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。