石油與天然氣管道腐蝕防護問題分析

AKRAM ALI

作者簡介?：AKRAM?ALI（1992—），男，也門塔伊茲人，博士在讀，主要?????研究方向為金屬材料

摘? 要：在石油與天然氣管道研究工作中，關(guān)于其腐蝕的防護一直是研究的焦點問題，但現(xiàn)階段常用的防護手段多為防腐層與陰極防護。為此，在文中主要對二者的保護措施展開了相應(yīng)地闡述，并重點分析了兩種保護手段存在的問題，旨在為后續(xù)的石油與天然氣管道防腐研究提供相應(yīng)的參考。

關(guān)鍵詞：石油與天然氣管道;腐蝕防護;問題分析

引言：當前，金屬材料所出現(xiàn)的腐蝕問題已然是全世界范圍內(nèi)所出現(xiàn)的共同問題，其在各行各業(yè)中都有所存在。依據(jù)相關(guān)技術(shù)部門的統(tǒng)計報告表明，全球每年大約有1/3的金屬材料出現(xiàn)了腐蝕現(xiàn)象，并且還導(dǎo)致了巨大金額的經(jīng)濟財產(chǎn)損失和一系列潛在的安全隱患。對此，在文章中筆者主要對石油與天然氣管道的2種防腐手段，即防腐層及陰極保護，分別進行了闡述了，并重點總結(jié)了這2種方法在實際應(yīng)用及未來發(fā)展中所具有的問題，旨在為后續(xù)的相關(guān)防腐研究提供一定的參照。

一、石油與天然氣管道腐蝕防護的作用及意義

石油與天然氣管道腐蝕防護的作用及意義在全球各地的行業(yè)生產(chǎn)中，都投入了巨大的人力、財力等用于展開金屬防腐的研究[1]。當前，防腐層已然是防范金屬發(fā)生腐蝕的重要手方法之一。防腐層的優(yōu)點諸多，例如經(jīng)濟性、使用范圍大、便捷等。作為能夠延緩金屬發(fā)生腐蝕的經(jīng)濟手段之一，防腐層的性能主要由其類型、涂層材料與金屬基體間的所具有的粘附力及厚度等參數(shù)決定。在具體的生產(chǎn)過程中，選用與生產(chǎn)環(huán)境相契合的涂層是相當關(guān)鍵的，適宜的防腐層有助于對設(shè)備保護延緩腐蝕的發(fā)生，不但能夠有效延長設(shè)備的使用期限，同時還能夠保證設(shè)備的安全運行。作為石油與天然氣管道防腐的第一道防線，防腐層主要功能是為了防止，諸如離子、水等腐蝕因子與石油與天然氣管道發(fā)生直接性的接觸。

二、石油與天然氣管道主要保護方式

石油與天然氣管道主要保護方式——防腐層在中國，對天然氣石油工業(yè)的設(shè)備保護工作中是最早對防腐層進行研究的，同時也具有著相當高的水平，但是國內(nèi)的起步相對而言也較晚。而隨著經(jīng)濟水平及科技能力的不斷提升，防腐層在石油與天然氣管道、工業(yè)裝置以及容器方面也得到了有效的應(yīng)用，從而使得涂層的類型及性能也正處于不斷改進的發(fā)展勢頭當中。

現(xiàn)階段，國際上在設(shè)備上所使用的涂層材料也是 多種多樣的，不同的涂層所具有的防腐性也有著很大 的差異性。比如醇酸樹脂類涂層，其優(yōu)點主要有材料 易獲得、種類多樣、性能優(yōu)越等，然而其耐腐蝕性能 差;而以往所常用的環(huán)氧樹脂防腐材料中有著高含量 的有機化合物，易產(chǎn)生嚴重的環(huán)境污染，所以被逐漸 放棄，而水溶性環(huán)氧樹脂材料，逐漸變成了發(fā)展的重 點目標;環(huán)氧亞鐵材料大部分情況下是作為中間涂層 使用的，張騫等在研究中測試了其耐鹽的電化學(xué)參 數(shù)，結(jié)果表明其具有較高的耐蝕性和防腐性[2]。 然而從實際的防腐層檢測分析可知，因為在具體 的施工工作中由于機械沖撞、加工等操作會導(dǎo)致金屬 表面出現(xiàn)破損以及其他方面的問題，主要是因為腐蝕 性介質(zhì)會從這些金屬表面的破損處逐漸擴散到石油與天然氣管道-涂 層的金屬表面，從而對涂層與金屬界面間所形成的作 用力產(chǎn)生破壞，從而導(dǎo)致防腐層的分離;此外，在涂 層與金屬之間所形成縫隙當中，會形成缺氧的密閉環(huán) 境從而得到氧分子濃度差的化學(xué)電池體系，石油與天然氣管道金屬 為陽極從而導(dǎo)致水解反應(yīng)的發(fā)生，此電化學(xué)體系會造 成界面處出現(xiàn)腐蝕物質(zhì)累積，從而出現(xiàn)了局部的腐蝕 應(yīng)力，二者共同造成了防腐層的脫落。

從現(xiàn)場勘探的結(jié)果分析可知，與防腐層的老化情 況相對比而言，導(dǎo)致石油與天然氣管道防腐失效的關(guān)鍵性原因 就是防腐層脫離。當防腐層出現(xiàn)脫離的情況時，大部 分情況下是因為其自身在進行加工時就存在著不合格的問題，從而使得防腐蝕與石油與天然氣管道并未有效的契合，這 種情況下所出現(xiàn)的密閉環(huán)境中并不存在腐蝕介質(zhì)，所以電化學(xué)腐蝕未出現(xiàn)[3]。唯有在防腐層出現(xiàn)破損的情況 下，土壤中腐蝕介質(zhì)的入侵，從而導(dǎo)致防腐層-金屬界面的擴散，才會在原電池出現(xiàn)后產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，特別 是在干濕環(huán)境中，所導(dǎo)致的防腐層脫落情況才會越發(fā) 嚴重。

三、石油與天然氣管道主要保護方式

石油與天然氣管道主要保護方式——陰極保護陰極保護在對的長輸石油與天然氣管道防腐中具有重要作用，其可以有效避免或緩解防腐層所存在的缺陷而導(dǎo)致的石油與天然氣管道腐蝕。但是在超高壓電路、電氣化鐵軌等線路當中陰極保護會對管線的保護系統(tǒng)造成一定程度的干擾，從而導(dǎo)致陰極保護無法正常運行，嚴重時會造成防腐層的脫落。近幾年來，隨著社會的不斷發(fā)展，對于石油天然氣等自然資源的需求量與日俱增，多石油與天然氣管道并行敷設(shè)的情況不斷加劇，在石油與天然氣管道鋪設(shè)時間及所屬不同的狀況下，所導(dǎo)致的并行石油與天然氣管道間陰極保護存在著非常嚴重的相互干擾現(xiàn)象。當陰極保護體系中具有的雜亂電流流入到石油與天然氣管道周邊的土地時，會形成非常強烈的土地電位差。當石油與天然氣管道被迫汲取土地中的電流時，會造成石油與天然氣管道電位的負偏移，若電位負偏移過大，則會導(dǎo)致石油與天然氣管道發(fā)生析氫現(xiàn)象從而導(dǎo)致防腐層的脫落;當石油與天然氣管道向土地中釋放電流時，則會造成石油與天然氣管道的電位發(fā)生正偏移，從而極易導(dǎo)致欠保護和管到腐蝕的問題出現(xiàn)。CuiGan等通過BEASY數(shù)值模擬軟件對不同參數(shù)的陰極保護體系所具有的干擾進行了相應(yīng)的研究，數(shù)據(jù)證實，在土壤電導(dǎo)率不斷增加的情況下，其所具有的干擾會出現(xiàn)降低的現(xiàn)象;而小范圍的涂層損傷會集中更多的干擾。

四、結(jié)語

防腐層與陰極保護的使用是現(xiàn)階段石油與天然氣管道防腐的主要手段。然而因為雜散電流的存在，導(dǎo)致對該干擾區(qū)的陰極保護準則一直有著爭議，而且在強烈雜散的電流環(huán)境下會燒蝕防腐層，所以還必須加強雜散電流干擾區(qū)的石油與天然氣管道防腐保護以及相關(guān)保護準則的深入探索。

參考文獻：

[1] 金光彬 .相鄰管線陰極保護系統(tǒng)之間的干擾規(guī)律[J].腐蝕與防護，2017（4）.

[2]李丹丹，畢武喜，祁惠爽，等.交叉并行石油與天然氣管道陰極保護干擾數(shù)值模擬[J].油氣儲運，2014（3）.

[3]杜艷霞，張國忠，李健.陰極保護電位分布的數(shù)值計算[J].中國腐蝕與防護學(xué)報，2018（1）.