李政林

（江蘇省特種設備安全監(jiān)督檢驗研究院，江蘇 南京 210036）

石油管道工程的防腐技術研究

李政林

（江蘇省特種設備安全監(jiān)督檢驗研究院，江蘇 南京 210036）

防腐作為石油管道工程建設及維護管理的關鍵要素，是確保石油管道工程質(zhì)量、延長其使用年限、避免出現(xiàn)石油管道泄露等質(zhì)量問題的重要組成部分。特別是石油管道泄漏可能誘發(fā)污染、中毒和爆炸等重大事故，加強防腐管理勢在必行。本文從石油管道腐蝕成因入手，提出了一些常用的防腐技術，以期全面確保石油管道的質(zhì)量和安全。

石油管道；腐蝕成因；防腐技術

在我國社會經(jīng)濟快速發(fā)展的背景下，石油能源需求量不斷增加，石油管道建設不斷增多，同時也增加了石油管道出現(xiàn)腐蝕問題的概率。如果石油管道因腐蝕問題而使石油出現(xiàn)泄漏，那么很容易破壞生態(tài)環(huán)境，甚至可能引發(fā)重大安全事故。因此，如何才能有效地確保石油管道防腐質(zhì)量值得深入探究。

1 石油管道出現(xiàn)腐蝕的成因

1.1 化學腐蝕

所謂的化學腐蝕實際上就是物質(zhì)間因發(fā)生化學反應而使物質(zhì)出現(xiàn)腐蝕。如果在空氣中裸露的時間比較長，那么金屬物質(zhì)會同空氣中的二氧化硫、硫化氫和氧氣等氣體物質(zhì)發(fā)生相互接觸而在金屬表面生成硫化物和氧化物等化學物質(zhì)。雖然金屬管道在常溫或者干燥的空氣中不容易發(fā)生腐蝕問題，但是在高溫潮濕的環(huán)境下卻非常容易被氧化腐蝕，同時也會伴隨有脫碳現(xiàn)象發(fā)生。另外，石油管道中所運輸?shù)氖推分邪协h(huán)烷酸、有機硫化物等多種形式的化學物質(zhì)，其同樣會與金屬管道之間發(fā)生化學反應而腐蝕金屬管道。實際上，化學腐蝕是眾多石油管道腐蝕成因中最為常見的一種腐蝕形式，需要石油管道建設和維護管理單位給予足夠重視，避免化學腐蝕問題的出現(xiàn)。

1.2 電化學腐蝕

如果金屬和電解質(zhì)溶液發(fā)生接觸，那么就會使金屬物質(zhì)發(fā)生電化學反應，相應的金屬腐蝕就是電化學腐蝕?？紤]到石油管道的建設地形比較復雜，其不可避免會同海洋、湖泊、土壤以及大氣環(huán)境中的水分發(fā)生接觸反應，此時介質(zhì)中包含有的灰塵、二氧化硫、二氧化碳以及氯化鈉等均隸屬于電解質(zhì)溶液范疇，同時如果電解質(zhì)溶液濃度有差異，那么它們本身的性質(zhì)也有所不同。如果在潮濕環(huán)境中暴露過長時間，那么石油管道表面會在表面吸附作用下附著一層比較薄的水膜，此時金屬和雜質(zhì)會發(fā)生緊密接觸后，會使金屬和雜質(zhì)之間持續(xù)發(fā)生電化學反應。在電化學反應作用下，鐵會生成鐵離子而進入到水膜之中，其余電子會移入到對應的雜質(zhì)中，待反應完畢之后會使相應的鐵生成紅褐色的氫氧化鐵，并在金屬表面進行附著，這樣石油管道很快就會被腐蝕。

1.3 微生物腐蝕

微生物腐蝕是一種比較嚴重且發(fā)展速度比較快的腐蝕形式，其主要是因真菌和細菌等微生物在石油管道中的活動期間而對金屬石油管道造成腐蝕。有關研究統(tǒng)計表明，石油管道外部腐蝕成因中有近1/3比例和微生物腐蝕相關。如果將石油管道埋置在地面以下，那么土壤中所的金屬還原菌和硫酸鹽還原菌等微生物同樣會對石油管道表面造成腐蝕破壞。雖然這些細菌的存在和活動僅能夠在管道表層產(chǎn)生腐蝕，增加局部腐蝕的概率，有助于形成點狀腐蝕或者縫隙腐蝕情況，但是在石油管道外部所存在的腐蝕沉積更是會嚴重破壞石油管道，以至于需要頻繁更換石油管道。

1.4 其他原因

除了上述幾種石油管道腐蝕成因之外，石油管道材料不均勻也是誘發(fā)腐蝕問題的重要成因。實際上，如果石油管道材料存在不均勻問題，那么就會相應的使金屬管道存在電位差，此時金屬管道內(nèi)部電子的互相偏離會腐蝕石油管道。比如，原管道和那些經(jīng)過改造的管道在組織成分方面會存在比較大的差異，此時會相應的形成電位差，或者那些沒有使用的新管道和使用過的管道之間同樣會存在電位差，這些均可能會對金屬石油管道造成腐蝕。

2 石油管道防腐技術的應用

2.1 涂層防腐技術

涂層防腐技術主要是在石油管道的內(nèi)壁設置減阻涂層和外壁設置防腐涂層，但是在防腐涂層設置之前，必須要先對相應的石油管道表面進行脫脂處理和除銹處理，之后進行涂層處理，以便借此來達到延長防腐涂層使用年限的目的。隨著涂層防腐技術的發(fā)展，當前也衍生了許多新型的涂層防腐技術，具體主要包括如下幾種：（1）無機非金屬防腐涂層：當前無機非金屬防腐技術的快速推廣和普及使得傳統(tǒng)有機涂層技術應用率不斷降低，前者具有耐氧化、耐高溫等特性，耐腐蝕性更加優(yōu)異，具體包括搪瓷涂層、玻璃涂層和陶瓷涂層。其中的搪瓷涂層的耐腐蝕性非常強，主要用于鋼制管道外層防腐材料；玻璃涂層的耐磨性和致密性比較優(yōu)異，主要用于管道內(nèi)壁涂層；陶瓷涂層的化學穩(wěn)定性比較高，適用于高溫等比較惡劣環(huán)境。（2）3PE防腐涂層：所謂的3PE防腐涂層主要是指由聚乙烯復合材料（外層）、膠黏劑（中層）和融接環(huán)氧粉末（內(nèi)層）三層所構(gòu)成復合防腐的一種技術，具有很強的防腐性和機械性，適用于石油管道等的外壁防腐涂層中。（3）無溶劑環(huán)氧涂層。該種涂層主要應用于石油管道內(nèi)壁防腐處理中?？紤]到石油管道中石油原油中所包含的一些雜質(zhì)會在管道內(nèi)壁部位處發(fā)生腐蝕作用，此時可以在內(nèi)壁部位處設置一些不會對石油原油造成污染，且穩(wěn)定性能比較好的耐油防腐材料，同時無溶劑環(huán)氧涂層會起到減阻管道石油的目的。（4）納米改性材料涂層：納米改性材料涂層實際上是無機涂層和有機涂層的補充，主要是借助納米技術來改進有機或者無機防腐材料，有助于改善相應防腐材料的性能，增加其耐磨性、防水性和防腐性。

2.2 陰極保護技術

采用陰極保護技術，加之涂層防腐技術的應用，可以顯著增強管道防腐效果。陰極保護技術實際上就是在那些遭受侵蝕金屬管道的表面施加一個外加的電流來將金屬石油管道變成陰極，借此來抑制金屬腐蝕電子的遷移，減弱或者避免發(fā)生管道腐蝕情況。而就陰極保護技術的具體類型而言，主要包括如下兩種類型：

（1）外加電流陰極保護技術，其主要是借助輔助陽極在回路當中通入一個直流電，將其通過被保護的金屬石油管道來確保金屬石油管道變成陰極來達到保護管道免受腐蝕的作用，其具有廣闊的適用范圍，同時對環(huán)境要求也相對較低，但是保護時間卻比較長，尤其適用于大部分石油管道，但是為了避免石油管道出現(xiàn)電流流失，需要做好相應管道的絕緣措施。

（2）犧牲陽極陰極保護，其主要采用電位壁待保護金屬石油管道更負的金屬與待保護管道金屬相互連接，借助電位更負金屬腐蝕所生成的電流來對被保護金屬石油管道進行保護，從而達到防范管道腐蝕的目的。該種防腐蝕技術的施工難度比較小，投資費用相對較少，不需要進行額外的特殊維護，相應的利用率也非常高，但是實際的適用范圍卻非常有限，尤其適用于某些特殊環(huán)境。

2.3 補口技術

補口技術實際上就是在金屬石油管道和防腐涂層二者之間的間隙來填充液態(tài)材料或者聚烯烴等材料來增強金屬管道和涂層之間結(jié)合度，避免二者之間存在過大縫隙而影響金屬管道的防腐效果，比如三層聚烯烴補口技術等均是當前金屬管道防腐施工中常用的一種補口技術。

2.4 緩蝕防腐技術

緩蝕防腐技術是當前石油管道防腐中常用的一種管道防腐技術，其主要是在管道內(nèi)部增加相應數(shù)量的緩蝕劑來確保石油管道不會發(fā)生腐蝕問題，同時也有助于抵擋輻射，但是需要注意的是緩蝕防劑本身僅能夠輔助防腐，卻無法做到真正抵擋主體腐蝕。因此，為了增強石油管道的防腐效果，避免金屬管道腐蝕問題的發(fā)生，可以在應用緩蝕防腐技術的基礎上，配合其他防腐技術或者手段來進行防腐。

2.5 表面處理技術

在石油管道防腐中，良好基層具有重要作用。防腐質(zhì)量的優(yōu)劣關乎石油管道使用年限，故必須要確保防腐涂層和石油管道二者粘連的質(zhì)量，這就需要做好涂層設置之前管道表面除銹等清理工作，確?？梢栽鰪娡繉雍凸艿蓝咧g粘連的有效性，以最大程度地延長石油管道使用年限。

2.6 采用新型防腐材料

為了有效地防范石油管道腐蝕問題的發(fā)生，可以借助液態(tài)聚氨酯防腐涂料來進行管道防腐。實際上，液態(tài)聚氨酯防腐涂料本身屬于雙組分，不包含揮發(fā)性溶劑，一般主要呈現(xiàn)液體狀態(tài)，但是如果將兩種組分進行混合，那么就會轉(zhuǎn)化成固體厚膜型涂料，可以進行澆筑、涂刷和噴涂成防腐保護膜。該種防腐涂料具有優(yōu)秀的使用性能，適用于各種環(huán)境、地質(zhì)條件下的腐蝕施工要求，施工性能、韌性和耐磨性等使用性能非常優(yōu)異，加之輸送條件要求比較低，施工操作比較便捷，不會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響，具有很強的應用價值，尤其是對于補口、舊防腐層修復和補傷等防腐處理中，是當前石油管道外防腐層修復中常用的施工材料。

3 結(jié)語

總之，防腐是石油管道建設和維護管理的核心要素，是提升石油運輸效率的重要保障。雖然隨著科學技術的快速發(fā)展，石油管道防腐技術日趨成熟，但是在經(jīng)濟迅猛發(fā)展的背景下，石油防腐技術要求同樣不斷提升，所以必須要生產(chǎn)、施工和科研機構(gòu)進行深入研究，以便借助先進防腐技術的應用確保石油管道防腐質(zhì)量。

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TE988.2

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1671-0711（2017）07（上）-0156-02