油气集输管道的防腐蚀技术研究

油气集输管道的防腐蚀技术研究
摘要：本文就石油天然气集输管道防腐蚀问题进行讨论。

集输管道分为外腐蚀和内腐蚀两种。

土壤、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫等都会对集输管道造成腐蚀和破坏。

外壁腐蚀的保护方法一般采用阴极保护技术和环氧涂层的方法进行处理。

内壁腐蚀的保护方法一般是内涂层保护法，因为内部腐蚀一般都是化学品在内壁产生反应之后腐蚀的。

由于我国针对集输管道还是建设初期阶段，所以一定要及时修补，不能出现纰漏，以免酿成大错。

关键词：油气集输阴极保护技术管道防腐
一、前言
随着我国生产力的大力发展，科学文化水平逐年创新，石油天然气的需求量也正在逐年的升高。

所以全世界都在想方设法大力开采，可是集输管道的腐蚀会给开采造成极大的不便，对国家造成巨大的损失。

而被腐蚀的集输管道也会造成环境污染，由爆炸和燃烧引起的人员伤亡，停止生产等不可估量的损害。

二、集输管道外壁防腐措施
对于金属的管道，一般腐蚀的原因是空气，水和土壤所致。

三种物质与金属管道发生化学反应导致深埋在地下的金属管道产生电化学腐蚀。

首先研究土壤对于油气集输管道的腐蚀，土壤中最多含量的就是空气和水，空气和水在氧气作用下形成电势差，电势差会对集输管道形成宏观的腐蚀和围观的腐蚀，还有微生物对于集输管道的腐蚀。

还有就是海水的腐蚀，因为可能集输管道的外壁是侵在
海水里面的，所以很容易发生电化学反应。

由于金属的表面是很多材质组成的，所以在海水的浸泡下产生了不同的电极。

而且具有导电性，在海水中组成一个回路的电流。

所以要通过科学的方法处理，一般来说可以采取的方法是环氧涂层（fbe），三层聚乙烯（3pe），阴极保护技术三种。

环氧涂层是最古老有效的保护方法，它的操作工艺也不复杂，就是利用环氧树脂和固化剂涂在集输管道上面，这种方法可以做到耐碱，抗酸的作用。

它黏力好，表面光滑，质地均匀。

三层聚乙烯是由双层环氧涂层发展起来的，具有环氧涂层的有点特性，而且稳定性强，没有污染，但是此技术造价高，有气泡等缺陷，也被广泛利用着。

阴极保护技术能够作用在各个介质中使用，防止各种介质的腐蚀。

如海水，盐等腐蚀。

而且阴极保护技术造价少，经济效益及其客观，无需多少成本就能获得最大效益。

阴极保护还分为两种方法，即牺牲阳极法和强制电流保护法。

用一组数据对比一下这两种方法能的优劣。

按照这个表各可以看出，在同样1个亿的平台建设费用中，环氧涂层需要500亿元而阴极保护仅仅用了100到200亿元，整整节省二分之一还多。

在使用年限上阴极保护也占据很大的优势地位，环氧涂层只能使用5年，但是阴极保护技术可以使用20年之久，对保护费用来说，环氧涂层占了20%的大比例，而在材料使用费用运用少的阴极保护技术只用了0.3%-0.6%。

由此可见，阴极保护技术是以后集输管道防腐的展发方向。

三、集输管道内壁防腐措施
在石油天然气集输的过程中，油气中含有硫化氢、二氧化碳、二氧化硫、氧气等气体还有气田的卤水，这些化学物质随着石油天然气进入集输管道会与集输管道内壁发生化学反应，如硫化氢遇水分解电离，二氧化碳与水结合成酸，二氧化硫与金属内壁直接反应，氧气作为媒介氧化。

这些都由内而外直接导致内壁的腐蚀，同时多相流的冲击对集输管道的腐蚀危害也很大。

以下针对腐蚀集输管道的物质进行分析找到有效的处理方法。

1.硫化氢的腐蚀
硫化氢（h2s）极易水解，在遇到水的同时发生电离，电离成氢离子和硫氢根，硫氢根继续反映分解成氢离子和硫离子。

反映出来的氢离子同时与集输管道中的金属置换，置换出氢气，导致钢铁腐蚀和氢脆的原因。

硫化氢在有氧作用下与金属发生的反应置换出正价铁离子与硫离子生成水，接下来又与氧气结合成硫酸，金属继续与硫酸反映出硫酸铁。

这个化学式就是硫化氢腐蚀的机理，硫化氢的腐蚀产物是硫酸（h2so4），就很可能造成电化学腐蚀。

硫化氢还可能直接让集气管道氢脆，氢脆就是当管道内有缺陷而且缺陷的地方布满了氢气，氢气会产生300mpa的力量，这种力量会造成管道变脆，导致变形和直接开裂。

2.二氧化碳的腐蚀
在水的作用下，二氧化碳（co2）和水极易结合成碳酸，碳酸分解为碳酸氢根离子和氢离子，碳酸氢根离子继续分解，成氢离子和碳酸根离子。

碳酸根离子很容易与金属管道发生氢化反应，置换出
氢气，所以二氧化碳会造成坑腐蚀，片腐蚀等。

3.二氧化硫的腐蚀
二氧化硫（so2）具有强化学腐蚀性，它极易与金属发生化学反应。

当金属管道中的金属与二氧化硫在氧气做介质中反应时，会直接与管道中金属粒子结合，最后置换出氢气。

一样会造成金属管道的氢化。

让管道变脆，直至开缝，断裂。

4.对于内壁防腐技术应用的探讨
管道内壁的腐蚀作用由三部分组成：第一部分是流体进行的冲蚀腐蚀；第二部分是液体对管道内壁的腐蚀；第三部分是气体中的颗粒对构成内壁的材料进行腐蚀。

目前我国的防腐技术采用的是内涂层防腐措施。

对于这种技术的原理比较简单，它主要是通过形成一层隔膜，将内壁与腐蚀物质隔离开来，实现防腐。

内涂层防腐技术的主要特点是可以节约大量的管道材料和维修费用，不仅提高了油气的输送效率，而且减少了清管的次数。

缓蚀剂主要延缓内壁金属管道被腐蚀的时间，保护管道内壁。

缓蚀剂防腐的主要特点：缓蚀效率比较高，节约大量的钢材，可以延长设备的使用寿命。

采用新型玻璃复合材料作为输送管道内衬材料，不但可以节省管道材料的维修费用，而且还可以提高油气的输送效率。

玻璃复合材料的特点是耐腐蚀，加强管道的强度。

但是新型玻璃复合材料主要对特殊输送管道有实际作用，其中主要对高温，高压的管道起作用。

5.多相流腐蚀
多相流存在以下四种情况，腐蚀环境：没有沙石，有腐蚀。

清洁
环境：没有沙石，没有腐蚀。

冲蚀环境：有沙石，没有腐蚀。

冲蚀和腐蚀环境：既有沙石，又有腐蚀。

流动形态对腐蚀有很大影响，油田中油、水、气多相流时，可分为分层流。

波状流、环状流、环雾流和段塞流的流动形态。

分层流与环物流会造成管顶凝析水引起的结露腐蚀。

气相速度与液相速度同时低时，常会出现平滑或有波纹状的层状流，当气相速度低，液相速度高时会出现段塞流。

当气相速度较高时，会观察到段塞流的间歇流态。

在这其中，段塞流对管道腐蚀最为严重。

因为高速的紊流造成巨大的剪应力，加大腐蚀力度。

四、油气集输管道耐腐蚀安全监测
根据我国国情来说，土地面积辽阔，石油天然气的资源储备也比较多，但正因土地辽阔，我国油井分散密度太大，直接导致集输的成本大大提高。

所以我们要在油气集输管道耐腐蚀问题上加大检查力度。

首先，针对集输管道的内外腐蚀问题要做好金属管道薄的地方进行防腐优化处理，对内外壁除锈的控制。

要从建设的初期阶段，就科学的做好管道的防腐蚀的计划和做好防腐蚀的处理。

其次，如果管道受到腐蚀，要及时修补，制定检查的顺序与时间。

处理好需要用到哪种防腐材料。

定期检查绝缘接头，注意选用高品质的防腐漆使用。

再次，要科学的维护好金属管道中后期的维护，相关人员对于中后期制定方案，随时间强化起管道防腐检测，以防出现泄漏的发生。

最后，如果泄漏，一定要及时建立保护环境的措施，把污染和财产损失降到最低。

五、结语
在油气田建设和管理中，相关人员要对油田集输管道的防护问题重视起来，做好防护是顺利完成油气集输的重点，选取最合适的防腐蚀技术，定期处理检查，制定对于整个管道前、中、后期的保养、维护方案。

然后大力研究防腐技术，阴极保护技术在未来必将是集输管道保护的前沿技术，具有很好的实用性。

在此基础上研究出更好的油气田管道防腐蚀技术才是我们科技人员的重中之重。

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作者简介：卫华，1966年5月，男，汉族，甘肃省庆阳市，大专，工程师，施工生产组织管理、油气田地面建设安装工程。