浅议油气管道腐蚀原因与防范措施

浅议油气管道腐蚀原因与防范措施

李莎

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摘要：油气长输管道安全运行需诸多因素的协同保障,受油气自身性质、管道服役环境、管道防腐措施等因素影响,提高管道防腐技术,落实管道防腐措施,一定程度上降低管道腐蚀速率,此外,管道敷设施工质量是一重要组成,防腐涂层材料与防腐技术不当将严重影响防腐质量,油气管道内外壁涂层损坏,腐蚀由此发生,腐蚀面积及深度逐渐加大,管道的使用强度无法得到保障,同时,因焊接质量不佳导致管道连接处发生的腐蚀同样导致管道泄漏事故的发生。

关键词：油气管道；腐蚀原因；防范措施

一、腐蚀影响因素

（一）敷设环境

敷设环境对管道的腐蚀主要发生在管道外壁,影响因素主要有土壤、大气性质及杂散电流等。如埋地管道,管道周围介质为土壤,土壤因含有水分及盐类为电化学腐蚀提供了电解质溶液条件。此外,不同土质类型交界位置的管道因氧浓差发生电化学腐蚀,氧浓度低的一侧管道为阳极受到腐蚀。

再如,不同埋设深度的土壤含水率及PH值等差异也会构成腐蚀电池,引发电化学腐蚀。此外,土壤中的硫酸盐还原菌也是导致土壤腐蚀的因素。埋地环境的杂散电流引起的腐蚀更为严重。在杂散电流的作用下,投产不到半年就可能发生腐蚀穿孔。地下管道越靠近杂散电流源,杂散电流引起的腐蚀越严重。对于架空管道而言,油气管道暴露在大气中,空气组分、湿度、温度等会影响管道腐蚀,通常在其他条件稳定的情况下,温度和湿度越大,腐蚀越严重,雨雪天气,管道表面被淋湿,空气湿度增加,加快腐蚀速率。

（二）输送介质

按发生的位置可将管道腐蚀划分为内壁腐蚀与外壁腐蚀,如因输送介质自身性质或因输送条件改变使得输送介质发生物化性质的改变而发生的腐蚀为管道内壁腐蚀。以输气管道为例,天然气中往往含有酸性气体,在一定的输送温度与压力条件下,酸性气体溶解于水形成电解质溶液,促使管道内壁发生电化学腐蚀。原油管道则因输送介质中含有水及氯化物组分多发生可溶性盐腐蚀。此外,具有一定氧化性的油气资源,在一定的条件下,与管道内壁发生氧化还原反应致使发生腐蚀。

（三）施工影响

管道内外防腐涂层材料选择不合理,未根据具体施工条件进行科学设置,如长输管线防腐补口、补伤材料的选择要注意其与管体钢材以及与涂层的亲和力,要有很高的粘接强度、良好的防水性。不同的输油、输气工况不同的地质条件要选择不同的防腐材料。如敷设管道在河流穿越段需推送或拖拉管子,对涂层的耐磨性要求;多次弯曲的管段需着重考虑涂层可弯曲性;在土壤应力突出的岩土地带应考虑涂层耐土壤应力作用的特性等,如在涂料选择阶段出现偏差,则会使管道防腐层出现破裂、穿孔、剥离等问题,大大削弱防腐效果。此外,在防腐层涂敷施工过程中,施工方案不规范,或施工人员不能严格执行设计要求,这些因素都将从根源上削弱防腐层应有的效果。能否根据施工要求正确选择涂层材料是衡量管线防腐质量的重要因素。

二、防腐措施

由管道腐蚀机理可知,保证金属管道无法透过防腐层与电解质溶液接触可以实现管道防腐蚀效果。防腐涂层的选择、金属表面的处理,防腐技术的应用等因素均会影响防腐效果。

（一）敷设环境防腐

以油气长输管道为例,长输管道施工野外作业且作业线长,自然障碍多,途径敷设环境复杂,差异明显,对防腐措施的适应性提出较高要求,实现有效防腐是保障管输效率的重要条件。分段进行防腐施工,根据环境条件,正确选择防腐涂层和技术,如沼泽区域,除要求管道材质提出更高的强度要求外,“因地制宜”的涂层设计,也是该段管道正常运行的重要保障,避免发生更为严重的腐蚀。管道途经人口密集区域时,杂散电流成为影响腐蚀的重要因素,避免金属管道因受电磁波干扰发生磁性处理而出现偶极电流,油气管道发生穿孔腐蚀,干扰管道运行。

（二）从内部进行油气管道腐蚀防

油气资源于储层条件下与地层水长期接触,采至地面的油气中不可避免含有大量水气,二氧化碳等酸性介质与水混合为管道内壁发生电化学腐蚀提供了条件,因此油气管道投产前,待输送油气应有效进行脱水处理,将有效降低管道电化学腐蚀发生的机率,减缓腐蚀进程。油气介质中含有的其他杂质如硫元素也是推动腐蚀发生不可忽视的因素,脱硫处理,过滤杂质同样可以有效实现管道内壁腐蚀防护。

由于油气管道中运输的油气介质不可避免的会带有部分腐蚀性介质,从管道内壁的角度提出防护办法至关重要,相比管道外壁防腐,管道内壁腐蚀也是一项比较复杂的问题。根据油气性质,正确选择涂层材料和涂敷工艺,严格控制施工质量是提高管道内壁耐腐蚀性的第一要素。常用的内涂层结构为常温固化型环氧树脂双组分体系,受输送介质中不同杂质组分性质的影响,管道内壁腐蚀机理更加复杂,给制定防腐措施带来了一定难度,针对这一问题,除涂层防腐措施外,可采取注入缓蚀剂和定期清管协同作用,如通过对比试验确定缓蚀剂类型,利用专业计算公式确定缓蚀剂注入量,通过对比优选注入方式;其次合理的清管周期也将对管道内壁防腐有着一定的影响。

（三）防腐涂层防腐

防腐涂层防腐包括金属表面处理与防腐涂层选择等内容。为保证管道表面的纯净程度,提高防腐层与管道表面的附着程度,实现防腐的稳定性,需处理管道金属表面,包括手工除锈,动力工具除锈,喷射除锈,酸洗除锈,火焰除锈等方法,在防腐层施工前,完成金属表面的除锈。

根据油气输送管道的使用环境特点,防腐涂料应具有的基本性能包括防腐层在腐蚀性介质中具有良好的稳定性、持久性;良好的致密性,对水、二氧化碳、二氧化硫等介质具有良好的抗渗透性;内防腐涂料的涂膜对被涂物体有很好的附着性能,耐油、水及化学介质,不对油品造成污染、着色、变质,并能经受低温或较高温度的变化,不开裂,不脱落,防静电作用;外防腐涂料能经受日晒,雨淋,风沙磨损,不粉化,不脱落;在潮湿环境中课长期使用,性能稳定,漆膜耐水性好;施工方便,价格合适。

（四）电化学防护

常用的措施有两种,一是牺牲阳极保护法,一般用于较小规模的油气管道腐蚀防护工作,即在管道外连接一个电极电位更低的金属,或将该金属涂敷于管材表面成为外涂层,电位更低的金属为阳极,金属管道利用成为原电池的阴极这一条件,由此发生原电池反应,通过阳极金属材料的消耗实现阴极金属管道的保护效果。该方法需根据阳极消耗情况进行更换或补充,实现最优保护效果。

二是外加电流法,油气管道腐蚀防护工作规模较大时常用此法,通过在辅助阳极上外加经整流、变压后的电源正极,金属管道与负极相连,形成闭合回路,产生电流,使被保护管道始终处于腐蚀电池的阴极而得到保护,此方法需满足外加电流持续性的条件,实现金属管道阴极保护的有效性。此外,通过装设监控系统,进一步提升内部防腐效果,从而达到降低管道内部腐蚀发生几率的目的,为油气的安全运输提供保障。

结束语

综上所述，目前,我国的长输油气管道以埋地类型为主,受油气自身特性,管道埋设环境及防腐措施等因素影响,管道腐蚀泄漏事故常有发生,研究油气管道的腐蚀机理、类型、原因,讨论防腐措施对减缓油气管道腐蚀速度,提升管道运行的安全性和稳定性有重要意义。

参考文献

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