楊德渠

摘 要：腐蝕—直是影響油氣管道系統(tǒng)可靠性及使用壽命的關(guān)鍵因素。我國(guó)的地下油氣管道投產(chǎn)1～2年后即發(fā)生腐蝕穿孔的情況已屢見不鮮。這不僅造成因穿孔而引起的油、氣、水泄漏損失，以及由于維修所帶來的材料和人力上的浪費(fèi)，停工停產(chǎn)所造成的損失，而且還可能因?yàn)楦g而引起火災(zāi)。因此，如何防止埋地管道的腐蝕破壞.長(zhǎng)期以來一直是管道工程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。本文較為系統(tǒng)地闡述了油氣管道腐蝕發(fā)生的原因及防護(hù)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：油氣管道 ? 腐蝕 ? ?防護(hù)

目前我國(guó)石油天然氣資源的輸送主要依靠長(zhǎng)距離埋地管道來實(shí)現(xiàn)，管材一般為鋼制管道。埋地后的鋼制管道因受多種原因而遭到腐蝕和破壞。腐蝕會(huì)造成天然氣井油（套）管的斷裂、集輸管線爆破等，破壞正常平穩(wěn)供氣，影響用戶的生產(chǎn)和生活，腐蝕帶來的危害不僅給國(guó)家造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，也威脅工作人員的生命安全。因此，對(duì)天然氣管道中的腐蝕及如何解決腐蝕的問題進(jìn)行研究是非常有要的。

1.石油天然氣管道的腐蝕現(xiàn)狀

石油天然氣管道管道從油氣供應(yīng)點(diǎn)到油氣場(chǎng)所，管道所處環(huán)境變化萬(wàn)化，輸送介質(zhì)中含有腐蝕性的氣體和水.造成了對(duì)輸氣管道的嚴(yán)重腐蝕危害。我國(guó)已建成油氣長(zhǎng)輸管道3萬(wàn)余公里，油氣集輸管道l0萬(wàn)多公里，還有大量城市輸氣管道，其中60%左右的管道因腐蝕、外力損傷和疲勞等原因，已進(jìn)入事故多發(fā)期。同時(shí)城市石油天然氣管道的管線趨向于采用無腐蝕的塑料管，但塑料管承受的工作壓力較低，特別是在低溫條件下，抗拉強(qiáng)度會(huì)大大削弱，易老化變脆，所以還不能用作高、中壓系統(tǒng)的集輸氣管線，尤其是在高寒地區(qū)的集輸管線。因此，管材中鋼管仍會(huì)占有相當(dāng)大的比例。另外，我國(guó)正在建設(shè)和將要建設(shè)大量的油氣輸送管線，未來同樣需要加強(qiáng)完整性管理。因此鋼制管道腐蝕仍是極待解決的問題和攻關(guān)的研究課題。

2.石油天然氣管道的腐蝕原因分析

2.1外防腐層腐蝕原因

埋地管道主要是土壤腐蝕。由于土壤具有多相性和不均勻性，并且具有很多微孔可以滲透水及氣體，因此不同土壤具有不同的腐蝕性。具體腐蝕原因分析如下：（1）防腐層破損后，隨土壤的濕度增加，腐蝕程度增加。防腐層破損后，保溫層吸水，使管體長(zhǎng)期處于水浸之中，管道腐蝕隨土壤含水率增加而增加。（2）防腐層破損后，保溫層結(jié)構(gòu)不同，腐蝕程度不同。從管道穿孔統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，防腐層管在外防腐層破損后，泡沫吸水，聚氨酯親水后產(chǎn)生酸性環(huán)境，加劇了管體的腐蝕速度。（3）雜散電流干擾引起的腐蝕，多發(fā)生于站庫(kù)附近，站內(nèi)管道腐蝕比站外管道嚴(yán)重。分析認(rèn)為站址附近多為高崗地帶，土壤腐蝕因素對(duì)管道影響站內(nèi)、站外基本相同。

2.2壁腐蝕原因

管道的內(nèi)壁腐蝕的主要影響因素有：

（1）輸送介質(zhì)及腐蝕性雜質(zhì)含量：根據(jù)管輸介質(zhì)含有的腐蝕性雜質(zhì)的組分及含量，可以預(yù)測(cè)可能造成的有害影響。

（2）流速：管輸介質(zhì)的流速應(yīng)控制在腐蝕最小范圍，流速的下限應(yīng)使雜質(zhì)懸浮在管輸介質(zhì)中，使管道內(nèi)積存的腐蝕性雜質(zhì)為最少。流速范圍的上限，應(yīng)使磨蝕、沖蝕和汽蝕為最小。

（3）變徑管和盲區(qū)：管子大小頭應(yīng)設(shè)計(jì)成平滑的水力過渡，避免盲法蘭、殘留管段、支管等構(gòu)成的死端，避免形成積聚腐蝕性污物的滯流區(qū)。

（4）脫氧：含氧的管輸介質(zhì)可導(dǎo)致腐蝕，應(yīng)考慮除氧，使氧含量降低到容許水平，并做到避免管輸過程中空氣進(jìn)入管道。

（5）脫水和露點(diǎn)控制：當(dāng)管輸介質(zhì)水含量達(dá)到可導(dǎo)致有害腐蝕時(shí)，應(yīng)考慮預(yù)先脫水，使其水含量降至容許水平。

（6）內(nèi)覆蓋層：內(nèi)覆蓋層要耐蝕，要完整無損，在環(huán)焊縫裸露或覆蓋層缺陷造成的裸露區(qū)部位，會(huì)形成大陰極小陽(yáng)極的不利面積比，從而加速裸露部位的腐蝕穿孔。

2.3微生物腐蝕原因

微生物引起的腐蝕也不可以忽視。微生物對(duì)金屬的腐蝕，早在本世紀(jì)初就已被人們所發(fā)現(xiàn)。這類菌是引起金屬腐蝕的主要微生物。硫酸鹽還原菌屬厭氧菌，能還原硫酸鹽為硫化物，它們利用有機(jī)物為給氫體，在還原硫酸鹽的過程中獲得能量。

3.石油天然氣腐蝕的防護(hù)技術(shù)

3.1涂層防護(hù)

防蝕涂層作為公認(rèn)的防護(hù)方法已廣泛用于埋地管道的腐蝕控制。涂層作為腐蝕控制的第一道防線，其作用是將管體金屬基體與具有腐蝕性的土壤環(huán)境隔離，同時(shí)為附加陰極保護(hù)的實(shí)施提供必要的絕緣條件。此外，管道涂層在涂裝、運(yùn)轉(zhuǎn)裝卸、下溝回填以及投產(chǎn)運(yùn)行后不可避免會(huì)出現(xiàn)缺陷。

3.1.1防蝕涂層

目前用于新建埋地管道的防蝕涂層主要有：復(fù)合涂層和環(huán)氧粉末。煤焦油瓷漆和石油瀝青由于污染環(huán)境目前用的很少，用于老管道修復(fù)主要是纏帶類和液體涂料。

3.1.2復(fù)合涂層

通過簡(jiǎn)單的物理疊合或化學(xué)粘結(jié)將各具特點(diǎn)的單一涂層材料聯(lián)為一體，形成綜合性能良好的多層涂層系統(tǒng)。包括二層聚乙烯/聚丙烯、三層聚乙烯/聚丙烯等。

3.1.3三層聚乙烯/聚丙烯涂層

三層系統(tǒng)是目前常用的復(fù)合涂層，由環(huán)氧粉末底層、粘結(jié)劑中間層和聚烯烴外護(hù)層組成。由于其兼有熔結(jié)環(huán)氧優(yōu)異的防蝕性能、良好的粘結(jié)性與抗陰極剝離性能以及聚烯烴優(yōu)良的機(jī)械性能、絕緣性能及強(qiáng)抗?jié)B透性，從而成為綜合性能優(yōu)異的涂層。三層涂層的主要缺點(diǎn)是施工工藝較復(fù)雜：由于中間膠粘劑和外層聚乙烯均采用擠出工藝，焊縫處易形成空鼓，涂層一旦失去粘結(jié)，將出現(xiàn)層間分離，產(chǎn)生膜下腐蝕。

3.1.4環(huán)氧粉末涂層

環(huán)氧粉末由固態(tài)環(huán)氧樹脂、固化劑及多種助劑經(jīng)混煉、粉碎加工而成，在我國(guó)也得到了推廣應(yīng)用，但主要是作為復(fù)合涂層的底層。熔結(jié)環(huán)氧粉末為一次成膜涂層，具有對(duì)鋼鐵強(qiáng)粘結(jié)、良好的膜完整性、優(yōu)秀的耐陰極剝離性能、耐土壤應(yīng)力、耐磨損、可冷彎等特點(diǎn)，適用于大多數(shù)土壤環(huán)境，但是對(duì)沖擊較為敏感，特別是高溫條件下吸水率較高，因此不適用于濕熱環(huán)境和石方段。

3.1.5液體聚氯脂涂層

液體聚氨酯涂料也經(jīng)常用于管道的涂層修復(fù)，能夠達(dá)到要求的厚度，即1～1.5mm。一般無溶劑產(chǎn)品適合于運(yùn)行溫度高達(dá)80℃的管道。無溶劑聚氨酯涂料的優(yōu)勢(shì)包括，在幾分鐘內(nèi)就可以達(dá)到可觸摸的干度，幾個(gè)小時(shí)可以完全固化：抗磨損和抗土壤應(yīng)力的能力強(qiáng);有非常好的粘結(jié)性，但不如環(huán)氧樹脂的粘結(jié)能力好：對(duì)陰極保護(hù)電流的要求非常低：能抗陰極剝離。

3.2陰極保護(hù)

陰極保護(hù)應(yīng)用于管道始于上世紀(jì)三十年代，到五十年代中期已成為較成熟的防蝕技術(shù)，被世界各國(guó)廣泛采用。在我國(guó)應(yīng)用也已有五十年的歷史。對(duì)于埋地管道陰極保護(hù)是作為附加保護(hù)方式對(duì)涂層破損處的管體金屬提供防蝕保護(hù)的。絕大多數(shù)管道工程采用了外加電流陰極保護(hù)方式，也有部分管道工程或部分管段采取了犧牲陽(yáng)極保護(hù)方式。陰極保護(hù)目前有相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可執(zhí)行，包括設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、施工驗(yàn)收規(guī)范、運(yùn)行維護(hù)規(guī)范及材料標(biāo)準(zhǔn)。

3.3緩蝕劑防護(hù)

緩蝕劑保護(hù)是在腐蝕環(huán)境中，通過添加少量能阻止或減緩金屬腐蝕速度的物質(zhì)以保護(hù)金屬的方法。采用緩蝕劑防腐蝕，由于使用方便、投資少、收效快，因而對(duì)于燃?xì)夤艿赖姆栏泻軓V闊的前景。

4.結(jié)語(yǔ)

石油天然氣在現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中起著重要作用，由于其環(huán)境的復(fù)雜性，在輸送過程中，備受金屬腐蝕問題的困惑，因此，加強(qiáng)對(duì)腐蝕及防腐問題的研究，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。隨著新的材料技術(shù)，特別是新型管材、涂層材料的出現(xiàn)和改進(jìn)，納米技術(shù)及合金技術(shù)，都將為天然氣輸氣管道的防腐技術(shù)帶來新興的發(fā)展。