石油管道化工防腐的安全技術探究

宋成功

（中石化華北油氣分公司采油氣工程服務中心，山西 晉中 030600）

隨著我國經濟社會的不斷發展，我國當前對于各種能源資源的需求量不斷提高。在各種各樣的能源資源當中，人們對于石油資源的需求尤其顯著。石油資源越來越成為當今時代人們必不可缺的重要能源資源。而運輸石油資源主要通過使用管道進行運輸，因此，在石油管道的建設和運輸過程中出現的各種問題，一般情況下，石油化工管道會經常性不可避免地出現各種被腐蝕問題，這就更加提高人們對此的重視程度。為了保障石油化工管道的安全質量問題，應當明確石油管道的作用和地位，查明其被腐蝕的原因，并有針對性地制定解決措施。

1.石油管道的作用和地位

在當今運輸方式上，石油管道運輸占有重要地位。正是由于當今石油管道技術的成熟，才方便了人們對于能源資源的需求和利用。石油管道是向人們運輸石油資源的主要方式，它主要具有三個重要作用：一是運輸成本低。石油管道輸送的載體是管道本身，具有較強的經濟性，其建設和運輸過程當中受其他因素影響較小，因此成本較低。且它在運輸過程當中極易實現自動化，相關運營人員少，成本低。二是占地少、建設快。在石油管道的建設當中，通常只會每千米臨時占用土地1.8 萬平方米左右，相比其他運輸方式的永久占地面積少了0.2 萬平方米左右。主要優勢表現在：在竣工之后，依舊能夠使用土地面積的概率高達99%。且石油管道，僅僅可埋藏于土地之下，還可深藏于海底與江河之下。此外，據研究表明，石油管道的建設周期比其他運輸方式的建設周期短了至少30%，因此具備建設速度快的特性。三是運輸量大。拿鐵路和石油管道這兩種運輸方式進行比較，一條管徑為720mm 的石油管道，每年可一次性地運輸將近2000 萬噸的石油，且運輸速度極快。而鐵路油罐車的容量是2000 噸，且需要來回兩趟跑。相比之下，可見石油管道的運輸量之大，且運輸之便利。因此，石油管道對于人們的生活以及社會的發展具有重要的作用，是當代不可或缺的重要運輸渠道之一。

2.石油管道使用中存在的問題

石油管道在使用過程中，最常見的安全隱患就是泄露問題。這就與管道本身的建設材料以及其建設過程中的規范程度存在一定的關系。據調查顯示，一些為了牟取暴利的石油管道建設單位，通常會在管道本身的建設材料當中，為了降低成本而選擇一些不符合國家標準的建設材料投入管道建設當中去。由此影響了石油管道運輸的安全性，且與石油泄露風險，存在一定的關系。另一方面，也存在一些石油管道運輸單位不按國家要求進行施工人員的選舉和培訓，施工人員是石油管道，施工過程中的直接影響因素。石油管道在被腐蝕之后，管道本身的抗壓能力就會下降，在日積月累的腐蝕之下，管道本身就會出現裂縫，造成石油泄漏。

3.石油管道被腐蝕的原因

針對石油管道被腐蝕這種現象，本文找出了主要四類管道被腐蝕最常見的四種原因：化學腐蝕、電化學腐蝕、金屬材料不均勻性腐蝕以及微生物的腐蝕。

一是化學腐蝕是石油管道被腐蝕的主要表現之一。通常在具備高溫的條件下，管道內極其容易出現氧化反應，也可能出現脫碳問題。那是因為石油管道內部通常是由鋼材這種重要材料制作成，這就不可避免地增添了管道里面的活躍金屬。而石油在管道內流動的時候，就會與這些活躍金屬接觸，管道內的硫化物就會與活躍金屬產生化學反應，從而對管道本身產生腐蝕作用。二是電化學腐蝕。所謂的電化學腐蝕，顧名思義就是指電化學反應引起的石油化工管道遭受腐蝕。而造成電化學反應就是指是管道材料中的金屬與電解質在接觸之后產生了反應而造成的結果。而這種電化學腐蝕，簡單來說就是人們日常生活中所說的“生銹”，其反應條件需要有金屬和水。而管道本身就有金屬制作而成，因此它的內部表面有一定的吸水能力。每當遇到潮濕的天氣時，管道內部的表面就會被吸滿一層薄薄的水膜。在水與金屬的長期接觸下，產生了電化學反應，從而產生紅褐色的鐵銹。深入來講，正是由于金屬中的鐵元素電解之后變為了有離子的鐵離子，鐵離子與水膜反應產生了氧化反應，就出現了“生銹”這種情況。在日積月累的電化學腐蝕之后，管道本身的材質就會慢慢被腐蝕。三是金屬材料不均勻性腐蝕。石油管道本身存在的金屬材料不均勻的情況也會造成管道被腐蝕的結果。由于管道自身的質量問題造成管道中金屬材料不均勻，或者是舊管道與新管道銜接，以及石油管道在改造之后出現的不均勻金屬性質，都可能會出現金屬材料不均勻問題，都極易造成管道腐蝕。這是由于管道之間的組織成分出現各種差異，進而產生了電位差，從而造成了管道腐蝕的結果。四是微生物的腐蝕，這是石油管道腐蝕現象的常見表現之一。石油化工管道腐蝕分為外部腐蝕和內部腐蝕，管道外部的腐蝕就是因為微生物通常會在管道上大量聚集和活動而造成的。根據實驗結果表明，石油化工管道外部的腐蝕是由于微生物活動造成的結果占30%左右。不管石油化工管道是屬于地上還是地下，其受微生物的腐蝕結果都不會變。被深埋于地下的石油管道，也不可避免地會遭到土壤中微生物的腐蝕。而土壤中的微生物通常是相對分散活動的，這就會造成石油管道外部出現點狀形式的腐蝕現象。

4.石油管道化工防腐安全技術

在科學技術不斷發展的時代條件下，石油管道化工防腐的安全技術得到更好的落實。當前的石油管道化工防腐技術主要分為三種類型：緩蝕劑防腐技術、陰極保護技術以及涂層防腐技術。

緩蝕劑防腐技術通常會被運用到一些相對較短工程的石油管道防腐工程當中去。因為這種防腐劑是有針對性的防腐劑，它對石油運輸管道中的材料有一定的要求。這種緩蝕劑一般情況下是要單一地加入到運輸管道當中，如果與其他防腐劑相混合就會出現不必要的麻煩和問題。一旦管道內部出現問題，后期對管道進行維修又需要更大的時間與金錢。通常情況下，在工程較長的石油管道運輸過程中，管道采用的材料大部分都是不相同的，如果使用這種單一的緩蝕劑防腐難以達到很好的防腐效果。陰極保護技術主要針對于提前防止電化學腐蝕現象的出現。這種技術被普遍運用到管道防腐工程中。所謂的陰極保護技術主要是指通過強制電流，有選擇性地選出活躍性金屬優先產生化學反應，從而達到預防電化學腐蝕現象出現的一種預防性技術。如果在管道運輸的過程當中出現化學反應，這些活躍性金屬就能夠得到優先權產生反應，從而達到保護陰極金屬的作用。當陰極金屬得到保護之后，就可以防止石油化工管道內產生的電化學腐蝕反應。需要注意的是，陰極保護技術也需要與之相匹配的陽極系統作為輔助，且陰陽兩極的壽命應當相匹配，并且要及時對陽極系統進行更新和優化，這樣才能更好地實現陰極保護技術對電化學腐蝕現象的預防效果。涂層防腐技術主要分為三種性質的涂層防腐劑：無機非金屬防腐、3 PE涂層防腐以及無溶劑環氧涂層防腐技術。一是無機非金屬防腐。當前的無機非金屬防腐是目前為止應用率最高的涂層防腐技術。他擁有極強的抗防腐能力，以及較高的抗高溫和抗氧化的能力。一般情況下可以還可分為搪瓷涂層、玻璃涂層和陶瓷涂層等，相比于玻璃涂層，搪瓷涂層是無機非金屬涂層防腐劑中抗腐蝕能力更勝一籌。因此，在由鋼材制成的石油化工管道上，經常使用搪瓷涂層進行防腐。而玻璃涂層相比于搪瓷涂層，有著更強的密閉性和抗磨性。因此，石油化工管道的內部通常會徒有玻璃涂層進行防腐。最后的陶瓷涂層相比前兩者，在石油管道上的應用相對較少。它由極其穩定的化學性質構成，主要廣泛應用在一些相對高溫惡劣的環境下。如圖1。二是3PE 涂層防腐。現階段的3 PE 涂層防腐材料，仍在技術人員的大力研究下不斷發展和成熟，且擁有長遠的前景。它作為一種新型復合型材料，其表層主要由聚乙烯復合材料制作而成，里層主要由接環氧粉末黏滯而成。當前推出的耐高溫熱噴玻璃涂層的3 PE 防腐技術可以涂抹到石油化工管道的外部，從而更好地實現其防腐能力。三是無溶劑環氧涂層防腐。吳溶劑環氧涂層防腐材料通常涂抹于石油化工管道的內部。該防腐材料在實踐中表現出較強的化學反應能力，能與石油內的一些雜質產生反應，從而減少和避免了管道內部的腐蝕現象出現，這種特性一方面促進管道內部安全性的提升，另一方面又能夠在一定程度上減少石油雜質，提升石油質量，是石油管道防腐技術的優秀成果之一。

圖1 膠帶表面溫度－時間曲線圖

5.結語

隨著我國經濟建設的不斷推動，石油管道、化工防腐的安全技術也變得越來越重要，我們會在未來的發展道路上，讓更多的技術蓬勃發展為我國的經濟提供充足的動力。綜上所述，石油管道化工防腐安全技術是管道輸送過程中重要的保護傘。針對本文提出的石油管道過程中的問題，管道腐蝕原因以及幾種相關防腐技術成果，石油化工企業需要有針對性地選擇適合的方針與策略進行維護。只有從實踐出發，掌握合適的防腐技術，才能夠促進管道運輸業的完善和發展，從而達到企業的經濟效益與社會效益的共同發展。