材料腐蚀与防护论文

摘要：埋地油气管道的腐蚀一直是阻碍油气储存及运输工程的一个主要问题。运用腐蚀与防护理论分析埋地油气输送管道腐蚀的各种形式以及主要腐蚀机理，是缓解和解决油气管道腐蚀问题的必要前提。针对输油管道的腐蚀问题，我们可以从土壤微生物、理化性质以及交流电对管道的腐蚀影响等方面进行了分析。本文主要介绍了埋地油气混输管道腐蚀防护的方法：加缓蚀剂、外涂层、内涂层和衬里保护、阴极保护法、杂散电流排流保护等。但想要提高油气输送管道的使用寿命，在合理选择防腐防护方法的同时，还要加强防腐管道的维护和保养，这些是管道防腐工作的的重中之重。

关键词：埋地管道；油气储运；油气集输；腐蚀防护

0.前言

石油成分的复杂性就决定了石油工业是遭遇腐蚀破坏最严重的行业之一，随着油田开发进入中后期，采出原油液综合含水率的逐渐上升，其中含有较高的氯离子含量，加之二氧化碳、硫化氢、溶解氧和硫酸盐的融入以及高温、高压、流速流态变化等相互作用，输油管道内会造成严重得内腐蚀。而土壤、杂散电流、微生物等对埋地管道也会造成很大的外腐蚀问题。总之油气管道腐蚀问题遍及油气开采、储运等油气生产的各个环节，已成为制约油气田安全与增加成本的重要因素。腐蚀不但给石油工业带来了巨大的经济损失，且污染环境，危害极大，如有不慎，还会造成灾难性的事故。

因此运用腐蚀与防护理论研究管道腐蚀机理，制定相应的保护措施，延长管道的使用寿命，使之安全、平稳地运行对于石化行业显得尤为重要。

1 管道腐蚀腐蚀形态

1．1埋地管道的腐蚀形态

根据输管道失效的特点可以把腐蚀缺陷分为均匀腐蚀、局部腐蚀和点腐蚀三大类。均匀腐蚀是指腐蚀均匀分布于整个金属表面，即腐蚀面比较大，而且腐蚀深度比较均匀，没有大的突变。这种腐蚀缺陷的失效形式主要考虑破裂失效；局部腐蚀是指腐蚀集中在金属表面某些区域(其它区域则几乎不受腐蚀或轻微腐蚀)，其失效形式也主要是破裂失效；点腐蚀是指腐蚀以小孔的形式分布于管道表面，表面积较小，且其直径与深度尺寸相近，点蚀的失效形式是穿孔泄漏失效。埋地长输管道的腐蚀以外腐蚀为主，大面积均匀腐蚀的情况较为少见，多表现为局部腐蚀和点蚀。

以上三种腐蚀形态的示意图见图1。

1．2管道的典型腐蚀类型

金属输油管道腐蚀是一个十分复杂的过程。他不但受自身金属材料的化学成分、组织机构、表面状态影响，还与他所处环境介质的组成、土壤微生物、土壤的含水量、含盐量、pH值等因素有关；另外金属材料受力状态、交直流电干扰、输送液体的性质等，也是造成金属腐蚀的重要因素。

1．2．1土壤的微生物腐蚀

当埋地管道的有点状腐蚀时，管道下面一般都存在着硫酸盐还原菌。这类细菌喜好透气性差、潮湿和有硫酸盐的土壤。钢管与土壤中的水分接触时，发生反应在钢管表面形成一层很薄得保护膜，当氧耗尽时，这个过程停止，当有厌氧菌存在时，反应会继续进行。细菌将硫酸盐还原成硫化物，其与钢管表面形成的氢膜相互作用，消耗掉氢膜从而使得金属溶解，造成管道腐蚀失效。

1．2．2土壤氧气浓度差腐蚀

埋地管道因土壤密度的差异，导致管道周围氧气浓度存在不同，氧浓度差是引起管道局部腐蚀的主要因素之一，从而构成氧浓差电

池。其作用机理为：由于输送介质中氧的含量不同氧浓度差产生电位差，贫氧区的管道电极电位较负，则构成电池的阳极而加速腐蚀；富氧区的管道电极电位较正，则构成电池的阴极，从而减缓腐蚀。

1．2．3交流电对管道的腐蚀影响

在管道大修中，常会发现位于电流干扰处(高压线下)的金属管道较其它管段腐蚀严重，且大部分为点蚀，濒临穿孔。实验发现有交流电存在时，碳钢腐蚀电位向活化的方向移动，而且电位值随着电流密度的增大而增大。同时交流电还使钝化电流密度增加，而这种情况又与向溶液中增加氯离子的浓度反应相类似。这是因为氯离子的增加将会生成大量的氯化钠，直接溶解金属表层的钝化膜，多数自然条件下的点蚀正是氯离子造成的。

1．2．4金属材料不均匀性腐蚀

管材的不均匀性会造成电位差，改造后的管道

的金属材料与原管材金属在成分上存在着差异，即产生了电位差。另外，由于个别管段采用新老不同材质的管道相连，也会产生电位差而形成阳极区域，易发生管体腐蚀，因此要随时跟踪管道的腐蚀状况。2．输油管道腐蚀控制

2．1涂层防腐蚀技术

2．1．1外涂层防腐

采用外涂层使钢管与土壤等腐蚀环境隔绝是埋地管道防腐的基本手段，包括：①熔结环氧粉末(FBE)防腐层；②双层、三层PE防腐层；

③双层环氧粉末防腐层；④石油沥青防腐层；；⑤HPCC涂层体系。2．1．2内涂层和衬里保护技术

内涂层和衬里保护较常用的内涂层有聚乙烯粉末涂层、环氧树脂粉末涂层。也有采用可耐300℃左右高温的热喷玻璃防腐的新工艺，使管内的硫化氢等酸性气体无法与碳钢接触。

2．2药剂防腐技术

2．2．1加杀菌剂

此方法成本低，效果较好，既可在单井井口加，也可以在管道系统内加。在一些以微生物腐蚀为主的油套管内，加杀菌剂可有效防腐。

2．2．2加缓蚀剂

加缓蚀剂是减少腐蚀的主要方法之一，大部分缓蚀剂具有成本低、性能稳定、功能性强、效果明显的特点。不同的缓蚀剂各有不同的作用机理，缓蚀剂通过氧化反应、沉淀反应或吸附作用，产生氧化膜、沉淀膜、吸附膜阻止钢铁的腐蚀。

3结论

从上述所分析的过程中我们可以看出，无论是在石油管道腐蚀原因分析中还是在防护过程中均需要具备丰富的腐蚀与防护理论以及广泛的材料学知识。所以说作为一个资深的石油管道防护工程师虽然有着丰厚的待遇，但是也要具备雄厚的专业素养。总之作为一名材料化学专业的学生学好腐蚀与防护是非常有必要的。