原油含硫含水量和流速对输油管道腐蚀行为的影响及措施

宋灵君，王华良，孙铭艺（.中国石油大学（北京），北京 049；.中石化管道储运有限公司华东管道设计研究院，江苏徐州 000；.中石化胜利油建工程有限公司，山东东营 57000）

原油含硫含水量和流速对输油管道腐蚀行为的影响及措施

宋灵君1，王华良2，孙铭艺3
（1.中国石油大学（北京），北京 102249；2.中石化管道储运有限公司华东管道设计研究院，江苏徐州 221000；3.中石化胜利油建工程有限公司，山东东营 257000）

油气管道运输是原油或者成品油、天然气等最基本的运输方式，然而因管道布线于地面之下，很容易受到物理腐蚀，在加上油气本身所具备的的化学腐蚀等容易造成油气管道因腐蚀导致的泄露、爆炸、起火等灾难，因此加强油气管道的防腐处理是保障油气管道安全运输的重要前提。

油气管道；腐蚀因素；防腐处理

1　原油中含硫对于输油管道的腐蚀

硫在原油中的存在形态主要有元素硫、硫化氢、硫醇、硫醚、二硫化物、噻吩类化合物以及分子量大、结构复杂的含硫化合物。一般将原油中的硫分为活性硫和非活性硫。元素硫、硫化氢和低分子硫醇等能直接与金属作用而引起设备的腐蚀，统称为“活性硫”，其余不能直接与金属作用的硫化物统称为“非活性硫”［1］。但在高温下，“非活性硫”能向“活性硫”转化。不同产地的含硫原油，除了含硫量不同之外，由于所含硫化合物的种类及活性硫的含量也不同，也会影响其腐蚀性能。含硫原油在炼制过程中，硫会不可避免地进入下游装置的生产过程中并且和部分产品油共存。而硫对金属的腐蚀性，也与温度及其它腐蚀性成分含量等有极大的关系。通常，在介质温度≤120℃的情况下才会考虑采用涂层防护，因而，该温度区间下的含硫油品的腐蚀与防护才是防腐蚀涂料技术工作者需要关注的重点领域［2］。

原油中硫化物含量的增加，加大了硫酸盐还原菌腐蚀的风险。硫酸盐还原菌在缺氧的条件下，可以在金属表面的水膜中，利用溶液中的硫酸盐进行繁殖，硫酸盐在细菌作用下被还原为腐蚀性硫化物和有机酸。在缺氧的条件下，硫酸盐还原菌的代谢引起硫化物在金属表面附近的积累，当金属表面被生物膜覆盖时，硫化物在金属表面附近的浓度最高。如果铁离子和硫化物离子都存在，硫化铁很快在碳钢上形成并覆盖其表面［3］。硫化铁的生成促进了阴极反应，电通道一旦形成，一个以低碳钢表面为阳极的电偶就生成了，电子通过硫化铁来传递。在铁离子浓度低时，暂时附着的保护性硫化铁膜在钢铁表面形成，从而降低了腐蚀速率，因此在完全无氧条件下的硫酸盐还原菌具有较低的腐蚀速率。然而一旦有氧存在时，硫酸盐还原菌代谢过程中产生的硫化亚铁开始氧化，最常见的有两种氧化过程：一种是直接吸收氧，生成硫酸亚铁，硫酸亚铁在水中水解并氧化成铁的氧化物和硫酸，加大了腐蚀速度。另一种是硫化亚铁氧化成铁的氧化物和硫磺，反应生成的硫磺将溶于油品中，在腐蚀钢材的同时造成油品污染［4］。当然，硫介质只是贮运设施中存在的各种复杂腐蚀性介质中的一种，水的存在是产生硫腐蚀的必要条件，而且在不同的运行环境下，硫对底材的腐蚀形式和程度也不同。但硫在油品中的存在会大大加速腐蚀，从而缩短设备使用寿命，甚至导致安全和环境污染事故的发生，这是我们必须引起重视的。

2　原油中含水量对于输油管道的腐蚀影响

输油管道原油中的水主要以乳状态、游离态和溶解态存在，但含水率低于30%时，管道内原油主要以油包水型乳状液形式存在，管道内壁发生油润湿，腐蚀较小，当含水率大于50%时，管道内壁发生水润湿，腐蚀速率急剧增大，经过试验论证，随着原油含水量的增加，腐蚀程度不断加重，含水量的增加促进了点蚀发展［5］。

3　原油流速对于腐蚀的影响

原油流速对于腐蚀的影响性很大，静态腐蚀时，表面比较平整，没有明显的腐蚀痕迹，但是当流速为0.75m/s时，试样局部开始出现脱落，腐蚀速率明显提高，流速为1.5m/s时，试样表面开始出现细小的腐蚀点，腐蚀速率开始急剧增大，主要是因为流速增加有助于腐蚀性介质的转移，使得体系表现出更强的反应效率，另外，高流速具有一定的冲刷力，会导致管道内壁严重的冲刷腐蚀，抑制了致密腐蚀膜的产生。

4　有效控制油气管道腐蚀的方法

有效控制油气管道腐蚀的方法，主要应对油气管道外部腐蚀及内部腐蚀。油气管道外防腐的方法。对于油气管道的外防腐处理，需要进行两次防护处理措施，第一层次的防护是采用防腐绝缘层，第二层次的防护是阴极保护。油气管道的防腐绝缘层，给埋藏在地下的油气管道进行防腐绝缘处理，是目前油气管道防腐措施的重要一环，这种防腐处理方式可以有效地将油气管道与外部的土壤进行分离，从而杜绝管道外壁接触土壤的机会，有效保护油气管道。油气管道的阴极保护［6］。油气管道的阴极保护主要是利用外加的牺牲阳极或者外加电流，消除管道在土壤中原电池的阳极区，将管道也改造成阴极区，从而受到保护。

不同于油气管道外壁长期接触土壤，油气管道的内壁主要是与石油、天然气等物质相接处。这些物质中本身包含着非常繁多的腐蚀杂质，比如溶解氧、碳化氢、二氧化碳等物质，再加上物质的流速、温度、压力等综合作用，都会造成油气管道内壁的严重腐蚀。油气管道内壁界面保护。对于油气管道内壁的防腐技术来说，首先要做好油气管道内壁界面的保护。这种保护方式包括可以涂抹防腐层或者进行适当的电化学保护。运输物质的降解处理。除了对油气管道进行保护外，还可以对所运输的物质进行一定程度的降解处理，可以降低石油、天然气等物质中含有的杂质，或者降低这些物质的浓度，在考虑经济效率的前提下，还可以适当增加这些的流速，来减少它们与内壁层接触的机会。选用耐腐材料。不管是内壁界面的保护还是降低石油、天然气浓度的方法，都可以应用到一般的，尤其是比较短途的油气管道运输过程当中。但对于比较长途的油气管道运输，因这些管道自身的重量比较轻，因此不会在它们的内壁面进行防腐处理，而是将防腐处理着眼于提升它们的材质上，选用耐腐蚀性强的材料来制造油气管道［7］。

5　加强油气管道腐蚀监控与管理

在油气管道的运输过程中，要加强对管道腐蚀的监控与管理，对油气管道运输实现动态监测，对周边环境比较复杂的油气管道实行特殊监测，实时监测，并将这些监测数据汇总，形成一套比较常规的监测方法［8］。同时要加强对油气管道的腐蚀技术的管理，成了专门部门，研究开发新的防腐技术，加强管道的防腐管理，将计算机技术运用到管道防腐的监控与管道当中。

6　结束语

油气管道的安全是保障我国油气生产、运输的重要环节，因此需要对管道存在的腐蚀问题，加以研究，根据腐蚀的不同成因，进行分类处理，不断改进防腐技术，不断加强管理与监控，有效保障油气管道的运输安全。

［1］ 史娜，王雷，仇祝峰，等.油气管道腐蚀机理分析及防腐措施综述［J］.中国石油和化工标准与质量.2012，（1）.

［2］ 孙闯.油田集输管道腐蚀行为研究及分析［J］.中小企业管理与科技（上旬刊），2012，（3）.

［3］ 刘佳.天然气管道的腐蚀原因及防治措施［J］.内江科技，2012，（6）. ［4］ 刘德绪，王晓霖，龚金海.普光高含硫气田集输管道腐蚀风险评估与控制技术［J］.油气田地面工程，2012，（7）.

［5］ 代璞璞，于润桥，熊文俊.埋地管道腐蚀的成像检测技术研究［J］.科技创新导报，2011，（14）.

［6］ 袁英，高强生，刘义.天然气管道腐蚀分析与对策［J］.油气田地面工程，2011，（8）.

［7］ 叶帆，杨伟.塔河油田集输管道腐蚀与防腐技术［J］.油气储运，2010，（5）.

［8］ 杨静，叶帆.雅克拉气田集输管道腐蚀预测与防治［J］.油气储运，2009，（7）.

Sulfur Crude Oil Water Content and Flow Rate of the Pipeline Corrosion Behavior and the Impact of Measures

Song Ling-jun，Wang Hua-liang，Sun Ming-yi

The oil and gas pipeline transportation of crude oil or refined oil，natural gas and other basic means of transportation，however，due to pipe routing beneath the ground，are susceptible to physical corrosion，plus oil and gas itself has chemical corrosion is likely to cause oil and gas pipelines leak due to corrosion caused an explosion，fire and other disasters，thus enhancing the corrosion protection of oil and gas pipelines is an important prerequisite guarantee the safe transport of oil and gas pipelines.

oil and gas pipelines；corrosion factor；embalmed

TG172

A

1003-6490（2016）05-0030-02

2016-05-11

宋灵君（1985—），女，山东聊城人，博士在读，主要研究方向为石油石化腐蚀与防护。