高强度油气长输管道腐蚀与防护探究范文

摘要：作为油气储运系统的重要组成，高强度油气长输管道在运输过程中很容易受到多种因素的影响而发生腐蚀，从而影响管道的使用寿命甚至会影响其运行的可靠和安全性。近年来油气长输管道发生管道泄漏问题并不少见，追其原因主要还是和管道腐蚀有关，因此做好油气长输管道的防腐蚀工作至关重要。尤其对于高强度、高压力、大口径和长距离的油气管道，一方面投资巨大，另一方面一旦发生腐蚀所造成的泄漏、破裂等问题非常严重，不但会造成极其严重的经济损失，而且还可能会产生环境污染，引起火灾爆炸等安全事故。鉴于此，本文将从对高强度油气长输管道的腐蚀和防腐工作进行研究，在分析影响腐蚀因素的基础上，对防腐蚀措施着重探讨。

关键词：高强度；油气长输管道；腐蚀；防腐蚀措施

1影响油气管道腐蚀的关键因素

1.1环境因素

高强度油气长输管道腐蚀可以分成海水腐蚀、土壤腐蚀和大气腐蚀三种，由于陆地管道大多数采用埋地敷设方式，所以土壤腐蚀成为影响管道运行安全的最主要因素。土壤环境对管道腐蚀造成影响的因素有pH值、温度、微生物和二氧化碳浓度。其中对pH值因素的研究很多，而温度因素对管道腐蚀只有量的影响没有质的影响，所以本文主要探讨的环境因素是微生物和二氧化碳浓度。首先，因为油气管道长期埋于地下，所以其防腐涂层下不可避免地存在包括细菌、真菌在内的微生物，而微生物的腐蚀会使得管道腐蚀速率加快。这主要是因为微生物中含有厌氧性硫酸盐还原菌，即SRB。在SRB环境下，其活动会使致密性产物出现裂纹，而且其代谢还会产出硫化物，故而造成管道腐蚀。而且SRB的活动还会造成土壤pH值降低，管道表面的腐蚀性产物结构发生变化，加上腐蚀性产物电阻性能在SRB环境下会发生改变，所以管道的腐蚀速度很难慢下来。此外，管道长度的不断增加导致其应用范围也在不断扩大，当油气资源被开采出地面以后会跟着带出许多二氧化碳伴生气，在运输过程中这些没被清除干净的二氧化碳就会对管道造成腐蚀。其实二氧化碳本身不会对金属产生腐蚀，但是当溶于水以后就会变成含有弱酸性的物质，如果附着在管道的表面就会发生析氢反应，这样就会产生大量的氧气，由于氧气的增多会在金属管道表面发生氧化还原反应，最终使管道腐蚀。另外，环境温度的变动也会使氧化反应速度加快。总之，虽然二氧化碳的存在对于管道有一定的保护作用，但如果含量太大反而会因为析氢反应而加快腐蚀的速度。

1.2管道运行参数

第一，油气资源在管道内的流动速度与管道腐蚀速度成正比。当油气资源流动速度加快，管道表面本身的腐蚀反应物质交换速度就会加快，而且还会阻止腐蚀保护膜的形成。研究数据表明，当管道内油气处于静止状态时管道腐蚀速率大约在0.002mm/a，但是当流动速度变成0.742m/s以后，管道的腐蚀速率将至少增加2倍；当流动速度变成1.484m/s后，腐蚀速度将增加10倍之多。而且当油气资源流动速度增加时，管道的腐蚀将从均匀腐蚀变为局部性腐蚀，当油气流动速度进一步加快，管道腐蚀又会从局部腐蚀变成均匀腐蚀。第二，油气管道使用的钢材钢级别越高，油气运输的经济性就越好，油气管道运输量越大，管道的压力越高，经济性也越好。但是，当压力通过大时管道腐蚀的速度就会产生变化，在极大的尤其压力之下，管道裂纹将不断扩大，最终必然会产生十分严重的事故，所以对于管道运输压力的研究也很重要。第三，焊缝区因素。长输管道连接采用焊接工艺，在焊接时因为钢材要经过相对复杂的处理，所以焊缝区力学性质就会出现不均匀的变化。而在焊缝区域出现微小的缺陷，这些缺陷导致焊缝区域更容易被腐蚀，所以焊缝区也是导致管道油气泄漏所在。

2高强度油气长输管道防腐蚀措施

2.1内防腐技术

常见的油气管道内防腐技术包括以下几种：首先必须选择耐腐性较强的管道材料，这是从根源上降低管道腐蚀速率的办法。一般采用的耐腐性材料有不锈钢和合金材料。比较常见的耐腐蚀性非管道金属材料有塑料、陶瓷和塑胶这类，其中又以塑料最优，抗腐蚀性强且制作成本低廉。其次，在油气资源中提前加入适量的缓蚀剂可以有助于在管道内部表面形成保护膜，这层保护膜的存在可以降低管道的腐蚀速度。使用该方法的好处是经济且对环境无污染，操作也比较简单不需要额外设备。再次，在管道内表面敷设涂层也是一种好的方法，管道内壁添加了涂层以后不但可以对管道起到保护的作用，而且也降低了管道的粗糙程度，这样油气的流动摩擦系数就会降低，从而有效降低油气运输的成本。此外，可以采取衬里技术，比如橡胶衬里技术、玻璃钢衬里技术和塑料衬里技术等。总之，因为导致管道内腐蚀的因素众多，所以其腐蚀类型很多，包括均匀腐蚀、点蚀、孔蚀和应力腐蚀等。在选择内防腐技术时可以结合具体情况，综合比较防腐蚀效果、成本和施工难度等因素。比如目前采用常见的金属耐腐蚀材料为合金钢，但是其生产工艺相对复杂且成本较高，所以可以选择耐腐蚀性较强的非金属管道材料，比如抗腐蚀性强且成本相对较低的塑料材料。在添加缓蚀剂时必须注意对量的控制，因为浓度的增加将降低油气的流动，导致防腐性能变差。在敷设内涂层时要结合管道腐蚀的特点选择经济、技术可行的内涂层材料。综上，内防腐蚀技术是未来管道防腐蚀研究的一大方向，在应用时应结合具体情况选择高效率、低成本、施工难度较低且无污染的新型管道防腐蚀技术。

2.2外防腐技术

高强度油气长输管道外防腐技术主要包括两种，即外涂层技术和阴极保护技术。首先，在油气管道外表面敷设外涂层是防止管道外表面腐蚀的最有效方式。这是因为在增加外涂层以后，管道的表面就和周围环境隔离开来，管道无法和空气或土壤接触，就不会受到土壤复杂介质和空气氧气的影响。在采用外涂层技术时要注意以下几个特点：首先力学性能强可以抵消管道在土壤中的细小移动，当温度变化大时外涂层也不会因为热胀冷缩而发生脱落；其次外涂层的材料有很好的抗腐蚀性能，能对微生物、酸碱物质和大气等进行隔绝。此外，由于外涂层材料经济实用，厚度又薄，所以可以大规模地被应用在管道外表面抗腐蚀工作中。阴极保护技术可以分成外加电流阴极保护法以及牺牲阳极的阴极保护法。第一种保护方法是在管道内增加电流，该方法的优点是无论管道多长其保护范围都不会缩小，经常被应用在长输管道中。牺牲阳极的保护方法是在管道的表面增加比管道金属活跃的材料，这种材料的出现将使管道变成原电池的阴极，使表面的阳极消失从而防止管道被腐蚀。该防腐蚀方法的好处是不用额外加入电流，操作方法简单。当然，除了这两种管道外防腐蚀保护方法外，还能通过改变管道周边环境，如控制环境当温度和湿度等来降低腐蚀性介质的浓度，从而也能起到一定的防腐蚀效果。在实际应用中，为使防腐蚀技术可以发挥最大的价值，对管道起到最好的保护作用，保障管道安全可靠的运行，必须对每一种防腐蚀技术进行评估分析，比如采用防腐蚀性能测试技术来选择最适合当前应用环境的防腐蚀方法。

3结语

综上所述，随着社会经济的快速发展，在生产生活中对于油气资源的需求会越来越多，所以油气资源的开采也会更加频繁。而随着油气资源量的增加，选择大管径、高强度、高压力的管道成为一大发展趋势。为了保障油气资源运输的安全可靠，必须加大对管道腐蚀的研究，并采取相应的措施对管道进行防腐蚀保护。通过文章分析发现，影响高强度油气长输管道腐蚀的因素众多，腐蚀类型众多，所以采取的防腐蚀技术也各种各样。但是没有任何一种防腐蚀技术可以绝对保证管道不会发生腐蚀，在选择防腐蚀技术时要综合考虑该技术的优缺点，尽量选择成本较低、防腐蚀效率和效果较好、施工简单、对环境友好的防腐蚀技术，当然还要考虑实际应用情况，根据项目特点和管道所处的环境选择最合适的防腐技术。

参考文献：

[1]马钢，白瑞.高强度油气长输管道腐蚀与防护研究进展[J].中外能源，2018（01）.

[2]熊丹，赵杰，顾艳红，李馥钊.长输油气高强管线钢的腐蚀研究进展[J].腐蚀科学与防护技术，2017（04）.

[3]于宏庆.埋地长输油气管道的腐蚀与防护[J].中国石油和化工标准与质量，2014（05）.

作者:李敏瑞 单位:中国石油化工股份有限公司西北油田分公司