油气田集输系统腐蚀现状及原因分析

油气田集输系统腐蚀现状及原因分析

陈晨，张义员，刘明生

中石化胜利油田分公司桩西采油厂油气集输管理中心 山东东营 2570 00

摘 要：集输管线是油气田生产系统的重要组成部分，而以内腐蚀和外腐蚀为主的腐蚀问题严重影响了集输系统的正常使用，带来了严重的安全威胁及经济损失。该文介绍了油气田集输系统内腐蚀和外腐蚀现状，详细分析了内腐蚀原因，得出了由 H 2 S、CO 2 和无机盐产生的电化学腐蚀是影响腐蚀主要因素的结论，对腐蚀防护研究具有指导意义。

关 键 词：集输系统；油气田；内腐蚀；外腐蚀；电化学腐蚀

管道运输因其具有低成本、高效、易于优化管理、降低运输损耗和风险等优势而被世界各国广泛接受，并大量应用于油气田生产运输。然而，随着长输油气管线运行时间的增加，金属管道材料与管内外介质发生化学反应或物理作用成为金属化合物，造成管道金属受损，管线状况逐渐恶化失效，甚至可能造成管道穿孔，导致油品发生泄漏，影响正常输油生产，造成环境污染及国民经济损失。

1 油气田集输系统腐蚀现状

腐蚀是影响管道系统可靠性及使用寿命的关键因素，油气田集输管线的腐蚀以内腐蚀和外腐蚀为主，据美国国家输送安全局统计，美国 45% 的管道损坏是由外腐蚀引起，而我国地下油气管道投产1~2 年后发生腐蚀穿孔的事故已屡见不鲜。

1.1 内腐蚀集输管线内腐蚀环境十分恶劣，且不同油气田主要腐蚀因素有所差异。普遍存在的问题是 pH 值较低，矿化度高，Cl- 含量高，H2 S、CO 2 含量高。内腐蚀是 H 2 S、CO 2 等酸性气体和水汽对管道内壁造成的腐蚀，是管道系统老化的重要原因之一，会降低管道结构强度，导致管壁穿孔、油气泄漏，而且内腐蚀引起的事故往往具有突发性和隐蔽性，后果一般比较严重。随着油气田逐渐进入开发的中后期，管道流体中含水量、H 2 S 和 CO 2 等腐蚀性介质的含量在逐渐增加，这也加速了油气集输管线的内腐蚀。

1.2 外腐蚀金属管道材料与周围介质发生化学、电化学或物理作用成为金属化合物，造成管道金属体受损，甚者可能造成管道穿孔，使油气发生泄露，影响正常输油气生产，造成环境污染和经济亏损。土壤是具有固、液、气三相的毛细管多孔性复杂胶质体系，土壤的空隙被空气和水充满，水中的无机盐使土壤具有离子导电特征，土壤物理化学性质的不均匀性和金属材质的电化学不均衡性为埋地管道的电化学腐蚀创造了条件。埋入地下的管道处在生物电解液环境中，加之钢管涂层组分有不均匀、微孔、缝隙等缺陷，微生物侵蚀及植物根系对涂层的穿透等交融作用使防腐涂层极易损伤，腐蚀由涂层达到金属基体，破坏金属表面的保护膜。同时，土壤中扩散速率不同的氧气在金属表面形成大电池腐蚀作用，腐蚀所产生的沉积物能进一步加速金属腐蚀速度。另外，土壤中含有的细菌如硫酸盐还原菌（SRB）会参加电极反应，将可溶硫酸盐转化为硫化氢并与铁反应，起到了阴极去极化作用而产生细菌腐蚀。此外，大气腐蚀、人为破坏等也是造成油气集输管线外腐蚀的因素之一。

2 集输管道穿孔原因分析

不同时期建设的管道所采用的铺设形式各不相同。在最初时使用管道的结构是光管 + 泡沫保温层 +黄夹克结构，但随着对管道耐腐蚀要求的提高以及生产技术的不断进步，开始出现了外防腐管 + 泡沫保温层 + 黄夹克结构的管道，以及目前使用最多的外防腐管 + 塑料胶带 + 泡沫保温层 + 黄夹克结构管道。集输管道结构上的不断改进虽然使其更能有效防止腐蚀及穿孔，但管道受到腐蚀穿孔现象始终无法杜绝，究其原因主要有以下几个方面。

1、客观条件引起的管道腐蚀穿孔。客观条件引起的管道腐蚀穿孔主要是管道内腐蚀和外腐蚀。管道内腐蚀是由管道输送的介质含有腐蚀性成分引起的。油田集输管道主要输送的介质就是采出的油气水混合物。油气水混合物中大多含有细菌，含氧、二氧化碳、二氧化硫、硫化氢、金属盐离子。这些介质的存在会发生离子间的化学反应导致管线的腐蚀穿孔。管道外腐蚀又包括土壤环境腐蚀、杂散电流腐蚀、套管腐蚀和冲刷腐蚀。

2、主观因素引起的管道腐蚀穿孔。管道的焊口问题，在管道施工过程中，都要对管道的焊接处进行焊口。由于人为操作使得管道的焊口位置和其它位置相比防腐蚀能力要薄弱很多，所以此处更容易受到腐蚀缘的侵害而出现腐蚀穿孔。管道的材质问题，材质的好与坏也是影响管道腐蚀穿孔的重要因素之一。在利益的驱动下，生产商可以说在管道上做足了文章，各种偷工减料的情况时有发生，使得管壁厚度经常达不到要求，更有甚者利用报废的旧管道两边焊上新管后做外保温、外防腐。由于旧管道很多都是已经出现腐蚀的管材，这样，在集输过程中输送介质所产生的热应力加速了管壁薄弱处的腐蚀，大大的降低了管道的使用寿命。管道的材质问题。材质的好与坏也是影响管道腐蚀穿孔的重要因素之一。在利益的驱动下，生产商可以说在管道上做足了文章，各种偷工减料这样就大大的降低了管道的使用寿命。管道的防腐保温层的破损，一旦黄夹克或泡沫保温层出现损坏，那么水、土壤等腐蚀源势必侵害管道而更易发生腐蚀甚至穿孔。同时，由于水的侵入，大大的增加了泡沫保温层的导热系数，降低了保温层的保温效果。这样，不但保温层失去了应有的作用，热量散失速度加快，也促使管道内输送介质的结垢结蜡，使管径相对变小。而目前去除垢和蜡的方法多采用高压冲洗等手段，这又增加了管道从内部发生腐蚀穿孔的机会。除以上几种造成管道腐蚀的主要因素外，还有其他因素加速了管道的腐蚀速度，如集输管道定期的高压热洗，其它施工对管道的破坏，人为的钻孔打眼盗油，在地表处的立管受到的氧浓差腐蚀，管道周围密布的高压电线对管道的杂散电流腐蚀以及整个油田部分比较低洼等都加快了管道的腐蚀速度。此外，管道使用年限的到期也是造成管道腐蚀穿孔的主要因素。

结 论

管线运输是目前油气田最常用的油气运输手段，由于运输流体的性质及管线所处的地理环境不同，各油气田集输系统腐蚀状况与机理均不同，而 CO 2 、H 2 S和无机盐带来的电化学腐蚀是最常见的腐蚀原因。合理选用金属管材、使用防护涂层、添加缓蚀剂等都是保护集输管道的有效措施，合理选材和涂层防护能提高管道自身耐腐蚀强度，为提高集输管道的使用寿命，减少管道穿孔带来的生产不便，在合理选择防腐涂层及防腐方法的同时，提高管道的运输、施工、维护和保养水平。同时引进计算机实时监控手段对油气输送管道进行实时监测，提高管道维护便利性和准确性。

［参考文献］

[1]李长俊.天然气管道输送[J].石油工业出版社，2010，:14

[2]石仁委.埋地管线腐蚀检测技术的探讨[J].石油工程建设，2006，32（2）：30-31