油气长输管道的腐蚀与防护

油气长输管道的腐蚀与防护
摘要：油气长输管道是油气储运系统的重要组成部分，腐蚀问题是影响油气长输管道使用寿命和可靠性的最重要因素，也是造成油气管道事故的主要原因之一。

油气管道，特别是大口径、长距离、高压力油气管道的用钢量及投资巨大。

因腐蚀引起的泄漏、管线破裂等事故不但损失重大，抢修困难，还可能引起火灾爆炸及环境污染。

因此，对已有和新建的油气管道的腐蚀控制十分必要。

关键词：长输管道腐蚀问题事故腐蚀控制
一、油气管道的腐蚀控制
1.油气管道腐蚀控制的基本方法
应根据油气管道腐蚀机理不同，所处的环境条件不同，采用相应的腐蚀控制方法。

概括起来有以下几个方面：
1.1选用该管道在具体运行条件下的适用钢材和焊接工艺；
1.2选用管道防腐层及阴极保护的外防护措施；
1.3控制管输流体的成分，如净化处理除去水及酸性组分；
1.4使用缓蚀剂控制内腐蚀；
1.5选用内防腐涂层；
1.6建立腐蚀监控和管理系统；
2.油气管道外防腐的方法
2.1防腐绝缘层
防腐绝缘层是埋地输油管道防腐技术措施中重要的组成部分，它将钢管与外部土壤环境隔绝而起到良好的防腐保护，同时对阴极保
护措施的设计、运行和保护效果具有很大的影响。

常用表面防腐材料及涂层有石油沥青、煤焦油陶瓷、聚乙烯胶带，聚乙烯塑料等。

2.2阴极保护
管道的阴极保护就是利用外加的牺牲阳极或外加电流，消除管道在土壤中腐蚀原电池的阳极区，使管道成为其中的阴极区，从而受到保护。

阴极保护分为牺牲阳极法与外加电流法两种。

2.3排流保护
杂散电流也可能引起管道的电解腐蚀，而且腐蚀强度和范围很大。

但是，利用杂散电流也可以对管道实施阴极保护，即排流保护，有直流排流保护，极性排流保护和强制排流三种。

3.油气管道的内腐蚀防护
由于某些天然气中含有h2s和co2、水蒸气或游离水、还存在铁锈及砂土等杂质，可能造成管内壁腐蚀。

可选取耐蚀材料、净化处理管输介质、加入缓蚀剂和选用内防腐涂层的措施。

二、管道覆盖层保护
1.管道外防腐层的作用机理
金属表面覆盖层能起到装饰、耐磨损及防腐蚀等作用。

对于埋地管道来说，防腐蚀是主要目的。

覆盖层使腐蚀电池的回路电阻增大，或保持金属表面钝化的状态，或使金属与外部介质隔离出来，从而减缓金属的腐蚀速率。

2.埋地管道防腐层的使用情况
2.1沥青类防腐层
沥青是防腐层的原料，分为石油沥青、天然沥青和煤焦油沥青。

沥青类防腐层属于热塑材料，低温时硬而脆，随温度升高变成可塑状态。

石油沥青防腐层适用于不同环境或使用温度下的防腐层等级与结构，只要正确选用，并与阴极保护协同作用就可以获得良好的保护效果。

2.2合成树脂类防腐层
20世纪60年代初，美国、联邦德国等西方国家率先将环氧树脂、聚乙烯塑料应用到管道防腐工程中。

我国改革开放以来，由于石化工业的发展，使塑料类防腐材料有了比较充分的来源，因此合成树脂防腐层得到了比较大的发展。

这类防腐层从外观和性能上都比沥青防腐层优异。

常用的防腐层材料有聚烯烃胶粘带、熔结环氧粉末、挤出聚乙烯、三层pe复合结构等。

2.3硬质聚氨酯泡沫塑料（puf）防腐保温层
该防腐层适用于原油及重质油的加热输送管道，在油田的中、小口径管道上得到了广泛使用。

早期的puf管道由于防腐层结构设计及施工的缺陷，出现过早失效。

在积累和总结经验的基础上，我国石油行业制定了技术指标，为进一步推广和使用该防腐保温层提供了准则和依据。

三、管道阴极保护
1.阴极保护的方法
1.1外加电流阴极保护
外加电流阴极保护是指利用外部直流电源取得阴极极化电流来
防止金属遭受腐蚀的方法。

此时，被保护的金属接在直流电源的负极，而在电源正极接辅助阳极，此法为目前国内长输管道阴极保护的主要形式。

1.2牺牲阳极法
该方法采用比保护金属电位更负的金属材料和被保护金属连接，以防止金属腐蚀。

与被保护金属连接的金属材料，由于具有更负的电极电位，在输出电流过程中，不断溶解而遭受腐蚀。

2.阴极保护准则
关于埋地钢质管道阴极保护，美国腐蚀工程师协会推荐的准则有较全面的规定，现列如下：
2.1在通电情况下，测得构筑物相对饱和铜-硫酸铜参比电极的负电位至少为0.85v；
2.2通电情况下产生的最小负电位值较自然电位负偏移至少
300mv；
2.3在中断保护电流情况下，测的极化衰减。

当中断电流瞬间，立即形成一个电位值，以此值为测定极化衰减的基准读数，测得的阴极极化电位差至少为100mv；
2.4构筑物相对土壤的负电位至少和原先建立的e-lgi曲线的塔费尔曲线的初始电位点一样；
2.5所有电流均为从土壤电解质流向构筑物。

四、杂散电流的腐蚀与防护
杂散电流腐蚀是由非指定回路上流动的电流引起的外加电流腐
蚀。

通常称沿规定回路以外流动的电流为杂散电流，或称迷走电流。

大地中形成杂散电流表现为直流、交流和大地中自然存在的地电流三种。

1.直流电力系统引起的腐蚀
电车、电气化铁路以及以接地为回路的输电系统等直流电力系统，都可能在土壤中产生杂散电流。

影响管道杂散电流腐蚀的主要因素是负荷电流的大小和形态、管道对地的绝缘性和土壤电阻率的大小。

提高管道防腐层的绝缘电阻，有利于减小流入管道中杂散的数量，从而减轻干扰影响。

2.阴极保护系统的干扰腐蚀
阴极保护系统的保护电流流入大地，使附近金属构件遭受此地电流的腐蚀，引起土壤电位的改变，产生干扰腐蚀。

2.1阳极干扰。

阴极保护系统中阳极地床附近的土壤中形成正电位区，若有其他金属管道通过这个区域，部分电流将流入管道，电流沿管道流动，又从金属管道的适当位置流回大地，电流从管道流入大地处发生腐蚀。

2.2阴极干扰。

阴极保护系统中受保护的管道附近的土壤电位，较其他区域的电位低，若有其他的金属管道经过该区域，则该管道远端流入的电流将从该处流出，发生强烈的干扰腐蚀。

2.3合成干扰。

当一条管道既经过一个阴极保护系统的阳极地床，又与这个阴极保护系统的阴极发生交叉，这种情况下，既有阳极干扰，又有阴极干扰。

2.4诱导干扰。

地中电流以某一金属构筑物作为媒介所进行的干扰称为诱导干扰。

2.5接头干扰。

接头处由于电位不平衡而引起的腐蚀。

3.直流杂散电流腐蚀特点与防护
3.1直流杂散电流腐蚀与自然腐蚀相比有以下特点：
3.1.1腐蚀部位的外观特征不同。

自然腐蚀多生成疏松的红褐色产物和相对紧密的黑褐色产物，具有分层结构。

而干扰腐蚀产物呈黑色粉末状，无分层现象，能见到金属光泽，边缘较清晰。

3.1.2自然腐蚀与干扰腐蚀都属于电化学腐蚀，但自然腐蚀是原电池作用的结果，干扰腐蚀是电解池作用结果。

3.2直流干扰的防护措施：
3.2.1最大限度地减少干扰源的泄漏电流
3.2.2保持足够的安全距离
3.2.3增加回路电阻
3.2.4排流保护
四、总结
油气长输管道防腐要根据所输送的油气中腐蚀介质的性质与管道所处的外界环境来选择合适的防腐工艺。

我围管道防腐技术主要是以涂层防腐蚀为主、阴极保护为辅.有的甚至没有采取阴极保护技术。

由于电化学腐蚀对管道造成危害，所以，我们应该更加重视阴极保护技术的应用。

将涂层防腐与阴极保护技术都作为防腐的重点技术.这样才能大幅度的提高金属管道的使用寿命。

今后，我们
的研究方向应集中在防腐新材料和新技术的研究，开发出综合性能好、成本低廉、使用方便、易于推广的金属管道防腐工艺技术。

参考文献
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作者简介：卫楚天，男，汉族，本科学历，单位：长江大学石油工程学院，学生。