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摘 要：油气管道作为最安全经济的输送石油、天然气的介质,被许多国家广泛应用.管道的腐蚀问题是严重影响管道系统的可靠性和使用寿命的主要因素.我国油气管道防腐技术的应用愈来愈广泛,技术水平愈来愈高,但与发达国家相比,还有很大的差距.本文着重讨论了油气管道腐蚀产生的机理及原因,以及近年我国油气管道防腐技术的应用与展望.
关 键 词：防腐技术油气管道技术应用
一、管道腐蚀产生的机理及原因
1.化学腐蚀
化学腐蚀是指金属表面与非电介质直接发生纯化学作用而引起的破坏.其特点为在一定条件下,非电解质中的氧化剂与金属表面的原子相互作用而形成腐蚀产物,腐蚀过程中电子在金属与氧化剂之间直接传递,没有电流产生.通常金属在常温和干燥的空气里并不腐蚀,但在高温下很容易被氧化,生成一层氧化膜（FeO,Fe2O3,Fe3O4）,同时还会发生脱碳现象.
2.电化学腐蚀
电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质发生电化学作用而产生的破坏,其特点在于电化学腐蚀历程可分为两个相对独立并可同时进行的过程.管道腐蚀中电化学腐蚀是最普遍、最常见的.
2.1原电池腐蚀
原电池腐蚀指金属在具有离子导电性的环境介质（电解质溶液）中形成原电池而发生的腐蚀.因为在金属表面上分布着很多杂质,当它与电解质溶液接触时,每一颗杂质对金属本身来说都可能成为阴极或阳极,所以整个表面就必然会有很多微小的阴极和阳极同时存在,形成很多的原电池.一般地说,置于电解质溶液中的金属表面上可能存在着无数个这样的腐蚀原电池作用区.金属表面各个部位点的电极电位都可能存在着或大或小的差异,它们彼此都可能构成原电池中的阴极和阳极.新旧管线连接、不同金属成分连接、由于在施工过程中受碰撞、表面划痕和刮痕等影响,使埋地管线的防腐层破损而露出金属表面、金属物理状态不均匀、金属表面有差异、有氧浓度差时都可形成原电池腐蚀.
2.2电解池腐蚀
指外界的杂散电流使处在电解质溶液中的金属发生电解而形成的腐蚀.当管道铺设在电气铁路、高压线附近时,就会发生杂散电流腐蚀.多数情况下,大地被作为电流的回路.在寻求电阻最小的回路时,电流常常偏离其直接通道,而以地下管道等作为旁路.由于是在非指定回路上流动的电流,所以称作“杂散电流”.管道上杂散电流流入的部分为阴极,得到保护,电流流出的部位为阳极,受到腐蚀.其干扰范围大,腐蚀速度快,且受多种因素的影响,防护难度较大.
3.细菌腐蚀
当土壤中含有硫酸盐时在缺氧条件下硫酸盐还原菌（SRB）就会迅速活动起来,它们利用金属表面的有机物作为碳源,并利用细菌生物膜内产生的氢,将硫酸盐还原成硫化物,从氧化还原反应中获得生存的能量.硫酸还原菌的代谢产物不仅可促进阳极去极化作用,使腐蚀不断进行,而且它的电位比铁还低,又形成新的腐蚀电池.
二、油气管道防腐技术的应用
1.近年我国油气管道防腐技术应用现状
1.1防腐层与阴极保护及其他技术联合应用
阴极保护和防护涂层的联合应用是埋地防腐防护材料普遍采用的一项技术,己在国内数万公里管道上应用,并取得了显著效果、阴极保护作为与涂敷技术相配套的方法,是一种行之有效的电化学保护手段,是基于电化学腐蚀原理而发展出来的一种电化学保护技术.早在19世纪60年代,国内就开展了管道牺牲阳极阴极保护试验,80年代始对地埋金属管道进行交流干扰影响及防护研究.90年代至今,腐蚀与防护学科进入了工程应用开发研究阶段,特大工程均广泛采用阴极保护技术.
1.2油气管道内壁腐蚀控制技术
输气管道因天然气中含有H2S、CO2和水等腐蚀性介质,均存在腐蚀问题、特别是在积水管路地段,管道开裂事故时有发生.西南油气田分公司开发了新型的管道缓蚀剂,并开展了检测评价工作,在管网上建立了在线监测系统,有效地抑制了天然气管道内壁的腐蚀.生产的GP―1型缓蚀剂己在多处内腐蚀较严重的地段使用,取得了良好的效果,目前该产品已进入国际市场,用于苏丹的GNPOC油气田.
2.我国油气管道防腐技术应用中应注意的问题
2.1注意材料的选择
管道自身的选择,要考虑管道具有足够的强度和良好的焊接性及韧性,对防腐层的要求应包括：电绝缘性好、粘合力强、透气性和渗水性低、耐土壤腐蚀性强、机械强度及耐土壤应力性好等.不同的涂层防腐材料具有不同的特点,它们各自适应不同的土壤条件、施工环境、运行条件.选材时考虑如下因素：
2.1.1土壤腐蚀性、周围介质的物理化学性质、温度、环境与施工条件等,如沼泽、水网地带,选择煤焦油瓷器、E等具有良好憎水性、抗水性的材料；热输管线选择FBE等具有较强耐温性能的材料；
2.1.2根据施工条件进行选择,山地施工防腐层容易受到硫碰,应选择抗冲击性好的E；在管沟回填土或细沙缺少时,砾石、戈壁地段宜用抗咯能力强的FBE；
2.1.3根据经济性原则选择材料,由于各种材料有其自身的防腐寿命,应综合考虑管道的预期使用寿命和工程费用,工程费用时一个切实的制约因素；不仅要考虑一次性投入,还应考虑运行维护成本；
2.2加强管道工程的质量检测
建立管道腐蚀防护质量评估体系,对于及时掌握有关地质、环境条件,有机涂层的防腐性能以及工程质量具有重要的作用、这些检测评估中,包括工程设计时的土坡状况、防腐涂层的各种电化学指标以及腐蚀情况的定期监测等、同时应注意对阴极保护状况应及时作出评估,这对及时掌握腐蚀发生情况大有帮助、近年来多有采用数学方法对管道工程的进行评价的报道,根据许多参数都有不确定性的特点,将防腐层的外观质量、防腐层厚度和防腐层的漏电性能等作为评价因素,建立了数学模型,充分考虑各影响因素以及它们的权重,作出合理的评价.
三、管道防腐技术展望
随着我国能源政策的调整,长输管线的建设在我国很快就会形成,防腐技术会呈现出新的需求.
1.由于地方财政、认识水平等多方面因素的影响,价格昂贵的防腐蚀涂料的应用必然受到局限,而综合性能好、成本低廉、使用方便、易于推广的防腐蚀新材料和新工艺将在主管道或支管道上受到欢迎,急需加强在这方面的研究开发工作.
2.在国内管道建设上往往存在以涂层防腐为主、阴极保护为辅的现象,甚至有些没
有采取阴极保护技术.随着人们对阴极保护作用的认识,在加上阴极保护技术的逐渐完善,势必会出现两者并重的新局面,从而大大提高管道的运行寿命.
3.随着我国工程项目建设监理制的逐步开展和完善,把工程监理引入管道防腐设计、原材料供应及施工招标、施工过程等阶段,将有助于优化方案设计,减少甚至避免设计失误,确保防腐工程的质量.