油气储运中管道防腐工艺设计与应用

陈腊梅

摘 要：本文结合油气储运中管道的腐蚀机理对管道的防腐工艺进行研究，最后对管道防腐的发展进行了展望，以达到降低油气输送管道储运过程中的腐蚀程度的目的，提高管道运行中的可靠性及安全性，并为油气管道的未来设计及应用提供一定地参考价值。

关键词：油气储运管道;腐蚀机理;防腐工艺;展望

在对油气进行储运的过程中要求管道必须具有极高的可靠性。就现阶段而言，油气储运过程中常常采用以钢管为主的输送管道，但面对的最大问题就是钢管的耐腐蚀性较差，遭到腐蚀破坏的油气管道严重影响运行过程中的安全性，因此，有必要开展油气储运管道防腐设计的相关研究。

1 油气输送管道的腐蚀机理

1.1 化学腐蚀

所谓化学腐蚀是指，由于化学反应所导致的管道腐蚀。对于钢管而言，其主要构成部分为金属材质，而当与空气中的O2、H2S、SO2等介质长期接触时就会引发金属管道表面产生氧化物及硫化物等，在产生化学反应的过程中，就会造成管道壁变薄，从而缩短了管道使用寿命，随着时间的推移，进而引发管道破裂，导致油气泄露事故的发生。除此之外，管道输送介质的油品也会造成金属管道产生化学腐蚀。

1.2 电化学腐蚀

除了化学腐蚀外，在油气储运的过程中，在管道中还常常受到电化学腐蚀的作用。电化学腐蚀的主要原因是形成了原电池，其示意图如图1所示。大气及土壤中的水分通过电离作用，产生了H+、OH-离子，并与空气中的CO2、SO2作用后产生HCO3-、HSO3-离子，这些不同浓度的电解液通过与埋地的油气管道中的Fe3+离子相接触，就形成了原电池。阳极的铁离子与阴极离子不断结合，从而导致腐蚀现象不断发生，进而造成加速管道失效，乃至破裂。

2 管道防腐工艺设计与应用

通过以上对油气输送管道的腐蚀机理进行介绍，得知了引起管道腐蚀的主要原因。而对管道进行防腐设计也往往从引发腐蚀的因素进行考虑，本文主要介绍了防腐工艺的管道涂层、缓蚀剂、阴極保护、埋地管道防腐绝缘处理及合理设计管道设备等五个方面的防腐设计应用，具体内容如下所述。

2.1 管道涂层防腐

涂层防腐在油气输送过程中应用比较广泛。当管道防腐采用喷涂防腐漆的方法时，需要注意要防腐涂层自身应当具有足够的电绝缘和耐剥离强度。除此之外，一定的稳定性及易修补性也是不可缺失的重要属性。目前常采用无机非金属材料及纳米改性材料两种涂层。其中应用范围较广的是无机非金属防腐材料，其优点在于造价成本低，除了能够达到良好的防腐性能外，还具有耐老化及耐热抗寒特性。常用的无机非金属防腐材料主要包括陶瓷涂层、玻璃涂层、搪瓷涂层三种，其中前两种材料最受市场青睐。而纳米改性材料涂层的应用大大提升了材料防腐性能，其具有更强的机械强度，即使在复杂的环境中，其材料性能依然稳定，极大地提高了防腐材料寿命，进而延长了油气输送管道的使用寿命。但其发展受到技术成本的限制，使用范围仅运用在一些特殊的油气管道中。

2.2 阴极保护

在对油气输送管道进行的防腐过程中，有时单靠涂层保护并不能很好地处理所有腐蚀反应，与此同时还应采用阴极保护的方式。在一些特殊的应用环境中，防腐涂层很容易受到温度及碰撞的影响而发生脱落，进而引起涂层防腐方式失效，而采用阴极保护能够很好地解决这个问题，保护因涂层脱落而产生的电化学腐蚀。阴极保护常采取外加电流的方式对阴极进行保护，外加电流的阴极保护法如图2所示。外加电流能够解决复杂环境中电子无法持续、定向流动的问题，人为加速电子流动速度，以实现阴极保护正常发挥防腐作用。但应注意该方法应用成本较高，而且当过保护时还易导致油气储运管道发生氢脆，威胁管道的运行安全性。

2.3 缓蚀剂

为了防止油气管道被腐蚀，在实际的应用过程中常常采用缓蚀剂来防止腐蚀。常用的缓蚀剂包括氧化膜型缓蚀剂、沉淀膜型缓蚀剂及吸附膜型缓蚀剂三种，而所谓氧化膜型缓蚀剂防腐的原理是通过在金属表面产生的一层严密的氧化膜来阻抑金属管道的继续腐蚀作用。由于氧化膜是在金属阳极区产生，因此其又被称为阳极缓蚀剂。在应用的过程中应注意控制缓蚀剂的浓度，并注意避免氧化膜被高温与高水流速所破坏，以实现最佳的缓蚀性能。与阳极缓蚀剂相对的一种缓蚀剂称为阴极型缓蚀剂，因为其可以在金属表面阴极区沉积成膜来进行防腐，所以，又常将阴极区的缓蚀剂称为沉淀膜型缓蚀剂。另外，还有吸附膜型缓蚀剂其可以在整个管道表面形成一层保护膜，从而实现减缓腐蚀和护油气管道的目的。

2.4 埋地管道防腐绝缘处理

对于埋地管道而言，具有隐蔽性强，后期维护困难，易受到地下水的侵蚀作用的特点，因此应事先对其进行防腐绝缘处理。埋地管道常采用的防腐绝缘处理方式有以下几个步骤，具体为：①对管道内壁进行清理除锈;②对管道内壁加喷防腐底漆进行防腐处理;③测试埋设路线上土壤电阻率，如若土壤电阻率大于50Ω，需要考虑电化学腐蚀危害，需要对埋地油气管道进行绝缘处理;④采用牺牲阳极保护的方法来对金属管道进行防腐，可在埋地油气输送管道外隔段放置化学性质活泼金属材料。

2.5 合理设计管道设备

合理设计管道设备也能够增强管道的防腐蚀能力。在对管道进行制造的过程中，应采取科学的防腐方式，严格把控制造工艺，并在建设管道的过程中做好防腐管理工作，坚决严格处理违反防腐管理工作的施工建设人员。

3 管道防腐的发展展望

为了管道防腐工作更好地发展，应开展管道材料的优化工作，以达到提高管材使用寿命的目的。为此，在实际应用中注意因地制宜，合理选用管材。另外，还应注意对油气管道腐蚀发育预测进行研究，每隔一定周期对油气输送管道进行腐蚀情况监测及分析，以来预测油气管道的运行发展趋势，指导油气管道防腐工作。最后，应提高管道腐蚀修复技术能力，对内部腐蚀与外部腐蚀分别制定防腐措施，从而更好地实现防腐工作。

4 结论

为了对油气输送管道进行防腐处理，本文采用了使用管道涂层、缓蚀剂、阴极保护、埋地管道防腐绝缘处理及合理设计管道设备等五个方面的防腐应用方法，并通过对管道材料的优化、油气管道腐蚀发育预测、管道腐蚀修复技术进行介绍，指出了提高管道未来防腐发展的方向，以期为油气输送管道的防腐工作提供一定的参考。

参考文献：

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