油气管道泄漏原因分析

王宗裕 肖旭晖

（海洋采油厂维修大队 维修二队，山东 东营257237）

1 油气管道运行情况与使用环境

海洋采油厂集输、外输管道位于黄河三角洲入海口地区,土壤的湿度大,盐碱含量高,属于强腐蚀性土壤,管道的防腐层为沥青。 所使用的外输油气管道分为Φ219mm、Φ377mm 与Φ426mm 三种规格， 平均壁厚为8～10mm，材料多为无缝钢管。 管道平均埋深为1.2～1.5 米，途径浅滩、湿地等环境，沿途交通不便，致使人工巡视困难。 随着运行时间的推移，管道防腐覆盖层会逐渐老化变质，失去保护作用，或者由于土壤应力使管道防腐覆盖层变薄，导致管道腐蚀和泄漏。 此外还可能因为不法分子的盗取和自然灾害或其他事故而损坏。

2 油气管道泄漏原因分析

据维修大队统计并结合相关资料分析，我们发现导致油气管道泄漏或防腐层脱落的原因主要有环境腐蚀、人为破坏和自然灾害三大因素，以下为其成因分析。

2.1 环境腐蚀

管道腐蚀环境主要包括四个方面：土壤、地下水、大气、输送介质。

2.1.1 土壤腐蚀

土壤是由多种无机物、有机物、水和空气组成的极其复杂的不均匀多相体系，土壤的颗粒之间存在着大量的孔隙，孔隙中充满空气和水，盐类溶解在水中，土壤就成为电解质，土壤各处的组成和性能存在差异，透气性条件不一致，氧的渗透率变化幅度很大，形成氧浓差腐蚀。

胜利油田大部分地区位于渤海湾海滨平原，多为近代黄河冲击海相沉积而成，属滨海盐渍土壤，土壤含盐以氯化物为主，一般说来，当土壤含盐量大、透气性好、含水量大、pH 值低和电阻率小时，腐蚀性就大。 另外，土壤里的管道金属表面因土壤结构不均匀以及因金属本身存在的不均匀性还存在微电池腐蚀。 土壤中的硫代硫酸盐、硫氧化细菌等也会对管道产生腐蚀作用。

盐碱地含水质量分数较高，土壤电阻率偏低，该土壤环境对管道的腐蚀性明显增强，需要加强腐蚀控制与防腐检测，发现有防腐层破损点应及时修复和加强阴极保护。海洋采油厂油气外输管道多处于盐碱滩、盐场、湿地等较为恶劣的环境，土壤电阻率多在1Ω·m 以下，属强等腐蚀性土壤环境，这也加剧了管道腐蚀的速度。

2.1.2 地下水腐蚀

地下水的腐蚀性与土壤关系密切，集输管道所处的滩海环境的地下水位高，一般为1～3m，主要致腐因素是含盐量，特别是氯化物的含量，使地下水成为一种促进化学腐蚀和电化学腐蚀的电解液。

2.1.3 大气腐蚀

海洋大气对碳钢的腐蚀大约比内陆腐蚀要强100 倍，主要原因取决于金属表面盐沉积量，且碳钢腐蚀速度和表面盐沉积量在对数坐标上成线性关系。

根据现场失重A3 钢标准试片试验， 采用ISO9223 标准对埕岛海域大气进行分级， 同时根据GB/T15957-1995 大气环境腐蚀性分类标准进行分离，得到以下数据：

表1 离海岸不同距离的碳钢挂片腐蚀速度

由上表得出，距海岸越近，腐蚀速度越强，而且趋势明显。[1]

2.1.4 输送介质腐蚀

我厂集输输送介质包括原油、原油和水的混合物、天然气，主要与设备内部的腐蚀过程有关，下面根据输送介质的不同进行分析：

1）原油输送

原油外输中，主要参杂的腐蚀性杂质有：细菌、二氧化碳、氯化物、硫化氢、氧、有机酸、固体或沉淀物、水和其他含硫的化合物。

原油中硫的总含量与腐蚀之间并没有精确的关系，而主要与参与腐蚀反应的有效硫化物如：H2S、单质硫、硫醇等活性硫及易分解为H2S的硫化物含量有关，活性硫化物含量越高则对输油管道的腐蚀性就越强。

原油中含有SRB、铁细菌、厌氧菌、真菌等多种菌种，这些菌种在合适的环境下可以被激活并生长，对管道构成潜在威胁。

无论是硫化氢腐蚀、细菌腐蚀，还是其他的腐蚀类型，其关键都是水， 所以控制油品含水量就可以有效的控制硫化物对管道的腐蚀危害，应尽可能将原油含水量控制在2‰以下，从而防止内腐蚀的发生。[2]

2）油水混合输送

（1）油水混输时，引起腐蚀的主要因素是水，当含有污水或海水时，会表现出更强的腐蚀性。

（2）介质的流动状态对腐蚀也有密切关系，当介质为湍流时，腐蚀速度最低；当溶液流动为层流时，腐蚀速度明显上升。在实际油水混输过程中，发生的严重腐蚀（甚至穿孔）主要集中在于水相相接触的输油管道的下部分，就是层流状态下高腐蚀速率的结果。

（3）不同油水比对腐蚀的影响，实验表明，原油中含有污水时，腐蚀速度明显增加，而且随污水量的增加而增大，且钢的表面将会出现不均匀的腐蚀。

3）天然气输送

（1）天然气中含有一定的水汽,在一定条件下,天然气中的水汽凝结在管壁形成水膜,硫化氢和二氧化碳等酸性气体溶于水膜中,对管道产生腐蚀。

（2）在气体流速较高时,管道钢遭受冲刷腐蚀也比较严重,由于腐蚀产物被直接冲击的气流带走, 新的金属面不断裸露, 从而加速了腐蚀。

（3） 进入管道输送的天然气通常会含有少量硫化氢和二氧化碳,对管道产生腐蚀。 硫化氢在水中的溶解度较高,引起的主要腐蚀类型有电化学失重腐蚀、氢鼓泡和氢脆、硫化物应力腐蚀破裂等。二氧化碳对钢材的腐蚀主要是天然气中的二氧化碳溶于水生成碳酸而引起电化学腐蚀所致。

2.2 人为盗取、破坏

受到非法高额利润的诱惑， 近年来不法分子破坏石油天然气管道，在油气管网上安装阀门窃油窃气，给采油厂带来了重大损失。盗油盗气阀门位置一般比较隐蔽且流量小于预警值， 监控人员不易察觉，给管道泄漏预警与定位工作带来了很大困难。

人为盗油一般是在管道上按管道弧度用强力胶粘一片钢板，在钢板上焊接球阀，采用带压开孔的方法实现球阀和管道的通孔，通过球阀的开启实现盗油； 另一种方式是在管道上直接焊接带丝头的阀门，焊接后用电钻(手摇钻)开孔，实现和管道的连通。[3]

2.3 自然灾害

突发性的自然灾害，如崩塌、地震、洪水冲刷、风沙等。

［1］翁永基,李相怡,等.盐沉积对埕岛海域大气腐蚀性分级的影响[J].油气储运.

［2］张一玲.原油对输油管道及设备的内腐蚀研究[D].中国石油大学(华东).

［3］刘效国,张文国.管道补漏技术的在采油厂的应用[J].胜利油田海洋采油厂.