石油天然气管道的腐蚀与防护研究

石油天然气管道的腐蚀与防护研究

郭旭东

（国家管网集团山东天然气管道有限公司 山东济南 250101）

摘要：在现代化进程加快的背景下，石油天然气的需求量以较快的速度在增加。为使能源利用率得以提升，只有将管道防护工作做到位，才能对管道腐蚀情况加以有效规避，确保石油天然气供给量和社会发展建设需求量处于平衡状态中，更好的助力于我国社会经济的长远发展。斑纹对石油天然气管道腐蚀原因进行了细致化分析，提出了针对性的防护措施，以期为管道防腐工作提供参考。

关键词：石油；天然气；管道运输；腐蚀；防护措施

石油天然气的运输都是靠管道来完成，运输成本低、环境气候影响下、可输送气体、液体等多种物质是管道运输的显著优势[1]。然而，在多种因素共同作用下，若防护工作没有做到位，管道被腐蚀，会导致严重经济损失，人们的生命安全受到较大威胁。因而，相关部门需高度重视管道防腐工作，借助先进技术进行防腐，最大限度的保证管道运输安全，促使能源利用率得到进一步提升，为我国现代化建设增添助益。

1 石油天然气管道被腐蚀的原因

1.1 环境因素

一般而言，石油天然气管道都是埋于土壤深层，土壤环境不同，腐蚀情况也各不相同，管道通常是在化学、电化学、生物等多种腐蚀形式的叠加作用下被腐蚀，若通气不畅，就会出现氧浓差电池腐蚀，由土壤含水量、密度差异所致的管道腐蚀等。土壤中包含固体物质、腐蚀物质、富含无机盐、维生素的水溶物质等多种成分，钢材碰到水，水溶液腐蚀速度会骤增，水溶液中的离子随处移动，与之对应的便是金属表面流动着大量的微电池电流，引发强烈的电化学反应[2]。所以说，土壤环境是导致管道被腐蚀的一大重要原因。

1.2 管道材料和工艺

天然气管道主要材料是钢材，钢材长时间埋于地下，肯定会出现安全隐患，大家常听到的就是管道生锈。低下温度、湿度都较高，在此种环境中，锈斑会慢慢出现，锈迹是很常见的化学反应，然而，阳离子在与水中含有的阴离子结合后，便会产生电解质溶液，引起电化学反应。从管道生产线工艺来说，微晶结构在天然气管道中较常见，此结构的制造难度较高，产品表面不可有丁点缺陷，即便缺陷再微小，都可能会使管道出现裂纹等不良现象。这种超高要求并不是所有工厂都能达到的，某些工厂为谋利采取以次充好等不道德手段，在运输过程中，出现天然气泄漏实属正常。

1.3 物理应力

天然气被压缩后，在运输期间，管道壁就会受到压强的作用，引起管道腐蚀。天然气在运输过程中同样有应力不均匀的情况，若管道因加工问题出现裂痕，随裂痕越来越深，较不稳定压强，不稳定压力会使裂痕愈发严重，最终导致管道破裂。为防止这种情况的发生，不仅要做好全面的防护工作，还要保证天然气在输送过程中的压强处于稳定状态中，尽量减少应力波动，以免出现恶性循环。同时，材料的选取与热处理方法也极为重要，天然气的运输应选用抗压能力更强的钢材，通过淬火、调质等热处理方法促使表面硬度得到进一步强化，减轻管道腐蚀程度。

1.4 管理机制

相关单位在管理石油天然气管道时，更注重管道外因所致的腐蚀，没有充分认识到管道本质安全的重要性，以致无法及时发现管道后期腐蚀，并对其展开针对性处理，造成无法挽回的局面。

2 石油管道防护技术

    内腐蚀和外腐蚀是管道常见的腐蚀方式。各管道腐蚀都不尽相同，所以防腐蚀方法需依照实际腐蚀情况而定。缓蚀剂技术、内部涂层技术、复合管技术均属内涂层技术，该技术有着极广的应用范围。内涂层技术在管道中输送已配比好的缓蚀剂，可达缓解腐蚀之效。内涂层技术源于20世纪，外国工程建设最早使用该项技术，我国尚未对该技术做出创新，在使用方面仍和外国有着不小差距。复合管技术较其他技术，复合管的玻璃内层可最大限度的发挥出功效，在增强钢管强度的基础上，促使抗腐蚀性能得以强化。

3 石油天然气管道的腐蚀防护策略

3.1 缓蚀剂防护技术

缓蚀剂防护技术是指在管道中添加可降低金属腐蚀速度或抗腐蚀物质来有效保护管道。防护原理是借助缓蚀剂分子的吸附能力把缓蚀剂固定于管道表层，阻断其和外界环境的接触途径，使其免受腐蚀。缓蚀剂吸附有物理、化学之分，物理吸附具备可逆性，可实现快速吸附，化学吸附较物理吸附虽有着更强的吸附力，但其不可逆转，吸附速度过慢[3]。多项调查显示，胺类、有机磷酸盐类、炔醇类等是常见的缓蚀剂类型，上述缓蚀剂主要的化学结构都为极性基和非极性基。缓蚀剂防护技术具有低成本、见效快的显著优势，其应用前景较乐观。

3.2 涂层防护技术

    在石油天然气管道在外部涂层的保护下，可大大增强自身的抗腐蚀性能。因而，设计管道的过程中，相关人员需选取合适钢材，依照实际情况增添外部涂层。就拿煤焦油磁漆来说，该原料吸水性较差，植物根茎很难穿透，绝缘性极好[4]。因此，相关人员可用煤焦油磁漆进行管道涂层，以达提高抗腐蚀的目的。此外，液体聚氯脂也是性能良好的涂层原料，该原料仅在较短时间内便可完成固化，可对阴极剥离现象加以有效规避，阴极得到更强保护，大大降低了管道腐蚀的可能性。需强调的一点是，相关人员需依照规范要求进行涂层，执行严格的监管制度，只有这样做，才能使涂层质量得到最大保障，完美发挥涂层保护能力，促使管道运输安全性和效率得到有效提升，更好的助力于我国的可持续发展。

3.3 阴极保护技术

有效运用阴极保护技术可将石油天然气管道的腐蚀速度控制在极低限度内。阴极保护技术把管道变为阴极，对其进行高效防护，将腐蚀发生率降低到最小范围内，可通过外加电流、牺牲阳极等方式实现对管道的有效保护[5]。然而，若要将阴极保护技术的作用发挥至最佳，使保护质量得到质的提升，相关单位需对管道具体情况进行评估，选取高质量的性能更优的材料作为阳极，而石墨就是一种很常见的阳极材料。

3.4 管道腐蚀检测技术

运用管道腐蚀检测技术对管道腐蚀具体情况作出有效检测，及时发现处理腐蚀情况，对管道腐蚀速度进行细化分析，对其使用状况进行有效评估。管道腐蚀检测技术有局部开挖检测技术和不开挖检测技术之分，局部开挖检测技术是直接开挖管道，使其充分暴露，用肉眼观察或仪器检测防腐层的完整度和管道腐蚀度；不开挖技术是通过管内电流测量、红外热像、智能清管等方式检测管道腐蚀的具体情况[6]。在不同地理环境中采用不同检测技术可对管道腐蚀位置、程度进行高精度检测，迅速做出针对性修复处理，严防管道安全事故。

4 结论

   总的来说，石油天然气基本上都是靠管道来运输。所以，做好管道腐蚀防护工作对保障运输质量极为重要。相关单位需建立健全管道防腐管理体系，不断创新防腐技术，促使管道防腐工作的开展得到强有力的支持，将安全事故发生率降低到最小范围内，为社会主义现代化的稳步推进做出更大贡献。

参考文献

[1]门立国，张一民，金雪梅，等.石油天然气管道安全管理存在问 题及对策[J].中国石油和化工标准与质量，2021，41(12):67-68.

[2]潘向东，马占国，贺启学，等.石油和天然气化工管板式换热器的腐蚀与防护研究[J].石油和化工设备，2021，24(006):3.

[3]鄂忠敏.表面处理是管道防腐施工的"良心活"——访中石油管道科技研究中心试验测试技术所所长冯少广[J].涂层与防护，2020，41(007):6.

[4]王炜玉，曹京明，张文涛.长庆油田天然气净化装置腐蚀行为与防护研究[J].中国石油和化工标准与质量，2021，41(004):4.

[5]王坤，杨文，赵志超，等.基于肯特法与层次分析法的天然气长输管道风险研究[J].天然气技术与经济，2020，14(006):6.

[6]李缙摘译. 印度新任石油部长将着力于提高石油和天然气产量[J]. 油气田地面工程, 2021, 40(8):1.

作者简介：郭旭东，（1987-7），男，助理工程师，现任职于 国家管网集团山东天然气管道有限公司，主要研究方向：石油天然气长输管道。