重對防腐設備的檢修工作，不斷更新防腐設備問題處理策略，尤其是著眼于及時發現和及時更換連接處的管道，避免管道防腐設備在運行過程中發生故障和泄漏。如果管道防腐設備發生故障并泄漏，石油將泄漏，石油管道將被損壞或過載負荷。簡而言之，有必要定期并均衡的檢查防腐設備的負荷部位，進而有效延長管道防腐設備的使用壽命[6]。

2.6 規范使用防腐設備

防腐設備的規范運行對石油管道的防腐具有不可忽視的重要作用。因此，應嚴格規范管道防腐設備的各項操作，同時應認真開展管道防腐設備的測試和維修，特別是檢查管道防腐設備的接頭部位，從而保證管道防腐設備的有序運行。另外，為保證輸油管道的防腐工作能夠有條不紊地進行，在規范輸油管道防腐設備的各項操作的同時，還應配備專業的防腐人員，進而高效開展輸油管道的防腐工作。專業防腐人員不僅需要具有較高的專業理論知識，而且要有在輸油管道防腐設備的使用方面的豐富實踐經驗。與此同時，加強管道防腐技術與裝備的研究與開發。積極合理地引進一些先進的管道防腐技術與設備，不斷提高管道防腐工作的質量[7]。

3 結語

隨著我國工業和社會的快速發展，對石油資源的需求越來越大。經常采用管道運輸方式提高石油的運輸效率，。然而，由于各種因素的影響，管道腐蝕時有發生，嚴重縮短了管道的實際使用壽命，引發各種事故。本文分析了輸油管道的腐蝕因素，并提出了一些有效的防護策略，希望能對我國輸油管道行業的發展起到有益的作用。