浅谈油田管道腐蚀及防腐应对措施

王凯 张浩弋

摘要：随着石油工业的迅速发展，埋设在地下的油、气、水管道等日益增多。地埋管道会因为土壤腐蚀形成管线设备穿孔，从而造成油、气、水的跑、冒、滴、露。这不仅造成直接经济损失，而且可能引起爆炸、起火、环境污染等，产生巨大的经济损失。本文对管道腐蚀危害做了简要说明，并结合日常生产中管道腐蚀的情况，对其腐蚀机理做了进一步的阐述。结合腐蚀机理提出防腐应对措施，并进一步介绍了新型防腐技术，为今后油田管道设备防腐工作提供了一定的工作方向。

关键词：腐蚀;腐蚀危害;腐蚀机理;防腐措施

一、石油管道腐蚀的危害

我们把石油生产过程中原油采出液、伴生气等介质在集输过程中对油井油套管、油站内、回注管网等金属管线、设备、容器等形成的内腐蚀以及由于环境，例如土壤、空气、水分等造成的外腐蚀统称为油气集输系统腐蚀。油气集输系统腐蚀中的内腐蚀一般占据腐蚀伤害的主要地位。针对腐蚀研究，在整个生产系统中，不同的位置及生产环节其所发生的的腐蚀也有所不同，并且腐蚀特征及腐蚀影响因素也有所不同。因此防腐工作是油田生产中的重要措施。

据不完全统计截止目前，我国输油管道在近20年的时间里，共发生大小事故628起，其中包括线上辅助设备故障 190 起，其它自然灾害 70 起，有 368 起属管体本身的事故。根据近年的调查发现：影响管线寿命和安全性的因素中，腐蚀占 36.4%，机械和焊缝损伤占 14.4%，操作失误占 35.0%，第三方破坏占 14.2%.因此，腐蝕是事故的主要原因。[1]

二、管道腐蚀的机理理论

（1）土壤腐蚀

土壤腐蚀是电化学腐蚀的一种，土壤的组成比较复杂，其多为复杂混合物组成。并且土壤颗粒中充满了空气、水及各类盐从而使土壤具有电解质的特征，根据土壤腐蚀机理，我们将土壤腐蚀电池大致分为两类：

第一种为微电池腐蚀，也就是我们常说的均匀腐蚀。均匀腐蚀是因为微阳极与微阴极十分接近，这样的距离在腐蚀过程中不依赖土壤的电阻率，只是由微阳极与微阴极决定电极过程。均匀腐蚀相对损害较小。第二种就是我们所说的局部腐蚀，也叫宏电池腐蚀。该类腐蚀中土壤介质电阻在整个腐蚀电池回路中电阻占比比较大，腐蚀情况与土壤电阻率有关。因此突然电阻率大则可以降低腐蚀速度。反之则增大腐蚀。在这种情况下的腐蚀麦迪管道一般表面呈现斑块状或孔穴状的腐蚀即由宏电池腐蚀造成，这种腐蚀危害性相当大。

（2）产出液介质腐蚀

管道内介质腐蚀，这是由于管道所输送的物质所决定的。生产的原油汇总是存在水的。水长时间就会对金属管道造成腐蚀。并且若介质中含有大量的杂志就对对金属产生严重的腐蚀。我们对油田水进行化验分析发现，油田水中富含溶解盐类，该类物质对金属腐蚀会有很大的影响。另外就是水中的溶解氧，二氧化碳，硫化氢等物质的存在，这些对金属管道都造成了一定的腐蚀作用。并且运输介质时温度的变化、流速的变化对管道金属腐蚀速率也存在一定的影响。

（3）腐蚀机理综合分析

结合以上介绍。根据电化学腐蚀理论，我们知道金属在潮湿土壤中的阳极过程和在溶液中腐蚀时相似，阳极过程没有明显的阻碍;在干燥且透气性良好的土壤中，其阳极过程的进行方式接近于铁在大气中的腐蚀行为。阴极过程：金属在土壤腐蚀时的阴极过程主要是氧的去极化作用，在强酸土壤中，氢去极化过程也能进行。[2]

三、常规防腐应对措施

关于管道防腐措施主要不外乎涂覆防腐涂料、阴极保护、利用防腐材质的管材等几种措施。其中利用防腐涂料能够进一步增大电化学腐蚀中的回路电阻，从而减少腐蚀电流;阴极保护防腐主要消除阴极电位差，可以在源头停止阴阳极过程的进行。另外，采用耐腐蚀的管材也不失为一种可行的方法。

目前管道外防腐主要应用的防腐涂层主要有石油沥青、煤焦油瓷漆（CTE）、挤出聚乙烯覆盖层（挤出 PE，包括双层 PE 和三层 PE）、熔结环氧粉末（FBE）、环氧煤沥青和聚乙烯胶带等[2];管道内防腐技术有液体涂料防腐技术、玻璃钢衬防腐技术;管道阴极保护技术使用相对比较广泛。其中牺牲阳极保护及强制电流保护法是主要的防腐技术措施。

四、新型防腐措施

（1）纳米涂层

在集输管道中采用纳米涂层技术，利用纳米三防涂料进行涂覆。该材料具有防腐、防垢、防结蜡功能的纳米涂料，属于纳米复合界面涂料的一种。三防是对金属管道表面防腐的理想状态。原油集输过程中，原油液体中固体微粒或者蜡晶在油管内表面进行聚集与吸附，其吸附量与内涂层防护层表面能有一定关系，如果其表面能力越大，则其越容易被吸附，若表面能不足则不易吸附。结蜡结构也是加速管道腐蚀的重要因素。因此采用新型纳米涂层，利用其双疏所具有的低表面能，可以进一步实现“三防”。进而保护管道，防止其被腐蚀。

（2）钢骨架塑料复合管的应用

钢骨架塑料复合管是一种热塑性好、钢性指标好的新型复合型产品。目前有三种复合管，即“钢板网骨架”增强聚乙烯塑料复合管、“钢丝网骨架”增强聚乙烯塑料复合管和“钢丝缠绕网骨架”增强聚乙烯塑料复合管三种，它们的基材均为高密度聚乙烯。并且其具有双面防腐的作用。钢骨架完全被包覆在塑料中，管道内外具有双重防腐性能，对于埋地管道而言，管道的外壁已具有足够的防腐能力，相对于碳钢管道，采用这样的管道能够省去相应的防腐措施。

总结

通过简单论述，我们对管道腐蚀机理有所了解，并对常规的防腐应对措施有了进一步理论学习。在现有防腐应对措施下，进一步提出新型防腐措施。相信在新技术的不断推动下，管道防腐技术能够在不远未来取得更多的技术突破，从而为油田生产提供生产安全保障。

参考文献：

[1] 虞兆年.防腐蚀涂料和涂装[M].化学工业出版社，2002：1-2

[2] 郭生武.埋地钢质管道外防腐层的选择与应用.油气储运[J]，2003，22（2）：31-35