管道腐蚀机理的分析

管道腐蚀机理的分析

【摘要】某油田自投产以来，输送油、气、水的管道大都处于复杂的土壤环境中，所输送的介质也都具有腐蚀性，一旦管道被腐蚀穿孔，就会造成油、气、水漏失，污染环境，其间接造成的经济损失更是难以估计，所以如何预防埋地管道的腐蚀损坏，长期以来就是地面工程工作中的重要环节。

【主题词】土壤；腐蚀

引言

为了降低土壤对管线外部的腐蚀，针对不同的地理环境，采取不同的埋藏方法，以及对管线除锈、刷漆、增加保护膜；为了缓解管道内壁的防腐程度，在掺水管道中加入原油流动改进剂。通过以上做法，控制了腐蚀灾难的发生，消除腐蚀事故和环境污染，使管道腐蚀减少到最低。

1、基本概况

某采油矿共有各类管道1689条，其中金属管道有1496条，非金属管道193条，某矿驱油以水驱和聚驱为主，随着地下形势的变化，地面管网腐蚀穿孔严重，仅2010年全矿有1400多处管线穿孔，腐蚀管线占全矿总管线数量的17.6%（见表1）。

表1 某采油矿管线基础数据统计表

序号管线名称管线材质管线长度（Km）使用年限在用数量（条）

10年以下（条）10-20年（条）20-25年（条）25年以上（条）

1 集输管道20#C钢373.057 698 246 120 27 1091

2 集输管道钢骨架塑料复合管26.29

3 90 90

3 集输管道20#C钢内衬玻璃钢 5.256 10 10

4 集输管道玻璃钢0.69 2 2

5 注水管道20#C钢94.659 83 11

6 2

7 15 241

6 注水管道玻璃钢33.955 99 99

7 站间管道20#C钢232.16 61 47 108

8 注水支干线管道20#C钢57.554 7 20 14 7 48

合计823.624 978 391 208 49 1689

某采油矿某队位于某区东部，地理位置多为低洼地。油水井管线90%以上埋藏于低洼地带，该地区土壤是由多相物质组成的复杂混合物，颗粒间充满空气、水和各种盐类，土壤具有电解质的特性，致使地下管道裸露的金属部分在土壤中构成了腐蚀电池，特定的潮湿环境加剧了管线的腐蚀速度。因此在近几年的时间里，管线穿孔严重，更换频繁，全队89口油井，2010年全井更换管线18口，占某队总井数的20.4%，造成了巨大的经济损失。为了节约生产成本，延长管线使用寿命，减少工人的劳动强度，我们对出现这种情况的原因进行了分析。

2、管线腐蚀穿孔的研究

管道的腐蚀分外壁腐蚀和内壁腐蚀，而影响埋地管道腐蚀速度的因素是多方面的，主要取决于土壤的性质。实践证明，当土壤温度不同时，两部分地下钢管间的电位差可达0.3伏左右。对于大口径的地下管道，与管顶相接触的土壤可能较干和透气性好，而与管底部相接触的就可能较潮湿和透气性差。因而在管底部的钢即土壤电位低于管顶部的电位，管底部形成阳极区而发生腐蚀。一般说，土壤电阻率在几十欧.米以上的，对钢铁的腐蚀性比较轻微。在海水渗透的低洼地和盐碱地，电阻率很低，多在5欧.米以下，其腐蚀性相当强。而某区某队队所处的位置正是低洼地，腐蚀性相当强。

油气管道的防腐方法各有特点，一条管道防腐措施的优劣，不是某项防腐技术的结果，而是上述方法的综合效益。将涂层均匀致密地涂敷在金属管道表面上，使管道金属与大气、土壤、水等腐蚀介质隔离，这是管道防腐最基本的措施。其防腐原理是高电阻的涂层隔离了管道金属与腐蚀介质的接触，切断了腐蚀电池的通路，使腐蚀电流趋于零，从而阻止管道腐蚀。

在对管道腐蚀穿孔方面，做了以下工作：一是在2010年年底，我队申请更换了一部分油井的管线。采用泡沫黄夹克管，这种管道的防腐，强调了涂层具有良好的介电性能、物理性能、稳定的化学性能和较宽的温度适应性能，达到了防腐、绝缘、保温、增加强度等各种功能兼收并蓄。更换管道半年多来，未发生一次穿孔事故，收到了较好的效果。二是2010年与设计院专业人员配合在某区一队开展管道腐蚀的研究工作。

（1）分析试验站点介质成分，通过化验数据表明化学元素对管道腐蚀，金属腐蚀是在周围介质作用下，由于化学变化、电化学变化或物理溶解而产生的破坏或变质。影响金属腐蚀的原因很多，如环境、土壤、细菌、杂散电流、管线材质等。

（2）我们把腐蚀严重的管段送到设计院分析腐蚀严重管段内表面形貌与成份。

观察表明，断口表面附着大量的腐蚀产物，已看不到管道基体，腐蚀产物分布杂乱无章，大小不一，形状不规则；其上有裂纹存在，表明存在应力，或者多项产物共存，而且存在可溶性、形核、生长等各方面的差异性。

3、现场试验应用情况

试验应用环保低表面能涂层在现场的应用：针对现场掺水、回油管线多发腐蚀穿孔、严重结垢的情况，经多方对比选用了性能较好的环保低表面能陶瓷减阻耐磨涂料及环氧粉末两种涂层进行现场试验。在某计量间到某单井管线及聚某号计量间的站间管线上各安装了一组低表面能陶瓷减阻耐磨涂料-裸管-环氧粉末试验管，其中计量间到单井的管线为Φ48×3.5mm，站间管线为Φ89×4.0mm，目前已试验8个月。

4、认识

（1）在施工过程中，针对不同的地理环境，采用不同的埋藏起点。对于干燥地带，加强管道的埋藏深度，在1.5至2.0米之间；对于潮湿地带，降低管道的埋藏深度，选择相对干燥的地带，增加地面覆土。经过这样防腐后，埋地管道在土壤中的透气性增强，从而降低土壤对管道的腐蚀。四是对在生产中发现穿孔的问题井，建议加强防腐。应采取对焊接后的腐蚀部位除锈，然后刷一层底漆，缠二至四层胶带，外包一层保护带，组成总厚度在1-4毫米左右的防腐层，然后再下沟回填土。这样就提高了受损部位焊接后的抗腐蚀能力；

（2）在对管道的内壁防腐方面，在掺水管道中加入原油流动改进剂的方法。原油流动改进剂是一种水溶性表面活性剂，具有防蜡、降粘、破乳的功能。流动改进剂在原油集输过程中，表面活性剂吸附在管壁上，形成亲水膜，降低了沿程摩阻，并将金属管壁的亲油性转变亲水性，防止在管壁上结蜡和挂油，抑制了石蜡的沉积；当流动改进剂与含水油混合后，就形成一种水包油型的原油假乳状液，表面活性剂吸附在油珠表面，使原油小颗粒均匀地分布在水中，对油珠的聚并有抑制作用，有效地起到降粘作用；流动改进剂又有破乳功能，当假乳状液静止后，油水很快破乳，实现油水分离，从而达到防蜡、降粘、降低摩阻的功能。原油流动改进剂投用后，有效地缓解了因自产天然气不够烧而造成掺水温度低的不利局面，更对管道的内壁防腐起到了一定的作用。

参考文献

[1]《管道阴极保护》