油气长输管道腐蚀与防腐措施研究

油气长输管道腐蚀与防腐措施研究

李金文 ,丁淑春 ,姜乃良

国家管网集团山东省公司  山东 济南 250000

摘要：大多数长输管道是埋地的，由于土壤中含有水分、空气、酸、碱和水溶性矿物盐以及微生物，这些因素都会使金属管道发生腐蚀，如果不加以处理会造成管道腐蚀穿孔或破裂，从而引起油气泄漏，更严重甚至会引发爆炸，这不仅会影响油气的安全输送，影响人们的使用，而且会引发安全事故，造成国家的经济损失。因此我们要分析油气长输管道的腐蚀原因，使用科学的防腐措施来防止管道发生腐蚀，保证油气的安全输送，保障国家的经济利益不受损失。

关键词：油气长输管道；腐蚀；防腐措施

引言

近年来，随着油气管道行业的快速发展，管道腐蚀一直影响着油气管道的安全运行，国内外更是频频出现因管道腐蚀而引起的一系列的安全事故，油气长输管道腐蚀问题引起了全社会的关注。加强油气长输管道腐蚀管理，不仅能够提高油气运行的安全性，还能够全面地保证所运输的油气的质量，促进油气管道行业的可持续性发展。接下来，本文将结合油气长输管道的腐蚀类型，进一步探讨油气长输管道的腐蚀原因，并结合原因寻找到加强油气长输管道防腐管理的方法和措施。

1油气长输管道腐蚀

1.1微生物腐蚀

据报道，近1/5的管道腐蚀失效案例和将近40%的管道内腐蚀与微生物腐蚀（MIC）有关。油气管道的MIC主要与自然界中参与硫、铁元素循环的微生物有关。通常微生物的腐蚀不是某一种微生物的结果，是由多种菌共同的作用。参与腐蚀的好氧细菌有铁氧化菌、硫化菌、铁细菌等，厌氧菌主要是硫酸盐还原菌（SRB）。好氧细菌通过氧化无机硫化物产生硫酸腐蚀金属，产生不平整不规则的生物膜形成阴阳极区域，造成浓差电池进而导致局部腐蚀。SRB是人们最为关注的厌氧腐蚀菌，根据阴极去极化理论，SRB在厌氧环境中以氢化酶去除金属表面氢原子从而使腐蚀继续进行。SRB与溶解的铁离子反应形成的FeS沉积会产生浓差电池效应而加剧腐蚀。

1.2外腐蚀

埋地金属管道，不论是金属内部结构有差异还是外部环境条件有区别，都会造成金属管道上的各点电位不同，而电位的差异就是电流流动的驱动力，也是腐蚀的源泉。对于埋在地下的管道来说主要是由于土壤造成的腐蚀。管道埋地后， 防腐层不可避免的的存在破损点。 由于管道的不同位置，土壤的含水量、含盐量、含氧量浓度不同，导致管道表面各缺陷点位置管地电位存在差异。电位的差异给电流的流动提供了动力。电位偏负的位置，电流从管道流出进入土壤，为阳极；电位偏正的位置，电流从土壤流入管道，管道为阴极。阳极位置发生腐蚀， 阴极位置腐蚀减缓。

1.3应力腐蚀

应力腐蚀问题所表现出的危害性影响相对严重，一旦油气长输管道内部出现应力腐蚀问题，就很容易导致管道内壁出现腐蚀或者破裂问题。从问题成因表现上来看，管道内部物质与拉应力发生相互作用产生腐蚀问题。再加上内部金属材料受到温度变化影响，发生体积变化。或者是在升温以及冷却过程中出现应力变化问题，最终导致应力腐蚀问题出现。结合以往的经验来看，如果未能对应力腐蚀问题进行应对治理，就很容易缩减管道使用寿命。严重时，甚至会引发管道泄漏事故。

2油气长输管道腐蚀与防腐措施研究

2.1建立完善的腐蚀防护系统

油气管道腐蚀防护系统是确保管道长期安全运行的基本保障，在设计初期，应配置一套完善的油气管道腐蚀防护系统，且至少包括阴极保护系统、管道外防腐层、交直流干扰排流系统。1）管道外防腐层将埋地油气管道与土壤中的水分、空气、矿物盐等腐蚀因素隔离开，减缓油气管道的腐蚀，目前已知的防腐技术可挽回30%金属腐蚀损失。合格的管道外防腐层应具备良好的电绝缘性、耐阴极剥离能力、足够的机械强度、良好的稳定性、易于修补等性能。3PE防腐能确保管道在不同情况下正常运行，能够有效缓解或避免管道由于其他外界因素被侵蚀和变质，是应用最为广泛的埋地管线外防腐层。为确保管道防腐层适应于复杂的环境中，在管道穿越段、易受杂散电流干扰段等区域应采用加强级3PE防腐。2）阴极保护系统在防腐层失效的情况下，保护油气管道避免遭受环境的电化学腐蚀。目前常用的阴极保护主要有牺牲阳极法和强制电流法。3）交直流杂散电流排流系统是指将管道中流动的干扰电流，通过人为形成的通路使其直接或间接地流回到干扰源的负回归网络，从而达到防止管道干扰腐蚀的目的。

2.2阴极保护方式

阴极保护是目前油气长输管道防腐工作开展过程中最常用的一种方式，使用该种技术的主要目的在于对金属管道本身进行一定的保护，主要有两种方式。第一种是牺牲阳极法，将管道和一种可以提供阴极保护电流的金属或合金（即牺牲阳极）相连，使被保护体极化以降低腐蚀速率的方法；在管道与牺牲阳极所形成的大地电池中，管道为阴极，牺牲阳极的电位往往负于管道的电位值，在保护电池中是阳极，被腐蚀消耗，故此称之为“牺牲”阳极，从而实现了对管道的防护。另外一种方法则是强制电流法，外部电源通过埋地的辅助阳极将保护电流引入地下，通过土壤提供给管道，管道在大地中仍为阴极，其表面只发生还原反应，不会再发生金属离子化的氧化反应，使腐蚀受到抑制。而辅助阳极表面则发生丢电子氧化反应，因此，辅助阳极本身存在消耗。阴极保护的上述两种方法，都是通过一个阴极保护电流源向受到腐蚀或存在腐蚀的金属体，提供足够的与原腐蚀电流方向相反的保护电流，使之恰好抵消金属内原本存在的腐蚀电流。两种方法的差别只在于产生保护电流的方式和“源”不同，一种是利用电位更负的金属或合金，另一种则利用直流电源。目前通常采用强制电流和牺牲阳极相结合的阴极保护方法。当长输油气管道采用强制电流阴极保护时，与长输管道存在电连续性的管道设施涉及防雷接地时，应统筹考虑防雷接地和阴极保护电流流失的情况。

2.3缓蚀剂技术

添加缓蚀剂是控制管道内腐蚀的最直接、方便、有效的方法。缓蚀剂通过物理或化学的吸附作用附着在金属表面，使金属表面的电荷状态和界面性质趋于稳定，使腐蚀速度减慢。缓蚀剂上的非极性基团，通过附着于金属表面形成疏水的保护层，阻碍引发腐蚀的电荷或物质的转移，从而减小腐蚀速度。针对酸性气体和强酸弱碱盐而引起的腐蚀，可使用酸性介质缓蚀剂抑制腐蚀。缓蚀剂与酸性介质电离出的H+形成共轭点吸附于金属表面，使其表面带正电，从而排斥引起腐蚀的H+，减缓腐蚀情况。

结语

总之，为有效控制油气长输管道腐蚀问题，建议在今后的管道建设以及运维管理工作中，加强对管道防腐问题的重视。在工程建设期间，应该严格按照管道防腐施工标准以及技术规程，采取科学合理的防腐技术手段，提高建设期防腐层质量；在管道运维期间，加强管道阴极保护日常管理和检测分析，及时解决运行过程中的问题，确保管道阴极保护系统的正常运行。

参考文献

[1]汪章超.油气集输管道的腐蚀分析及防腐措施探讨[J].云南化工，2020,47(01):159-160.

[2]谭纪鑫.油气集输管道的腐蚀分析及防腐措施探讨[J].石化技术，2019,26(07):293-294.

作者简介：李金文，1990年-男，汉，山东济南人，中级工程师，主要从事管道保护、管道腐蚀控制、管道完整性、管道工程工作。