油气集输管道腐蚀机理及预防对策分析

伍小三 刘吉祥 邰萌 王传刚

摘要：油气产品的输送方式多采用管道，一般采用螺旋焊缝钢管、碳素无缝钢管及直缝电阻焊钢管，在实际应用过程中时常会发生腐蚀现象，腐蚀将大大缩短管道的使用年限，如发生泄漏会对生态环境造成一定程度的污染，还将直接威胁人们的生命安全。因此，对油气管道的化学腐蚀机理和防腐蚀措施的研究十分必要。

关键词：油气管道;化学腐蚀机理;防腐措施

油气产品的运输方式多采用管道。管道在长期的使用过程中会产生腐蚀，对管道使用年限和运行安全造成严重影响。文章在对油气管道腐蚀机理进行全面分析的基础上，介绍了几种管道腐蚀检测技术，提出了化学腐蚀预防措施，可供相关工程技术人员参考。

1.油气管道腐蚀机理

1.1化学腐蚀

油气管道的化学腐蚀是由于金属物质和非电解材料产生的化学反应，对金属结构造成一定程度的破坏，该种腐蚀为纯氧化的还原反应，在反应的过程中没有形成电流。管道的化学腐蚀又可分为气体腐蚀及非电解质腐蚀。气体腐蚀是指金属物质直接暴露在空气当中，和空气中的氧气、硫化氢和二氧化硫等接触，在金属材料的表层形成氧化物以及化合物。如果温度较高，形成的金属氧化膜速率会比较快，还会伴随着脱碳现象，如果空气中的水分比较充足，气体的腐蚀速率会进一步加快。非电解质腐蚀是指在油气物质中含有硫化氢、二氧化硫和二氧化碳等对管道造成腐蚀的成分，如果含有水分时，该类气体物质会溶解在水中，对油气管道的内壁造成腐蚀。

1.2电化学腐蚀

电化学腐蚀是对油气管道造成腐蚀的主要因素，与化学腐蚀的区别在于该类腐蚀进行时会形成原电池，会产生电流。由于油气管道是钢铁材料制造的，具有铁元素以及其它物质，由于电位的不同，由于二氧化碳、二氧化硫和氯化钠溶解在水分中，会生成浓度有差别的电解质溶液，油气管道和电解质溶液在进行接触的过程中，会生成原电池，从而引起电化学腐蚀。铁物质作为阳极，其它杂质作为电池的阴极，如果溶液的酸性较大，在阳极：Fe=Fe2++2e，Fe2++2OH=Fe（OH）2。而在阴极：2H++2e=H2↑。之后氢氧化亚铁就会形成还原反应而生成氢氧化铁，再经过脱水之后就会形成三氧化二铁，氢氧化铁和三氧化二铁为红色铁锈的主要成分。如果酸性条件较弱或者呈现出中性时，在阳极：2F=2Fe2++4e，阴极：O2+2H2O+4e=4OH-，从上式中可以看出，在电解质溶液当中，由于氢离子物质的存在会导致油气管道的腐蚀，如果内部含有氧气也会引起管道的腐蚀反应。

2.油气管道腐蚀检测技术

2.1管道内腐蚀检测技术

对管道的内腐蚀进行检测主要是对内壁的几何形状的变化情况进行检测和分析，如管道的壁厚情况、环焊缝密封、椭圆度和弯曲等，采用激光检测法、漏磁通量法、电视测量法、超声波法等进行检测，应用比较广泛的方法是超声波法和漏磁通量法。

2.2外腐蚀检测技术

管道的外腐蚀检测技术是利用阴极保护的方法来实现的，检测出来的参数可以用来评估油气管道防护层的损坏情况，可以对受到腐蚀的管道进行具体的了解。该种检测方法可以采用管、地电位测量和管内电流值检测两种方法，管地电位测量主要有直流电压梯度法、组合电位测试法等，管内电流检测主要有分段管内电流对比法、电流梯度分布法等。

3.油气管道腐蚀预防措施

3.1油气管道外壁涂层防腐

对油气管道外壁进行防腐蚀保护，多应用防腐涂层对外壁进行涂抹的方法。因为现在输油气管道采用单层管道，对热油介质进行输送时采用双层管道，为了防止在管道的铺设过程中形成负压，在选用较大口径单层管道的前提下，还应对混凝土配重层进行科学合理的设计。在进行油气管道外壁防腐蚀施工时，应利用防腐保温层和涂层覆盖层的双重保护方式，特别需要引起注意的是，为了油气管道的外腐蚀层可以应用到多种工况条件，对涂料材质进行选取时，必须要保证防腐涂层具备抗弯、抗拉伸和抗变形能力，还应该具备抗阴极剥离能力，抗渗透性好，同时还可以与油气管道进行很好的粘合，如采用溶解环氧涂料、环氧煤沥清涂料、煤焦油环氧涂料等。

3.2油气管道药剂防腐

油气管道受到化学腐蚀的问题，可以利用化学防腐药剂进行有效的处理，应用比较广泛的药剂有杀菌剂、缓蚀剂和降粘剂等，缓蚀剂可以依据实际的反应原理选择有针对性的种类，它可以在油气管道内表面进行氧化还原反应，或形成沉淀吸附反应，在内部形成防腐保护膜，可以有效防止管道受到进一步的腐蚀破坏，该种药剂功能较为强大，具有很好的性价比。杀菌剂主要应用在由于微生物原因造成的油气管道腐蚀，多用于埋地管道的防腐保护。

3.3油气管道内壁修复防腐

为了有效避免在油气物质输送时造成的管道内壁腐蚀破坏，可以利用防腐涂料涂抹、缓蚀剂防腐和复合管道防腐等办法。缓蚀剂可以起到有效改善管道表面腐蚀，减缓表面腐蚀的速度，可以降低管道内部的腐蚀程度。采用复合管道防腐的办法是用来对金属材质的管道腐蚀速度进行有效的控制，经常应用的复合管道为玻璃钢内衬复合管、双金属复合管和陶瓷内衬复合管等，因其具备很好的防腐蚀特性，可以在不同的油气介质输送条件下进行腐蚀保护。

3.4油气管道电保护防腐

电保护主要是向管道防腐涂层施加电流，使管道金属从阳极变为阴极，达到保护管道不受到腐蚀的效果。电保护法主要有三类，即排流保护法、牺牲阴极保护法、阴极保护法。现阶段阴极保护法是极为常用的一种方法。立足于电化学腐蚀的原理，在腐蚀电池中阳极受到腐蚀而发生损坏，而阴极则完好无损，借助外加的直流电源，一般是阴极保护站产生的直流电源，致使钢管对土壤陈胜负电位的保护法，也被叫作阴极保护法。阴极保护站直流电源的正极和接地阳极连在一起，负极和被保护的管道连在一起，外加电流从电源正极通过导线向接地阳极流入，直流电从接地阳极通过土壤向被保护的管道流入，再由管道通过导线流回负极。进而导致整个被保护的管道变成阴极，而和接地阳极变成腐蚀电池，导致接地阳极的废旧钢材总是受到腐蚀。当受保护的管道和其他多选金属管道或构筑物距离较近的时候，必须将阴极保护站的杂散电流对其产生的影响考虑到，当这种影响超出规定标准的时候，就应对燃气管道和他们共同的电保护措施考虑到。因为城市的接到或街区庭院中具有很多的地下金属管道和构筑物，为了防止相互影响，在城市燃气管网中很少应用电保护法，而只运用绝缘层防腐法，但在城市郊区的人气管道或长输管线上，经常同时运用电保护法和绝缘层防腐法，以将取长补短的防腐效果顺利实现。

3.5更换油气管道材质

油气输送管道可采用不锈钢、合金材质，该种材质中的碳含量比较低，塑性变形能力不高，如果含碳量较高，那些管道焊接性就会变差。对多种影响因素进行考虑，可以利用不锈、抗腐蚀的合金材料，其中碳的含量应不高于0.15%。如果用于输送含有二氧化碳的油气介质，可以采用含有铬元素的不锈钢管道;如果含有二氧化碳和氯离子，那些管道的腐蚀问题会较为严重，应选用含有铬、锰、镍元素的不锈钢管道。

4.结论与认识

引起油气管道腐蚀的机理主要有化学、电化学腐蚀。对于管道的内腐蚀检测多采用超声波和漏磁通检测方法，而外腐蚀检测可以采用管内电流和管地电位进行测量的方法。针对不同的油气管道腐蚀原因，应该采取有针对性的防腐蚀措施，可以采用阴极保护、防腐涂层和更换管道材質的方法。

参考文献：

[1]侯铎;油气集输管道的腐蚀失效与环境保护[J];石油化工腐蚀与防护;2012年01期

[2]王安泉;油田油气集输管道信息化管理的必要性分析[J];科技信息;2012年22期