曹文敏

摘 要：在人類社會科技、經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的過程中，往往伴隨著對能源的掠奪式采集和消耗，由發(fā)展帶來的能源短缺問題日益凸顯，這一點，在石油資源上得到了明顯的表現(xiàn)。為提高該項資源的利用率，充分發(fā)揮石油在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展中的重要作用，我國一直在開展石油管道工程，以高效、低耗的方式進(jìn)行石油運輸。由于對石油的需求量日益增大，以及石油本身的易燃易爆性，都對運輸管道的質(zhì)量、安全性能及相關(guān)技術(shù)提出了極高的要求。其中，防腐技術(shù)更是重中之重。一旦管道被腐蝕，其機(jī)械性能、外形的不良改變會直接影響到管道使用壽命，甚至出現(xiàn)管道穿孔、石油泄露，引發(fā)嚴(yán)重事故。因此，如何采用科學(xué)的方法做好管道防腐，是石油管道工程建設(shè)中需要不斷探索的課題。本文結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗，在大量文獻(xiàn)指導(dǎo)下，從石油管道腐蝕原因、防腐的重要性著手，探討防腐機(jī)制和技術(shù)，以期指導(dǎo)實際工作。

關(guān)鍵詞：石油管道工程;防腐;機(jī)制;技術(shù)

石油天然氣是現(xiàn)代工業(yè)社會的生產(chǎn)和運行基礎(chǔ)，是現(xiàn)代機(jī)器、電力設(shè)施的重要驅(qū)動能源。石油管道有高效、低耗的特點，投資成本也較低，是石油運輸?shù)氖走x手段。但由于過長的運輸距離，復(fù)雜的內(nèi)外部環(huán)境，都會影響到管道的承壓能力，引起管道腐蝕，威脅道管道使用壽命，誘發(fā)石油泄露，給油氣生產(chǎn)帶來安全隱患，造成巨大的生態(tài)災(zāi)難和經(jīng)濟(jì)損失，不利于工業(yè)文明的發(fā)展。因此，選擇科學(xué)合理的方式，對管道加強(qiáng)防腐處理，是十分有必要的。

1 石油管道防腐處理的重要性

我國對油氣需求量越來越大，近年來的西氣東輸工程，使油氣管道已成為我國能源發(fā)展的重要動脈，并跨出國門，向海外拓展業(yè)務(wù)。長輸管道主要由特殊鋼結(jié)構(gòu)組成，多為碳化無縫鋼管和螺旋焊縫鋼管，一般埋于地下，由于地段和土壤環(huán)境的復(fù)雜性，外界條件可能會對管道的正常壽命造成不良影響。而石油本身質(zhì)地粘稠，成分復(fù)雜，其內(nèi)含有的活性硫化物、有機(jī)酸等成分均可能對金屬材質(zhì)產(chǎn)生一定的腐蝕作用。當(dāng)管道被腐蝕后，其材質(zhì)、外形、色澤和性能都會產(chǎn)生不同程度的變化，縮短使用壽命，提高運輸和人力成本。若不能對管道做好防腐處理，可能會造成石油泄露，導(dǎo)致爆管停輸，產(chǎn)生環(huán)境污染和經(jīng)濟(jì)損失。以往的廣州原油5.1泄露事故，就是因為管道本身存在的機(jī)械損傷，以及之后在使用過程中出現(xiàn)的金屬腐蝕，出現(xiàn)防腐層漏鐵，引起電流腐蝕，出現(xiàn)管道穿孔，泄露4t原油，使管道停輸24h。可以說，管道的防腐質(zhì)量，是其運營完整性的主要決定因素，加強(qiáng)管道防腐，不僅可延長運營壽命，降低人工成本，還能提高管道質(zhì)量控制。

2 石油管道腐蝕原因分析

2.1 化學(xué)腐蝕

石油管道有埋在地下的，也有高架及在地面上的管道，來運輸油氣水、化學(xué)藥劑。由于輸送過程中的內(nèi)部殘留物質(zhì)，以及含硫化氫的介質(zhì)，在一些特定環(huán)境下會發(fā)生分解變化，從而和石油管道的金屬材料發(fā)生理化反應(yīng)，對管道內(nèi)壁產(chǎn)生傷害性腐蝕，如氫脆、氫至開裂等現(xiàn)象，尤其在管道連接部位，若原本已存在焊接缺陷，即可能出現(xiàn)裂縫增大、穿孔，石油泄露。而長期置于外界空氣、海洋或土壤中，鋼材料中的活潑金屬成分，會在合適的溫、濕度條件下，和空氣中的O2產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，在管道表面形成氧化層，使管道外部出現(xiàn)氧化變性，管道使用強(qiáng)度減弱。

2.2 電化學(xué)腐蝕

我國各個地區(qū)有著不同的地形環(huán)境，在目前西氣東輸?shù)那闆r下，石油管道需要穿過大半個中國，經(jīng)歷各種復(fù)雜的地理環(huán)境，將石油資源運輸?shù)叫枰褂玫牡貐^(qū)。作為我國工業(yè)的大動脈，石油管道延伸到各個地方，不僅有長期埋于地下和土壤接觸部分，也有架于空中、置于地面，甚至貫穿于江河湖海間需要長期處于水中。在如此復(fù)雜的環(huán)境下，由于電解質(zhì)的變化，會引起管道的電化學(xué)腐蝕。土壤成分的不同，各管道系統(tǒng)間存在電位差，引起電荷運動，可能會出現(xiàn)雜電流的干擾和侵害。而長期處于潮濕環(huán)境中時，因金屬管道表面的吸附作用會引起水膜的產(chǎn)生，出現(xiàn)電化學(xué)反應(yīng)。同時，金屬管道中的鐵會電解為鐵離子進(jìn)入水膜，向電化學(xué)反應(yīng)中的雜質(zhì)移動，被氧化成氫氧化鐵吸附在管道表面，成為鐵銹，逐漸損害管道的外部結(jié)構(gòu)。

2.3 生物腐蝕

土壤中往往含有許多不同種類的真菌和細(xì)菌，會群居于某一處。常年埋于土壤中的石油管道，和不同菌類接觸的時間長，在土層條件、溫度、濕度達(dá)到適宜的環(huán)境下，真菌和細(xì)菌以及其代謝產(chǎn)物會和管道表面的金屬產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，集中腐蝕某一個區(qū)域，在管道表面出現(xiàn)大小不一的坑包，導(dǎo)致管道的損害。

3 石油管道防腐機(jī)制和技術(shù)探討

3.1 管道材質(zhì)的選擇

根據(jù)石油管道運輸壓力大、使用時間長、所處環(huán)境復(fù)雜等特點，選擇性能優(yōu)、韌性好的材料，增強(qiáng)耐腐蝕性能?？刹捎煤辖鸬姆绞竭M(jìn)行管道材料的制造，盡可能減緩腐蝕速度。在管道建設(shè)的設(shè)計方案中，即應(yīng)該根據(jù)線路情況制定材質(zhì)要求。在具體施工過程中，應(yīng)制定嚴(yán)格的施工標(biāo)準(zhǔn)并予以落實，以保證焊接質(zhì)量，降低缺陷的發(fā)生率，減少連接部位出現(xiàn)腐蝕的幾率。

3.2 涂層外防腐技術(shù)

該技術(shù)通過在管道上刷涂料，形成一層保護(hù)膜，起到將管道和氧氣隔絕的作用。和其他類型防腐技術(shù)相比，這一技術(shù)效果佳、成本低，應(yīng)用也更廣。根據(jù)涂料的不同種類可以分為：①無機(jī)非金屬涂料，如搪瓷、玻璃等，將其涂抹在管道外層，有助于隔絕空氣，使金屬離子處于穩(wěn)定狀態(tài)，避免化學(xué)反應(yīng)，是一種運用較為廣泛的防腐涂料;②環(huán)氧涂層。制作和調(diào)配過程較復(fù)雜，但適用性更廣，幾乎可用于所有所有類型的管材，防腐性也較無機(jī)非金屬涂料更好;③改性涂層。這一類型的涂料融合納米技術(shù)，較前兩者防腐能力更強(qiáng)，還有防水優(yōu)勢，更有利于延長管道壽命。

3.3 陰極防腐技術(shù)

該技術(shù)的防腐作用是運用加設(shè)電流轉(zhuǎn)化石油天然氣的電極來實現(xiàn)的，主要用于對于電化學(xué)腐蝕的預(yù)防上。在易出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕的管道處加設(shè)電流，完成陰極的轉(zhuǎn)化，避免出現(xiàn)金屬電離子轉(zhuǎn)移的情況。主要有兩種操作手段：①強(qiáng)制電流法，改變周圍環(huán)境的電位，使管道處于整個環(huán)境的陰極，避免電子的損失;②犧牲陽極保護(hù)法，將本身有強(qiáng)還原性的金屬作為保護(hù)極和被保護(hù)金屬相連，以原電池的原理發(fā)生氧化還原反應(yīng)，消耗掉還原性陰極金屬，這樣，作為正極的金屬就會得到保護(hù)。通過上述方法，減少電化學(xué)離子的大量產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移，以此減少管道被腐蝕的情況。這種方式較為綠色環(huán)保，但有一定的限制性，目前僅用于電化學(xué)防腐。

3.4 緩沖劑防腐技術(shù)

緩沖劑的應(yīng)用，也是石油管道較常見的方法。既往研究顯示，運用緩沖劑后，管道內(nèi)的細(xì)菌含量會減少95%，而且，緩沖劑經(jīng)濟(jì)實惠，成本較低，也能發(fā)揮較好作用。但這一技術(shù)工藝非常復(fù)雜，需要根據(jù)不同的管道材質(zhì)和周圍環(huán)境來選擇相應(yīng)的緩沖劑，在防腐操作前要嚴(yán)格評估管道情況和其可能產(chǎn)生的腐蝕類型，以免出現(xiàn)因緩沖劑選擇不合理而導(dǎo)致管道材質(zhì)加速腐蝕的情況。而且，不少緩沖劑不能獨立發(fā)揮作用，而應(yīng)和其他防腐技術(shù)相結(jié)合，作為輔助性提高防腐作用的技術(shù)。

3.5 內(nèi)部防腐技術(shù)

運輸介質(zhì)和石油密度的不同，石油自有各成分組成和比例也不同，都會引起從管道內(nèi)部出現(xiàn)的腐蝕，所以，在內(nèi)部涂層防腐也是重要的防腐手段之一。該技術(shù)成本低，對技術(shù)要求不高，涂層材料較穩(wěn)定，還能根據(jù)外界環(huán)境選擇涂料，在管道內(nèi)部涂抹防腐材料，可以削弱內(nèi)部腐蝕因素。因此，該技術(shù)也成為管道防腐中優(yōu)先采取的防腐技術(shù)，有效延長了管道的使用壽命。

總之，隨著工業(yè)化發(fā)展，石油的使用率越來越高。在石油運輸中，管道的安全性不容小覷。石油管道工程建設(shè)中，需認(rèn)真分析管道腐蝕的原因，針對性的采取相應(yīng)防腐措施，可幾種措施聯(lián)合使用，以求達(dá)到更好的防腐效果，保證石油運輸?shù)陌踩\行。

參考文獻(xiàn)：

[1]任永飛，胡元甲.管道防腐技術(shù)在油氣儲運中的全程控制與應(yīng)用分析[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2017（10）：22-24.

[2]張韓強(qiáng).我國石油管道工程的防腐技術(shù)的探討[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與量，2014，12（4）：37.

[3]魏振偉，陳強(qiáng).談油氣管道防腐新技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2011（4）：55-57.