佟吉亮

摘要：石油、天然氣是工業(yè)生產(chǎn)、人們生活中不可或缺的重要資源，為促進(jìn)我國(guó)工業(yè)化水平的提高、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。管道運(yùn)輸是石油、天然氣的主要運(yùn)輸方式之一，但在油氣管道運(yùn)行中，容易發(fā)生腐蝕問題，導(dǎo)致油氣管道出現(xiàn)薄弱點(diǎn)、穿孔，引起油氣泄露，導(dǎo)致油氣資源的浪費(fèi)、生態(tài)環(huán)境的污染，還容易引發(fā)火災(zāi)、爆炸等安全事故，威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，造成社會(huì)負(fù)面輿論?；诖?，必須高度重視油氣管道腐蝕問題，并要加大對(duì)防護(hù)技術(shù)的研究與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：油氣管道;腐蝕;防護(hù)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TQ028?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

引言

我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，推動(dòng)了我國(guó)石油行業(yè)的發(fā)展。目前我國(guó)石油天然氣產(chǎn)量不斷增加，并且伴隨著中俄管道、中緬管道的建成投產(chǎn)，在一定程度上促進(jìn)了輸氣管道的發(fā)展。在油氣開發(fā)中，油氣管道已經(jīng)成為其中至關(guān)重要的設(shè)備。與水、陸等運(yùn)輸方式相比，管道運(yùn)輸具有眾多的優(yōu)點(diǎn)，如運(yùn)輸量較大、便于管理、安全可靠等。但也存在著一定的局限性，如面臨著內(nèi)外介質(zhì)的腐蝕作用，所以存在著一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。近些年來，由于油氣管道遭到了腐蝕繼而造成油氣泄漏以及燃燒、爆炸等事故的情況經(jīng)常出現(xiàn)，對(duì)我國(guó)社會(huì)造成了較大的危害?；诖?，圍繞油氣管道的腐蝕與防護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1油氣管道腐蝕因素分析

1.1土壤腐蝕

土壤腐蝕是油氣管道外部腐蝕的主要誘因。土壤是由固相、液相和氣相組成的復(fù)雜系統(tǒng)，并有多種微生物伴生。土壤具有不均勻性、膠體性、導(dǎo)電性和多孔性等特性，電化學(xué)腐蝕是土壤的對(duì)油氣管道的主要腐蝕形式。由于輸送管道通?？缭降牡赜蜉^廣，涉及不同的土壤類型，導(dǎo)致土壤對(duì)管道的腐蝕速度和程度也不盡相同，而腐蝕的不均勻性會(huì)加劇管道的腐蝕程度。

1.2雜散電流腐蝕

雜散電流腐蝕的定義是：由于正常電路漏電或沒有按照設(shè)計(jì)路徑流動(dòng)而產(chǎn)生的意外電流對(duì)金屬產(chǎn)生的電解腐蝕。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)可將雜散電流的來源分為5類：直流電氣設(shè)備;外部結(jié)構(gòu)物的電池電流或等化電流;陽(yáng)極陣列附近的等效電流;陰極保護(hù)系統(tǒng)的保護(hù)電流。雜散電流的腐蝕特點(diǎn)有：①電流強(qiáng)度大。與土壤中幾十毫安的自然腐蝕電流相比，雜散電流最大可達(dá)上百安培;②隨機(jī)性強(qiáng)且腐蝕范圍大。雜散電流通常會(huì)從管道阻抗最小的位置流入土壤或集中于管道有缺陷的部位，導(dǎo)致局部位置的嚴(yán)重腐蝕。

1.3輸送介質(zhì)腐蝕

油氣管線輸送的石油和天然氣等介質(zhì)通常含有二氧化碳、硫化氫、溶解鹽和水等易產(chǎn)生腐蝕的物質(zhì)。①二氧化碳溶于水后會(huì)生成碳酸，具有較強(qiáng)的腐蝕性，使金屬管道發(fā)生電解質(zhì)腐蝕;②干燥的硫化氫沒有腐蝕性，但硫化氫與水接觸后會(huì)對(duì)油氣管道產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，硫化氫腐蝕的主要類型為電化學(xué)腐蝕、氫脆和氫裂;③鹽類溶于水中后釋放的氯離子、硫酸根離子是主要的腐蝕來源，不同的溶解鹽對(duì)管道的腐蝕速率不同;④含水量對(duì)管道的腐蝕影響非常重要，通常含水量與腐蝕速率成正比。水的存在是產(chǎn)生二氧化碳和硫化氫腐蝕的先決條件。當(dāng)含水量小于30%時(shí)，輸送介質(zhì)一般為油包水狀態(tài)，水為內(nèi)向，對(duì)管線內(nèi)壁的潤(rùn)濕作用較小，腐蝕也較小;當(dāng)水含量低于20%時(shí)，水相完全被包裹在油相中，幾乎沒有腐蝕發(fā)生;當(dāng)水相超過45%時(shí)，輸送介質(zhì)會(huì)成為水包油狀態(tài)，此時(shí)水相對(duì)管線的潤(rùn)濕作用加強(qiáng)，腐蝕大幅度加劇。因此通常將30%作為水相能否產(chǎn)生腐蝕的臨界值。

2油氣管道腐蝕的防護(hù)技術(shù)

2.1在油氣管道表面涂刷保護(hù)層

為避免油氣管道外腐蝕問題的出現(xiàn)，可以靈活利用各種手段，在管道表面涂刷保護(hù)層，避免油氣管道直接接觸腐蝕性物質(zhì)。將防腐材料涂抹在油氣管道上，經(jīng)過固化之后，轉(zhuǎn)變?yōu)榉栏?，從而與金屬管道有機(jī)結(jié)合起來，便會(huì)避免周圍環(huán)境中的各種腐蝕性因素與油氣管道直接接觸，有利于避免電化學(xué)反應(yīng)，大幅度降低油氣管道的腐蝕速率。首先，氧化處理保護(hù)。也就是將NaNO2和NaOH的混合溶液涂刷在油氣管道的表面，經(jīng)過加熱處理之后，形成保護(hù)層，氧化膜的潤(rùn)滑性、彈性均比較好，不會(huì)影響油氣管道的正常運(yùn)行，還可以達(dá)到理想的防腐效果。其次，磷化處理保護(hù)。將油氣管道表面處理干凈之后，涂刷磷酸鹽溶液，便會(huì)在油氣管道表面形成一層保護(hù)膜。最后，非金屬涂層。在油氣管道表面噴涂各種塑料液體，不僅美觀度較好，還可以達(dá)到理想的防腐效果。

2.2陰極保護(hù)技術(shù)

所謂陰極保護(hù)，其主要原理是將整個(gè)金屬表面進(jìn)行轉(zhuǎn)化，將其轉(zhuǎn)化為陰極，也就是將外加電流通向被保護(hù)的設(shè)備，這樣一來，便不會(huì)有電流從金屬表面流出。該技術(shù)通常有以下幾種方法：（1）犧牲陽(yáng)極法。該方法將保護(hù)金屬和一種提供保護(hù)電流的金屬相連，這樣就可以使被保護(hù)體極化，能夠使腐蝕的速率有所降低。（2）強(qiáng)制電流保護(hù)法。這種方法是將被保護(hù)金屬與外加電源負(fù)極相連，發(fā)揮外部電流的作用，由它來提供保護(hù)電流，以達(dá)到降低腐蝕速率的方法。運(yùn)用陰極保護(hù)技術(shù)之時(shí)，有一定的條件限制，要有足夠的電流流向陽(yáng)極部位，這樣就能夠使自然腐蝕電流得到大幅降低。另外，還需要避免出現(xiàn)電流過大繼而導(dǎo)致涂層脫落的情況發(fā)生。

2.3運(yùn)用耐蝕材料進(jìn)行防腐

耐腐蝕性管材的品種較為繁多，以輸送介質(zhì)以及環(huán)境要求為依據(jù)，在管材設(shè)計(jì)過程中，需要對(duì)材質(zhì)進(jìn)行科學(xué)的選擇，這樣可以使腐蝕情況的出現(xiàn)得到抑制。耐蝕材料不僅僅是有鍺合金以及鈦合金這種較為昂貴的材料，還有許多高分子應(yīng)用技術(shù)可供選擇。如，采用工程級(jí)聚丙烯等高分子作為復(fù)合管內(nèi)壁的防腐塑料管材，采用玻璃纖維來提升塑料制成的熱塑性玻璃鋼等。另外，還有一些其他種類的復(fù)合管，例如，襯管采用耐合金材料管材，基管采用碳鋼生產(chǎn)的雙金屬?gòu)?fù)合管，這樣都有著不錯(cuò)的耐蝕性能。

2.4GIS技術(shù)在腐蝕防護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用

GIS是一種視覺理念，它以圖形的形式顯示具有地理坐標(biāo)的復(fù)雜管道、設(shè)備數(shù)據(jù)等，并以簡(jiǎn)單明了的方式瀏覽數(shù)據(jù)信息。GIS技術(shù)用于以“地圖”的形式呈現(xiàn)設(shè)備管道分布，并通過GIS地圖形式顯示各種流程圖。設(shè)備管道腐蝕的統(tǒng)計(jì)分析信息顯示在地圖的關(guān)鍵點(diǎn)上，用鼠標(biāo)可以輕松操作。獲得所需的位置和狀態(tài)信息可為有效的腐蝕管理創(chuàng)造條件，這是未來的設(shè)計(jì)理念之一。

2.5化學(xué)防腐技術(shù)

緩蝕劑，當(dāng)其以適當(dāng)?shù)臐舛然蛘咝问酱嬖谟诃h(huán)境之中時(shí)，它能夠起到減緩腐蝕的化學(xué)物質(zhì)的這一作用。如果根據(jù)作用機(jī)理來對(duì)緩蝕劑進(jìn)行劃分，那么可以將其分為以下幾種類型：陰極型、陽(yáng)極型、混合型等。如果按照其所形成的保護(hù)膜的特征來進(jìn)行劃分，則可以將其分為以下幾種類型：沉淀模型、吸附膜型、氧化膜型等。在對(duì)緩蝕劑進(jìn)行使用時(shí)，有兩種注入方式，一種是連續(xù)式的注入;另一種是間歇式的注入。另外，為了使各類藥劑效果得到充分的發(fā)揮，還需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行定期的清洗，對(duì)設(shè)備表面所存在的污垢進(jìn)行清洗，促使緩蝕劑能夠與腐蝕點(diǎn)進(jìn)行充分的接觸，從而使緩蝕的效果得到有效的保證。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，油氣管道的腐蝕主要因素有土壤腐蝕、雜散電流腐蝕和輸送介質(zhì)腐蝕，在實(shí)際生產(chǎn)中往往是幾種腐蝕兼而有之。常見的防腐措施包括：使用緩蝕劑、使用涂層管材、使用耐腐蝕合金管材、使用非金屬管材和陰極保護(hù)等方法，但上述方法均有各自的優(yōu)點(diǎn)和不足。在實(shí)際生產(chǎn)施工過程中應(yīng)該綜合考慮地質(zhì)條件、輸送介質(zhì)、工程預(yù)算等多方面情況，選擇最經(jīng)濟(jì)有效的防腐技術(shù)。

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