试论油气集输管道腐蚀防治及应用

冉海波(中石油西南油气田公司低效油气开发事业部,四川 成都 610017)

油气集输管道的腐蚀可以分为内壁腐蚀和外壁腐蚀两种形式。外腐蚀比较容易控制，其危害比内壁腐蚀要小，内壁的腐蚀不容易控制，危害比外壁腐蚀大。不同类腐蚀对油气生产都将产生较大的影响，为了确保油气集输管道安全平稳生产，有必要加强油气集输管道防腐的研究。

1 油气集输管道腐蚀的危害

目前，国内油气管道防腐水平与发达国家还存在较大差距。根据科学数据表明，国内油气管道腐蚀而造成的管道泄漏等事故能够达到每年5次，而发达国家如美国、日本这一数据只有0.5-0.7次每年。油气集输管道腐蚀危害有以下三方面：一是造成人员伤亡及财产损失；二是造成环境污染及破坏。三是影响地区油气供应及企业生产。

2 油气集输管道腐蚀机理浅析

2.1 油气管道外壁腐蚀

油气管道外壁腐蚀的环境主要包括土壤环境和海洋聚集环境。金属管道在土壤的湿度、氧气、有机物的复杂环境下，容易和金属管道发生物理溶解和化学反应。在海水环境下，管道外壁长时间在海水中浸泡，会和大量化学物质进行接触，造成金属管道腐蚀。

2.2 油气集输管道内壁腐蚀

2.2.1 硫化氢腐蚀

油气管道内硫化氢与水长期混合后，极易电离产生（HS，S2-），电离产物吸附金属表面，形成吸附复合物离子Fe(HS)，吸附的HS，S2使金属的电位移向负值，促使阴极放氢的加速，而氢原子为强去极化剂，易在阴极得到电子，同时使铁原子的金属链的强度大大削弱，进一步促使阳极溶解而使管道腐蚀。

2.2.2 二氧化碳腐蚀

油气集输管道内输送介质含有二氧化碳及水时，当流速、温度、压力达到一定的条件时，二氧化碳溶解于水能够形成碳酸，然后铁原子与碳酸盐进行反应，重碳酸盐和铁原子进一步发生氧化还原反应，从而生成结合能力较差的铁碳酸盐，同时在碳、水相互作用下生成蓬松多孔、结合能力差的碳酸铁，从而进一步促进金属表面脱落，加速金属管道的电化学腐蚀。

2.2.3 多相流腐蚀

多相流状态可以分为平层流、湍流、环状流等，多相流腐蚀是流体介质受到速度、粘度、冲击角度等因素的影响，通过流体切向力的相互作用和化学反应共同引起对管道的侵蚀，使得金属表面结合能力较强的氧化膜脱离，形成多相流腐蚀。

3 油气集输管道腐蚀的防治

3.1 外壁腐蚀防治措施

油气集输管道外壁防腐方法主要有环氧涂层、阴极保护、三层PE技术等，目前四川油气田应用最广的是三层PE技术与阴极保护技术结合。

3.1.1 环氧涂层在外壁防腐中的应用

管道防腐环氧涂层技术相对比较成熟，防腐涂料就是用喷管喷在管道的外表面上，使得管道腐蚀介质和外壁进行隔离，避免油气集输管道受到外部腐蚀。环氧涂料的主要成分具有较强的耐酸性、耐碱性的环氧树脂，这是一种高效的固化剂，能够和管道外壁紧密结合而形成光滑的外壁，密度非常高，而且其防腐效果非常好，因此，得到了广泛的应用。

3.1.2 阴极保护技术在外壁防腐中的应用

阴极保护主要有牺牲阳极及强制电流两种方式，牺牲阳极是将电位更负的金属与被保护金属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护金属上去，使整个被保护金属处于一个较负的相同电位下。此方法广泛应用于保护小型或处于低土壤电阻率环境下的金属结构。强制电流是通过外加直流电源以及辅助阳极，迫使电流从阳极体经过土壤流向被保护金属，使被保护金属结构电位低于周围环境。该方式主要用于保护大型或处于高土壤电阻率土壤中的金属结构。

3.1.3 三层PE技术对管道外防腐防治的应用

三层聚乙烯（PE）对管道外的防腐是世界上性能最优的外防腐层。其具有机械强度高、耐酸碱性好、粘结强度高、耐腐蚀性强等优点，已经被广泛应用于石油、天然气开发领域。第一层是溶解环氧粉末防腐层，第二层是聚物胶黏剂层，第三层是聚乙烯防腐层。

3.2 内壁腐蚀防治措施

油气集输管道内壁防腐方法主要有内涂层及衬里防腐、管道内壁喷涂缓蚀剂等，目前应用最广的是内涂层及衬里防腐，在某些特殊环境下，为了保证防腐剂的使用效果更加良好，需要和缓蚀剂配合进行使用。

3.2.1 内涂层与衬里防腐

管道内涂层和衬里的防腐是油气集输管道中使用比较广泛的防腐蚀技术，主要是通过高压空气将管道的内表面处理干净，然后用智能机器人喷涂防腐剂。

3.2.2 在管道内壁喷涂缓蚀剂

金属缓蚀剂可分为无机缓蚀剂和抑制剂两类，目前，我国油气集输管道的腐蚀缓蚀剂中广泛使用的是有机缓蚀剂，这种腐蚀剂具有操作简单、成本低、防腐效果好及对周围环境影响小的特点，科学合理选取有机缓蚀剂，一定会能够取得较好的防腐效果。

4 结语

做好油气集输管道的防腐工作，能够保障油气的安全运输，还能够提高油气的运输效率。油气管道的防腐工作需要从三个方面入手，一是设计阶段选择合理的防腐方案，二是施工阶段严格按照设计要求及标准、规范进行管道外壁和内壁防腐，三是做好油气管道运行期间的腐蚀状态监测，提前进行防腐补救，消除腐蚀隐患。油气集输管道防腐技术仍需要在不断的应用中得到总结、更新，不断满足越来越复杂的油气输送环境而努力。

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