石油化工企业工艺管道腐蚀及防护

方炯 郑晨 刘磊

摘要：近些年来,随着我国经济的快速发展,我国的石油行业得到了相应的发展,因其产品的重要性而成为经济发展中不可或缺的重要行业之一。目前管道腐蚀是困扰石油化工企业的难题，企业经济成本明显增加，经济损失增加。本文主要对石油化工企业工艺管道腐蚀原因进行探究，并根据相关研究经验提出相应的防护措施。

关键词：石油化工企业、工艺管道、腐蚀、防护

中图分类号：F407文献标识码： A

一、前言

工业发展对能源数量及质量均提出了更高的要求，天然气及石油作为主要的能源，对国民经济的发展有着重要的推动作用。石油及天然气多是通过管道进行传送及运输，管道质量直接影响运输质量及安全。石油管道主要为钢制管道，在地面下铺设，穿越地区、气候、土壤不同，可受到各类因素的腐蚀，然而地下管道出现问题后，难以及时发现，同时维护难度加大，因此导致企业损失较大。对石油化工企业工艺管道腐蚀的原因进行分析，并探讨有效的防护措施有着重要的社会及经济意义。

二、影响石油化工企业工艺管道腐蚀的因素

1、内腐蚀

管道的内腐蚀是由管道输送的介质含有腐蚀性成分引起的。输送的介质不同，腐蚀的因素也就不同。以四川天然气输气管网南干线为例，其输送的天然气含H2S、CO2高，含水量高，粉尘多，导致管道频繁出现穿孔和爆管事故。目前，国内外对CO2或H2S单独作用下腐蚀的研究比较充分，而对H2S、CO2共存体系中，尤其是高温高压条件下多相流动介质中H2S、CO2腐蚀的研究比较少，对于实际工况条件下有针对性的研究就更少，尚无法满足实际防腐应用的需要。中原油田集输管线主要输送高含水原油，含水量一般在76％以上，其产出水矿化度很高，一般为8×104～1.4×105mg/L，最高达3．6×l09mg/L，并且含有大量的CO2、SRB及TGB，pH值为5.5～6.5，管道结垢严重，而且，形成的垢层较疏松；因垢下缺氧，又为厌氧的硫酸盐还原菌繁殖创造了条件。在这些因素的相互作用下，与单一因素相比较，腐蚀作用数倍甚至数十倍地增加。管网的腐蚀主要集中在管线内壁底部，表现为点蚀和坑蚀，严重的呈连片的沟槽状。该集输管线主要以垢下腐蚀为主，CO2、S2-、Cl-以及SRB、TGB是引起管道腐蚀的主要因素，Cl-对腐蚀起着催化和促进作用。管道的内腐蚀不仅是多个外部因素共同作用的结果，而且还与管道本身的材质和制造因素以及管道在运行中的使用应力等有关。

2、外腐蚀

（1）土壤腐蚀

土壤是具有固、液、气三相的毛细管多孔性的胶质体，土壤的空隙被空气和水充满，水中含有一定量的盐使土壤具有离子导电性；土壤物理化学性质的不均匀性和金属材质的电化学不均匀性，构成了埋地管道的电化学腐蚀条件，从而会产生土壤腐蚀。

土壤腐蚀与管道材质、土壤盐分、土壤含水量、土壤含气量、土壤温度有关。除上述因素外，土壤电阻率、土壤氧化还原电位、土壤酸度、土壤微生物、土壤有机质、杂散电流、气候条件都会对金属在土壤中的腐蚀产生不同程度的影响。

（2）杂散电流腐蚀

杂散电流是在地下流动的防护系统设计之外的对金属管道产生腐蚀破坏作用的电流。杂散电流腐蚀包括直流杂散电流腐蚀和交流杂散电流腐蚀。直流杂散电流腐蚀原理与电解腐蚀类似，其破坏区域比较集中，破坏速度比较大，对管道造成的腐蚀作用比自然腐蚀严重得多；交流杂散电流是管道附近高压电力线产生的二次感应交流电叠加在管道腐蚀电化学电池上产生的腐蚀，其腐蚀量较小，但集中腐蚀性强。

3、冲刷腐蚀

对于水底裸管穿越，或者由于河流对河床的冲刷和下切作用，导致穿越段管道裸露在河流中时，会产生冲刷腐蚀。它与流体力学密切相关，当流速较低时，腐蚀性产物积聚在管道表面，形成蚀坑，导致穿孔发生。当流速较高时，由于腐蚀产物及时剥离，蚀坑反而难以形成，但是此时冲刷和腐蚀存在明显的协同加强作用，一方面加速管道的腐蚀性反应物进入管壁内，另一方面加速管壁的腐蚀产物向原油中扩散。

三、埋地管道的腐蚀检测

1、内腐蚀检测技术

管道发生腐蚀后，通常表现为管道的管壁变薄，出现局部的凹坑和麻点。管道内腐蚀检测技术主要是针对管壁的变化来进行测量和分析的。在没有开挖的情况下进行的管道内腐蚀检测，一般采用漏磁通法、超声波法、涡流检测法、激光检测法和电视测量法等。其中，激光检测法和电视测量法需和其他方法配合，才能得出有效准确的腐蚀数据。而涡流检测法虽然可适用于多种黑色金属和有色金属，例如探测蚀孔、裂纹、全面腐蚀和局部腐蚀，但涡流对于铁磁材料的穿透力很弱，只能用来检查表面腐蚀。而且，如果在金属表面的腐蚀产物中有磁性垢层或存在磁性氧化物，就可能给测量结果带来误差。另外，由于涡流法的检测结果与被测金属的电导率有密切关系，为了提高测量精度，还要求被测体系最好保持恒温。所以，现在国内外使用较为广泛的管道腐蚀检测方法是漏磁法和超声波检测法。

漏磁法腐蚀检测具有以下特点：

(1)受管道几何形状和缺陷形状的影响；

(2)受管径和壁厚以及被检测管道材质的影响；

(3)信号大小与缺陷之间缺乏准确的对应关系，检测精度受到限制；

(4)如采用线圈式传感器，检测结果受速度的影响；

(5)可以用于不同介质，受介质内杂质影响不大，适应性强；

(6)耗电量低，结构简单；

(7)能测到很深的缺陷直至穿孔。

超声波法腐蚀检测具有以下特点：

(1)受输送介质限制，难以用于气管道检测；

(2)存在检测盲区，无法检测到即将穿孔的缺陷；

(3)对管壁表面平整度要求高，检测结果受管内杂质特别是蜡层影响大；

(4)每个探头要提供高频、高压脉冲，因此耗电量比漏磁法大；

(5)检测精度高，在其可测的厚度范围内可达±O.1mm；

(6)可得到定量的检测结果，可直接分辨内、外腐蚀；

(7)不同的管道材质对检测结果基本无影响。

2、外腐蚀检测技术

埋地钢质管道的外腐蚀保护一般由绝缘层和阴极保护组成的防护系统来承担。通过对阴极保护参数的检测，可以判断管道防护层的损坏程度，从而得到管道受腐蚀的情况。基于这一原理研究出的方法，其检测参数大都是管／地电位的测量和管内电流的测量。

国内外现有的外覆盖层检测方法有6种，即Pearson检测法、交流电流衰减法、直流电位梯度法(DCVG)、管中电流电压法(也称直流电流电压法)、变频一选频法、密间隔电位法(CIPS)。其中，Pearson检测法、交流电流衰减法、直流电位梯度法主要用于检测外覆盖层破损点；管中电流电压法、变频一选频法主要用于检测外覆盖层绝缘电阻；密间隔电位法通过检测管道保护电位来间接评价外覆盖层状况。这6种方法都通过向管道施加额定交/直流电信号，或借助管道的阴保电信号，并在管道正上方检测信号的变化情况，进而分析评判管道外覆盖层的状况。

四、石油化工企业工艺管道防腐蚀对策

1、表层涂层防护措施

目前地下管道防腐蚀最有效、使用最为普遍方法有涂层防护法。作为管道防腐蚀的第一道防线，管道表面涂层能够分裂管道与腐蚀性较强的土壤环境，同时，涂层能够有效保护阴极，在预防管道腐蚀中有着重要作用。

2、阴极防护措施

阴极防护主要是针对涂层破损的管道，是管道保护的另外一种附加保护方式，同时阴极保护能够用于保护涂层破损部位的金属。目前国内外多数建筑工程中，电流阴极保护均有广泛使用，部分工程为实现阴极保护，甚至以牺牲阳性保护为方式。随着工业技术的发展及成熟，阴极保护技术逐渐成熟，行业标准逐渐明确，主要包括运行规范、材料标准、施工标准及设计标准等。阴极保护管道腐蚀的施工难度较小，安装工作量较小，同时在施工时，管道周围金属构筑物基本不会受到影响，能够减少损害，因此使用价值较为显著。

3、防蚀涂层

目前管道防腐蚀主要涂层为环氧粉末及符合涂层，主要用于铺设及新修建管道中，煤焦没瓷漆、石油沥青等较为传统的防腐蚀涂层在实际施工中基本被取代，而管道腐蚀后期维护工作中主要采用液体及缠带式涂料。相较传统涂层，有机涂层金属表面附着性较好高，同时阴极剥离、抗阴极屏蔽能力较强，耐土壤及抗弯曲性能良好。然而不同的有机涂层存在一定的缺陷，如熔结环氧粉末涂层的防水性较差，容易对机械造成损伤，同时现场修补具有较大难度，价格较为昂贵，因此在使用中存在熔结环氧/挤塑聚乙烯结构防护层造价较高问题，同时对于管道补口及弯头等异性管道中使用效果较差，在焊缝处使用时，管体之间可能存在空隙，防蚀效果较差。

4、杂散电流排流保护

管道与高压输电线路近距离平行时，电气化铁路、高压输电线会对管道造成干扰，加强管道的腐蚀进度。在输油气管道选择路由时，应避开地下杂散电流干扰大的区域。管道因地下杂散电流干扰阴极保护时，应采取排流措施，依据被干扰管道阳极区有无正负极性交变采用不同的排流方式。

五、结束语

总之，地下管道作为石油化工企业发展的重要支持，其完好程度直接影响企业输送安全，因此相关工作人员要加强分析工艺管道腐蚀的主要因素，并对其有效的防护措施进行探讨。除土壤等外界不可抗因素外，管道材质、制作工艺等均为可控因素，因此在材料的选择中，尽量选择抗腐蚀性良好、做工精细的材料，从而减少工艺管道的腐蚀现象，减少材料损耗；同时要采用有效的防护措施，进而提高管道有效性，促进企业的长久发展。

参考文献：

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[4] 王通 李一浩 李宏伟：《埋地管道防腐保温层组合检测技术分析》，《管道技术与设备》， 2011年02期