宋成功

（中石化華北油氣分公司采油氣工程服務(wù)中心，山西 晉中 030600）

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的不斷發(fā)展，我國當(dāng)前對于各種能源資源的需求量不斷提高。在各種各樣的能源資源當(dāng)中，人們對于石油資源的需求尤其顯著。石油資源越來越成為當(dāng)今時代人們必不可缺的重要能源資源。而運輸石油資源主要通過使用管道進(jìn)行運輸，因此，在石油管道的建設(shè)和運輸過程中出現(xiàn)的各種問題，一般情況下，石油化工管道會經(jīng)常性不可避免地出現(xiàn)各種被腐蝕問題，這就更加提高人們對此的重視程度。為了保障石油化工管道的安全質(zhì)量問題，應(yīng)當(dāng)明確石油管道的作用和地位，查明其被腐蝕的原因，并有針對性地制定解決措施。

1.石油管道的作用和地位

在當(dāng)今運輸方式上，石油管道運輸占有重要地位。正是由于當(dāng)今石油管道技術(shù)的成熟，才方便了人們對于能源資源的需求和利用。石油管道是向人們運輸石油資源的主要方式，它主要具有三個重要作用：一是運輸成本低。石油管道輸送的載體是管道本身，具有較強的經(jīng)濟(jì)性，其建設(shè)和運輸過程當(dāng)中受其他因素影響較小，因此成本較低。且它在運輸過程當(dāng)中極易實現(xiàn)自動化，相關(guān)運營人員少，成本低。二是占地少、建設(shè)快。在石油管道的建設(shè)當(dāng)中，通常只會每千米臨時占用土地1.8 萬平方米左右，相比其他運輸方式的永久占地面積少了0.2 萬平方米左右。主要優(yōu)勢表現(xiàn)在：在竣工之后，依舊能夠使用土地面積的概率高達(dá)99%。且石油管道，僅僅可埋藏于土地之下，還可深藏于海底與江河之下。此外，據(jù)研究表明，石油管道的建設(shè)周期比其他運輸方式的建設(shè)周期短了至少30%，因此具備建設(shè)速度快的特性。三是運輸量大。拿鐵路和石油管道這兩種運輸方式進(jìn)行比較，一條管徑為720mm 的石油管道，每年可一次性地運輸將近2000 萬噸的石油，且運輸速度極快。而鐵路油罐車的容量是2000 噸，且需要來回兩趟跑。相比之下，可見石油管道的運輸量之大，且運輸之便利。因此，石油管道對于人們的生活以及社會的發(fā)展具有重要的作用，是當(dāng)代不可或缺的重要運輸渠道之一。

2.石油管道使用中存在的問題

石油管道在使用過程中，最常見的安全隱患就是泄露問題。這就與管道本身的建設(shè)材料以及其建設(shè)過程中的規(guī)范程度存在一定的關(guān)系。據(jù)調(diào)查顯示，一些為了牟取暴利的石油管道建設(shè)單位，通常會在管道本身的建設(shè)材料當(dāng)中，為了降低成本而選擇一些不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)材料投入管道建設(shè)當(dāng)中去。由此影響了石油管道運輸?shù)陌踩裕遗c石油泄露風(fēng)險，存在一定的關(guān)系。另一方面，也存在一些石油管道運輸單位不按國家要求進(jìn)行施工人員的選舉和培訓(xùn)，施工人員是石油管道，施工過程中的直接影響因素。石油管道在被腐蝕之后，管道本身的抗壓能力就會下降，在日積月累的腐蝕之下，管道本身就會出現(xiàn)裂縫，造成石油泄漏。

3.石油管道被腐蝕的原因

針對石油管道被腐蝕這種現(xiàn)象，本文找出了主要四類管道被腐蝕最常見的四種原因：化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、金屬材料不均勻性腐蝕以及微生物的腐蝕。

一是化學(xué)腐蝕是石油管道被腐蝕的主要表現(xiàn)之一。通常在具備高溫的條件下，管道內(nèi)極其容易出現(xiàn)氧化反應(yīng)，也可能出現(xiàn)脫碳問題。那是因為石油管道內(nèi)部通常是由鋼材這種重要材料制作成，這就不可避免地增添了管道里面的活躍金屬。而石油在管道內(nèi)流動的時候，就會與這些活躍金屬接觸，管道內(nèi)的硫化物就會與活躍金屬產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而對管道本身產(chǎn)生腐蝕作用。二是電化學(xué)腐蝕。所謂的電化學(xué)腐蝕，顧名思義就是指電化學(xué)反應(yīng)引起的石油化工管道遭受腐蝕。而造成電化學(xué)反應(yīng)就是指是管道材料中的金屬與電解質(zhì)在接觸之后產(chǎn)生了反應(yīng)而造成的結(jié)果。而這種電化學(xué)腐蝕，簡單來說就是人們?nèi)粘Ｉ钪兴f的“生銹”，其反應(yīng)條件需要有金屬和水。而管道本身就有金屬制作而成，因此它的內(nèi)部表面有一定的吸水能力。每當(dāng)遇到潮濕的天氣時，管道內(nèi)部的表面就會被吸滿一層薄薄的水膜。在水與金屬的長期接觸下，產(chǎn)生了電化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生紅褐色的鐵銹。深入來講，正是由于金屬中的鐵元素電解之后變?yōu)榱擞须x子的鐵離子，鐵離子與水膜反應(yīng)產(chǎn)生了氧化反應(yīng)，就出現(xiàn)了“生銹”這種情況。在日積月累的電化學(xué)腐蝕之后，管道本身的材質(zhì)就會慢慢被腐蝕。三是金屬材料不均勻性腐蝕。石油管道本身存在的金屬材料不均勻的情況也會造成管道被腐蝕的結(jié)果。由于管道自身的質(zhì)量問題造成管道中金屬材料不均勻，或者是舊管道與新管道銜接，以及石油管道在改造之后出現(xiàn)的不均勻金屬性質(zhì)，都可能會出現(xiàn)金屬材料不均勻問題，都極易造成管道腐蝕。這是由于管道之間的組織成分出現(xiàn)各種差異，進(jìn)而產(chǎn)生了電位差，從而造成了管道腐蝕的結(jié)果。四是微生物的腐蝕，這是石油管道腐蝕現(xiàn)象的常見表現(xiàn)之一。石油化工管道腐蝕分為外部腐蝕和內(nèi)部腐蝕，管道外部的腐蝕就是因為微生物通常會在管道上大量聚集和活動而造成的。根據(jù)實驗結(jié)果表明，石油化工管道外部的腐蝕是由于微生物活動造成的結(jié)果占30%左右。不管石油化工管道是屬于地上還是地下，其受微生物的腐蝕結(jié)果都不會變。被深埋于地下的石油管道，也不可避免地會遭到土壤中微生物的腐蝕。而土壤中的微生物通常是相對分散活動的，這就會造成石油管道外部出現(xiàn)點狀形式的腐蝕現(xiàn)象。

4.石油管道化工防腐安全技術(shù)

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的時代條件下，石油管道化工防腐的安全技術(shù)得到更好的落實。當(dāng)前的石油管道化工防腐技術(shù)主要分為三種類型：緩蝕劑防腐技術(shù)、陰極保護(hù)技術(shù)以及涂層防腐技術(shù)。

緩蝕劑防腐技術(shù)通常會被運用到一些相對較短工程的石油管道防腐工程當(dāng)中去。因為這種防腐劑是有針對性的防腐劑，它對石油運輸管道中的材料有一定的要求。這種緩蝕劑一般情況下是要單一地加入到運輸管道當(dāng)中，如果與其他防腐劑相混合就會出現(xiàn)不必要的麻煩和問題。一旦管道內(nèi)部出現(xiàn)問題，后期對管道進(jìn)行維修又需要更大的時間與金錢。通常情況下，在工程較長的石油管道運輸過程中，管道采用的材料大部分都是不相同的，如果使用這種單一的緩蝕劑防腐難以達(dá)到很好的防腐效果。陰極保護(hù)技術(shù)主要針對于提前防止電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)。這種技術(shù)被普遍運用到管道防腐工程中。所謂的陰極保護(hù)技術(shù)主要是指通過強制電流，有選擇性地選出活躍性金屬優(yōu)先產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而達(dá)到預(yù)防電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象出現(xiàn)的一種預(yù)防性技術(shù)。如果在管道運輸?shù)倪^程當(dāng)中出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，這些活躍性金屬就能夠得到優(yōu)先權(quán)產(chǎn)生反應(yīng)，從而達(dá)到保護(hù)陰極金屬的作用。當(dāng)陰極金屬得到保護(hù)之后，就可以防止石油化工管道內(nèi)產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕反應(yīng)。需要注意的是，陰極保護(hù)技術(shù)也需要與之相匹配的陽極系統(tǒng)作為輔助，且陰陽兩極的壽命應(yīng)當(dāng)相匹配，并且要及時對陽極系統(tǒng)進(jìn)行更新和優(yōu)化，這樣才能更好地實現(xiàn)陰極保護(hù)技術(shù)對電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象的預(yù)防效果。涂層防腐技術(shù)主要分為三種性質(zhì)的涂層防腐劑：無機(jī)非金屬防腐、3 PE涂層防腐以及無溶劑環(huán)氧涂層防腐技術(shù)。一是無機(jī)非金屬防腐。當(dāng)前的無機(jī)非金屬防腐是目前為止應(yīng)用率最高的涂層防腐技術(shù)。他擁有極強的抗防腐能力，以及較高的抗高溫和抗氧化的能力。一般情況下可以還可分為搪瓷涂層、玻璃涂層和陶瓷涂層等，相比于玻璃涂層，搪瓷涂層是無機(jī)非金屬涂層防腐劑中抗腐蝕能力更勝一籌。因此，在由鋼材制成的石油化工管道上，經(jīng)常使用搪瓷涂層進(jìn)行防腐。而玻璃涂層相比于搪瓷涂層，有著更強的密閉性和抗磨性。因此，石油化工管道的內(nèi)部通常會徒有玻璃涂層進(jìn)行防腐。最后的陶瓷涂層相比前兩者，在石油管道上的應(yīng)用相對較少。它由極其穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)構(gòu)成，主要廣泛應(yīng)用在一些相對高溫惡劣的環(huán)境下。如圖1。二是3PE 涂層防腐?，F(xiàn)階段的3 PE 涂層防腐材料，仍在技術(shù)人員的大力研究下不斷發(fā)展和成熟，且擁有長遠(yuǎn)的前景。它作為一種新型復(fù)合型材料，其表層主要由聚乙烯復(fù)合材料制作而成，里層主要由接環(huán)氧粉末黏滯而成。當(dāng)前推出的耐高溫?zé)釃姴Ａ繉拥? PE 防腐技術(shù)可以涂抹到石油化工管道的外部，從而更好地實現(xiàn)其防腐能力。三是無溶劑環(huán)氧涂層防腐。吳溶劑環(huán)氧涂層防腐材料通常涂抹于石油化工管道的內(nèi)部。該防腐材料在實踐中表現(xiàn)出較強的化學(xué)反應(yīng)能力，能與石油內(nèi)的一些雜質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，從而減少和避免了管道內(nèi)部的腐蝕現(xiàn)象出現(xiàn)，這種特性一方面促進(jìn)管道內(nèi)部安全性的提升，另一方面又能夠在一定程度上減少石油雜質(zhì)，提升石油質(zhì)量，是石油管道防腐技術(shù)的優(yōu)秀成果之一。

圖1 膠帶表面溫度－時間曲線圖

5.結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷推動，石油管道、化工防腐的安全技術(shù)也變得越來越重要，我們會在未來的發(fā)展道路上，讓更多的技術(shù)蓬勃發(fā)展為我國的經(jīng)濟(jì)提供充足的動力。綜上所述，石油管道化工防腐安全技術(shù)是管道輸送過程中重要的保護(hù)傘。針對本文提出的石油管道過程中的問題，管道腐蝕原因以及幾種相關(guān)防腐技術(shù)成果，石油化工企業(yè)需要有針對性地選擇適合的方針與策略進(jìn)行維護(hù)。只有從實踐出發(fā)，掌握合適的防腐技術(shù)，才能夠促進(jìn)管道運輸業(yè)的完善和發(fā)展，從而達(dá)到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益的共同發(fā)展。