石油天然气管道腐蚀与防护

石油天然气管道腐蚀与防护

洪连松

中石油大港油田公司  天津市

身份证号码：120221198207291113

摘要：石油天然气作为我国重要能源，其运输管道容易受到腐蚀，一旦发生了严重的腐蚀或穿孔泄漏，不仅会给石油天然气的运输和生产带来巨大的经济损失，而且还会引起火灾、爆炸和坍塌等重大事故。因此，防止和缓解管道腐蚀现象的发生，对于保证石油天然气运输的质量与安全具有重要意义。

关键词：石油天然气；管道腐蚀；防护措施

引言

由于石油天然气分布于与市场分布不一致，需要进行资源的调配。管道运输与其他运输方式相比，具有成本低、效率高、建设周期短、安全无污染、能输送多种介质、可穿过各种区域等优点。我国石油与天然气运输多以管道运输为主。金属管道受到运输介质和环境因素的影响腐蚀在所难免，受到腐蚀的管道使用寿命、可靠性和安全性都会降低。管道腐蚀导致的石油天然气泄漏不仅给企业带来经济上的损失，而且会给环境造成巨大的破坏，且随着人们环保意识的提高，石油天然气的泄漏对环境造成的危害越来越被人们所重视，所以石油天然气管道的腐蚀与防护研究具有十分重大的意义。

1石油天然气管道腐蚀的类型

石油天然气管道腐蚀主要包括内部腐蚀和外部腐蚀。内部腐蚀是指管道内壁与输送的石油天然气介质相互作用引起的腐蚀。内部腐蚀可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种类型。化学腐蚀是由于介质中存在的酸性物质、硫化物或其他腐蚀性物质与管道材料之间的化学反应而引起的腐蚀。例如，石油天然气介质中可能含有硫化氢、二氧化碳等酸性物质，它们与管道材料接触后会引发化学反应，导致管道内壁腐蚀。电化学腐蚀是由于介质中的离子和氧化还原反应形成电池反应，导致管道材料的电化学腐蚀。在石油天然气管道中，介质中的离子和金属管道之间形成了电位差，产生电流，从而引起管道内壁的腐蚀。电化学腐蚀包括晶间腐蚀、孔蚀和应力腐蚀等形式。外部腐蚀是指管道外表面与周围环境或土壤接触引起的腐蚀。外部腐蚀主要包括大气腐蚀和土壤腐蚀。大气腐蚀是指管道外表面与大气中的氧气、湿度、污染物等物质发生反应导致的腐蚀。在潮湿的环境中，氧气和水分会与管道表面发生氧化反应，加速腐蚀的发生。土壤腐蚀是指管道外表面与土壤中的含氧、湿度、盐分、微生物等因素接触而引发的腐蚀现象。土壤中的盐分、湿度和微生物会侵蚀管道表面，加速腐蚀的发生。

2石油天然气管道腐蚀的原因

2.1环境影响

石油天然气集输管道80%~90%都处于埋地状态，复杂的外部环境直接或间接影响着管道的腐蚀。例如土壤中的水分、微生物和杂散电流等与管道的腐蚀速度密切相关，其中微生物造成的集输管道腐蚀占总腐蚀的27%，据统计，每年微生物导致的腐蚀损失高达500亿元人民币。土壤中的腐蚀微生物主要是参与硫和铁元素循环的菌类，包括硫酸盐还原菌（SRB）、锰氧化细菌、铁还原菌（IRB）和真菌等。这些微生物广泛分布在土壤、海洋和淤泥中，使得腐蚀从管道外表面不断向管道内部发生。土壤中水分的存在也会加剧管道的腐蚀。

2.2管道防腐蚀措施不足

对于石油天然气长输管道，采取防腐蚀措施是必要措施，然而，防腐蚀措施不足或不当，就会增加管道的腐蚀风险。例如，如果涂层质量差或维护不当，可能导致局部区域出现腐蚀，此外，如果防腐蚀层受到损坏或剥落，而没有及时进行修复，也会导致腐蚀加剧。涂层质量差或维护不当，可导致局部区域出现腐蚀，如果在防腐蚀层受到损坏或剥落的情况下，却没有及时进行修复，也会导致腐蚀加剧，管道的安全性被破坏。

3石油天然气管道腐蚀防护措施

3.1防腐涂层技术

防腐涂层是一门简单、快捷、有效的防腐技术，拥有制备工艺简单、成本低、不受地域限制的特点。在石油天然气管道的表面增加一层防腐涂层不仅可以隔绝外界电流，而且可以防止一些植物根茎的穿过，对石油天然气管道起到了有效的防腐作用。防腐涂层的种类有很多，如常温固化陶瓷防腐涂层、三层复合涂层、聚乙烯胶黏带、熔结环氧粉末、石油沥青、挤出聚乙烯、煤焦油瓷漆以及环氧煤沥青等。对新型防腐涂层、防腐材料的研究是金属防腐的热点趋势之一，新型防腐涂层不仅着重于防腐而且还着眼于超疏水、防污、自愈、耐热和抗菌等附加功能。

3.2电化学防护技术

石油天然气管道都是金属材质，因此化学和电化学腐蚀普遍存在。土壤成分的多样性使得金属与电解质溶液会发生电极极化现象，造成金属腐蚀。为了防止发生金属腐蚀，可以通过阴极保护法或阳极保护法阻断电子流动，从而抑制金属的腐蚀。在电化学腐蚀的发生过程中，金属作为阳极被侵蚀，阴极受到保护而不易发生侵蚀。因此，可以将金属材料作为阴极，使其受到保护。目前，国内对石油天然气集输管道均采取了强制电流和牺牲阳极相结合的阴极保护法。例如在某石油天然气集输管道站场的建设中，采用了一种基于镁合金的牺牲阳极保护方法。多年的石油天然气集输管道阴极保护实践证明，在不同地区的土壤环境下，-850mVOFF电位标准对视源日期管道能起到较好的保护作用。若-850mVOFF电位标准不能满足实际需求，可采用100mV的极化标准，以有效减少阴极保护系统的新增，降低阴极保护成本。但在高温区域、与不同金属间的交叉接触以及存在交流干扰等情况下，对100mV极化标准的使用需要慎重考虑。当石油天然气管道只有阴极保护一种方式时，要尽量防止因过度保护而引起石油天然气管道防腐层剥离、开裂等现象的发生。总之，对石油天然气集输管道的阴极保护工艺需要持续进行优化，以确保石油天然气输送的安全。

3.3加强调研分析，预防管壁裂纹问题

防范天然气长输管道的腐蚀问题，要了解管道工程的情况，包括对管道的设计、施工、运行和维护，掌握管道的特点和薄弱环节，有针对性地采取腐蚀防护措施，考虑到过高的输送压力可能导致管道破裂或泄漏，而过大的压力波动则可能引起管道材料的疲劳和裂纹，因此要对输送压力和压力波动进行详细的分析，以确定合理的输送压力范围和压力波动幅度。管道的直径、长度、材料、壁厚等管道结构的基本参数，直接影响到管道的承载能力和稳定性，较大的直径和厚实的壁厚可以承受更高的压力。天然气的密度、粘度、压缩因子等物性参数会影响其在管道内的流动特性，从而影响到输送压力的选择，因此在调研分析环节，要掌握此类参数数据。查询管道周围的环境条件，包括地质情况（如土壤类型）、温度、湿度等因素，对影响管道稳定性和腐蚀状况的因素进行合理分析，了解预期的天然气流速和流量，为设计输送压力奠定基础，借助工程计算或模拟的方式，确定各项参数。全面考虑以上因素，制定出合理的输送压力和压力波动控制方案，减少管壁裂纹等问题的发生，保持管道的安全可靠运行，遵循相关的标准和规范，保证设计方案的合法合规性。注意其他可能引起管壁裂纹的因素，例如，管道的支撑和固定结构影响管道的稳定性和安全性，此外，土壤移动、地质灾害等外部因素也可能对管道造成损害管道防腐补口。

结语

总之，石油天然气管道腐蚀是石油天然气行业面临的严重挑战，但通过采取合适的防腐方法和技术，可以有效预防腐蚀问题的发生，保障管道的安全运行和可靠性。进一步研究和创新将有助于提高防腐技术的效果和管道的防腐能力。

参考文献

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