冉琳娜，余 江

（西安石油大學，陜西 西安 710065）

近些年，隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，世界各國對能源的需求越來越大。換言之，如今世界能源是一場一觸即發(fā)的交鋒，各國都高度重視能源的開發(fā)與利用。21世紀最具代表性的能源就是石油能源。中國幅員遼闊，石油儲量豐富，當今已發(fā)現(xiàn)多個大小油田，產(chǎn)油量逐年增加。因此，對石油運輸?shù)男枨笠沧匀粩U大。石油運輸主要是管道運輸，其具有高效的節(jié)能優(yōu)點。然而，由于石油本身的易燃、易爆和腐蝕性等特性，在輸油管道運輸過程中易發(fā)生管道腐蝕，從而導致石油泄露，造成經(jīng)濟損失。因此，研究輸油管道的防腐蝕技術(shù)變得尤為重要。

1 防腐對石油管道的重要性

石油作為一種液體，其質(zhì)地是黏稠的，用來發(fā)展工業(yè)，由此“工業(yè)血液”是石油所擁有的譽名。中國的石油分布主要是在西部地區(qū)，而中國經(jīng)濟的高發(fā)展地區(qū)是以東部地區(qū)為主。這樣的需求與分布，東部地區(qū)變成資源需求最多的地區(qū)，這就促使石油需要從西輸送到東。我國的石油運輸方式一般使用管道運輸，石油管道主要是鋼結(jié)構(gòu)組成，鋼結(jié)構(gòu)管道非常容易和外部環(huán)境物質(zhì)產(chǎn)生化學作用，使管道被腐蝕。管道被物質(zhì)所腐蝕后，管道的材質(zhì)上、外形上、色澤上、機能性上都會有著某種程度的變化，從而會使石油管道縮短使用壽命，大大增加運輸費用及人力成本。石油泄漏也是因為石油管道被腐蝕而造成，從而導致環(huán)境污染與經(jīng)濟的損失的“雙重”損失。為了提高社會效益，減少經(jīng)濟損失，石油管道的防腐措施需要科學的分析與研究[1]。

2 腐蝕石油管道的原因

為了確保石油管道的安全，完成防腐工作，有必要對石油管道被腐蝕的原因、對策展開研究討論，金屬材料被腐蝕有以下幾點原因:①化學腐蝕；②電化學腐蝕；③非均勻腐蝕。

2.1 化學腐蝕

石油是一種復雜的物質(zhì)，其含有多種烷烴和硫化物。當油中的物質(zhì)與管道接觸時，會發(fā)生反應，導致管道腐蝕。關(guān)鍵的化學反應是因為管道之中的活性金屬鐵元素與石油之中的硫化物產(chǎn)生化學反應，因而使得管道之中的鐵元素成為鐵的硫化物。此外，因為一些管道會長期裸露在空氣之中，管道之中的金屬物質(zhì)與空氣之中的一些成分發(fā)生化學反應。其中，空氣中易和管道內(nèi)的金屬物質(zhì)產(chǎn)生反應的物質(zhì)有氧、氯、硫化物等，這就是化學腐蝕[2]。

2.2 電化學腐蝕

電化學腐蝕具體是指腐蝕形式由電荷運動引起的。在日常生活中，經(jīng)常會有發(fā)生電化學腐蝕的情況，如二次電池的應用。使用二次電池就會使電池中的電極通電從而被腐蝕，二次電池的使用會產(chǎn)生移動的離子，因此引發(fā)出電荷的移動。而在石油運輸過程中，也會產(chǎn)生電化學的腐蝕。關(guān)鍵原因是由輸油管道被長時間埋在潮濕的地下，而地下復雜的地理環(huán)境，使金屬層的表面會產(chǎn)生一層非常薄的水分子，金屬表層接觸到水分子中的一些雜質(zhì)，從而使石油管道中產(chǎn)生電化學腐蝕。電化學的反應關(guān)鍵的就是由于石油運輸管道之中鐵的電子漲與落而引起的，從而產(chǎn)生紅棕色的鐵銹。

2.3 金屬材料腐蝕性不均勻

輸油管道本身的金屬不均勻，導致電位差，通過電荷的運動引起輸油管道的腐蝕。潛在差異的原因是隨著管道石油年數(shù)的增加，管道需要進行改造。改造后，原結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生電位差，導致管道腐蝕。另外，由于管道在運輸過程中會經(jīng)過新舊管道，會出現(xiàn)新管道使用與未使用之間的潛在差異，導致管道腐蝕[3]。

3 石油管道的防腐蝕技術(shù)

隨著科學技術(shù)的進步，輸油運輸管道的防腐技術(shù)也得到了快速發(fā)展，防腐技術(shù)的應用與研究愈來愈多，防腐材料的種類五花八門。將以緩蝕劑、外涂層、內(nèi)襯層和陰極保護為基礎(chǔ)，介紹目前石油管道所使用的防腐技術(shù)。

3.1 緩蝕劑防腐

緩蝕劑是一種特殊的防腐材料。在一般情況下，為了減幅石油管道被腐蝕的情況，因此會在石油之中增添一些緩蝕劑，緩蝕劑的用量和成本相對較低，不會增加大量的石油運輸成本。但在石油中有著緩蝕劑的加入會引起一些問題與困擾，如工藝的復雜性、維修工作量的增大等等之類的問題。由于輸油管道材質(zhì)不均勻，單一緩蝕劑難以達到預期效果。如果采用緩蝕劑進行防腐，可選擇短程或多個緩蝕劑的使用。

3.2 涂層外防腐

涂層外防腐是最常見的防腐方法之一。其關(guān)鍵原理是在管道之外涂一層材料，使管道外層與空氣分離。其中環(huán)氧涂料、無機非金屬涂料和改性涂料都是比較常用的防腐劑。環(huán)氧涂料是一種新式的防腐涂料，環(huán)氧涂料的防腐性能相對較好。無機非金屬涂層能促使陶瓷作為管道和空氣的隔離介質(zhì)。最后改性涂層，利用了納米技術(shù)的應用對改性涂料進行一定的防腐蝕處理，使其有著非常良好的防水性能，從而完全杜絕管道被化學反應所腐蝕。

3.3 內(nèi)襯層防腐

內(nèi)襯層防腐不同于涂層外防腐，內(nèi)襯層防腐是近年來石油管道防腐新技術(shù)。隨著技術(shù)的進步，內(nèi)襯層防腐技術(shù)不斷發(fā)展，防腐性能更加優(yōu)異。其中，常用于內(nèi)襯層防腐的涂料有環(huán)氧樹脂粉末涂料和聚乙烯粉末涂料兩種。

3.4 陰極保護技術(shù)

陰極保護常用于防止電化學腐蝕。這樣，常用的是強制性的電流法。在陰極保護技術(shù)的設計理念中，普遍選用的是活性金屬的材料，如果產(chǎn)生了電化學反應，活性金屬將第一時間發(fā)生反應，在一定程度上保護了陰極金屬，從而阻止了輸油管道的腐蝕。此外，材料的選擇還有其他要求，需要設計與管道壽命相對應的輔助型陽極系統(tǒng)，或及時更新陽極系統(tǒng)。只有這樣，電化學反應才能暢通無阻地進行著，管道才能得到很好的保護[4]。

4 國內(nèi)外石油管道防腐蝕技術(shù)

4.1 國外石油管道防腐蝕技術(shù)

20世紀90年代以來，國外防腐涂料技術(shù)的發(fā)展呈現(xiàn)出新的變化，主要表現(xiàn)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化，產(chǎn)品的特征逐漸向高效益、無污染、節(jié)省資源的方向發(fā)展。防腐材料發(fā)展過程中，復合結(jié)構(gòu)與復合材料技術(shù)進展速度非常快，這類涂料往往具備非常良好的物理性能，并且化學性能極佳，在各個領(lǐng)域都得到推廣應用。該類防腐涂料技術(shù)對溫度的強適應性，使得其防腐保溫效果遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)產(chǎn)品，并且對于管道強度的防護起到了非常好的作用。根據(jù)防腐專家的意見，防腐涂層技術(shù)的發(fā)展方向為:

1）開發(fā)試驗技術(shù)，對質(zhì)控體系進行充分完善，對于涂料質(zhì)量要進行嚴格把關(guān)；

2）對于當前管道涂層各項性能進行改造完善，包括其附著性、柔韌性、耐磨性、透濕性和透氧性；

3）研制出一種可以耐受高溫的新型耐熱涂料。

4）降低涂裝過程中的能耗和管道表面處理成本；

5）涂層適應性廣，強度大。

6）高度自動化噴涂工藝的研發(fā)。

4.2 國外石油管道防腐蝕技術(shù)

在我國歷史上，瀝青防腐涂料使用最多、使用時間最長，其次是煤焦油瓷漆、環(huán)氧瀝青涂料，然后發(fā)展為聚乙烯涂料。聚乙烯涂層的出現(xiàn)促進了粉末涂料的快速發(fā)展，環(huán)氧粉末涂料以其優(yōu)異的黏附性和防腐性能開始應用于管道防腐:

1）在現(xiàn)場施工中，環(huán)氧樹脂的固化受溫度影響，固化緩慢，施工周期長。

2）由于施工中加入了大量的溶劑，很容易為一些施工單位提供偷工減料的機會（增加溶劑，稀釋油漆，提高成本）。

3）由于這兩種成分的存在，在現(xiàn)場施工中會出現(xiàn)養(yǎng)護劑配比不當或攪拌不均勻的現(xiàn)象，容易導致養(yǎng)護質(zhì)量差或養(yǎng)護后質(zhì)量不均勻。

4）防腐層采用玻璃布加固，防腐層中含有蠟，影響層間黏合。玻璃纖維在施工過程中產(chǎn)生，容易損傷施工人員的皮膚。一般來說，工人不愿意，而且做得不好。

5 總結(jié)

石油是關(guān)鍵的礦產(chǎn)資源，在經(jīng)濟發(fā)展中有著舉足輕重的地位。中國是一個資源豐富的國家，豐富的石油資源，對中國有著巨大的經(jīng)濟影響力，因此研究石油防腐技術(shù)對整體經(jīng)濟和國家利益有著重大意義。

由上所知，作為一種重要的能源，石油運輸是非常重要的。在輸油管道運輸過程中，為避免管道腐蝕引起的漏油和安全事故，必須做好輸油管道的防腐安全處理，使用有效科學的防腐技術(shù)，保證運輸?shù)陌踩浴?/p>