石油管道化工防腐的安全技术探究

宋成功

（中石化华北油气分公司采油气工程服务中心，山西 晋中 030600）

随着我国经济社会的不断发展，我国当前对于各种能源资源的需求量不断提高。在各种各样的能源资源当中，人们对于石油资源的需求尤其显著。石油资源越来越成为当今时代人们必不可缺的重要能源资源。而运输石油资源主要通过使用管道进行运输，因此，在石油管道的建设和运输过程中出现的各种问题，一般情况下，石油化工管道会经常性不可避免地出现各种被腐蚀问题，这就更加提高人们对此的重视程度。为了保障石油化工管道的安全质量问题，应当明确石油管道的作用和地位，查明其被腐蚀的原因，并有针对性地制定解决措施。

1.石油管道的作用和地位

在当今运输方式上，石油管道运输占有重要地位。正是由于当今石油管道技术的成熟，才方便了人们对于能源资源的需求和利用。石油管道是向人们运输石油资源的主要方式，它主要具有三个重要作用：一是运输成本低。石油管道输送的载体是管道本身，具有较强的经济性，其建设和运输过程当中受其他因素影响较小，因此成本较低。且它在运输过程当中极易实现自动化，相关运营人员少，成本低。二是占地少、建设快。在石油管道的建设当中，通常只会每千米临时占用土地1.8 万平方米左右，相比其他运输方式的永久占地面积少了0.2 万平方米左右。主要优势表现在：在竣工之后，依旧能够使用土地面积的概率高达99%。且石油管道，仅仅可埋藏于土地之下，还可深藏于海底与江河之下。此外，据研究表明，石油管道的建设周期比其他运输方式的建设周期短了至少30%，因此具备建设速度快的特性。三是运输量大。拿铁路和石油管道这两种运输方式进行比较，一条管径为720mm 的石油管道，每年可一次性地运输将近2000 万吨的石油，且运输速度极快。而铁路油罐车的容量是2000 吨，且需要来回两趟跑。相比之下，可见石油管道的运输量之大，且运输之便利。因此，石油管道对于人们的生活以及社会的发展具有重要的作用，是当代不可或缺的重要运输渠道之一。

2.石油管道使用中存在的问题

石油管道在使用过程中，最常见的安全隐患就是泄露问题。这就与管道本身的建设材料以及其建设过程中的规范程度存在一定的关系。据调查显示，一些为了牟取暴利的石油管道建设单位，通常会在管道本身的建设材料当中，为了降低成本而选择一些不符合国家标准的建设材料投入管道建设当中去。由此影响了石油管道运输的安全性，且与石油泄露风险，存在一定的关系。另一方面，也存在一些石油管道运输单位不按国家要求进行施工人员的选举和培训，施工人员是石油管道，施工过程中的直接影响因素。石油管道在被腐蚀之后，管道本身的抗压能力就会下降，在日积月累的腐蚀之下，管道本身就会出现裂缝，造成石油泄漏。

3.石油管道被腐蚀的原因

针对石油管道被腐蚀这种现象，本文找出了主要四类管道被腐蚀最常见的四种原因：化学腐蚀、电化学腐蚀、金属材料不均匀性腐蚀以及微生物的腐蚀。

一是化学腐蚀是石油管道被腐蚀的主要表现之一。通常在具备高温的条件下，管道内极其容易出现氧化反应，也可能出现脱碳问题。那是因为石油管道内部通常是由钢材这种重要材料制作成，这就不可避免地增添了管道里面的活跃金属。而石油在管道内流动的时候，就会与这些活跃金属接触，管道内的硫化物就会与活跃金属产生化学反应，从而对管道本身产生腐蚀作用。二是电化学腐蚀。所谓的电化学腐蚀，顾名思义就是指电化学反应引起的石油化工管道遭受腐蚀。而造成电化学反应就是指是管道材料中的金属与电解质在接触之后产生了反应而造成的结果。而这种电化学腐蚀，简单来说就是人们日常生活中所说的“生锈”，其反应条件需要有金属和水。而管道本身就有金属制作而成，因此它的内部表面有一定的吸水能力。每当遇到潮湿的天气时，管道内部的表面就会被吸满一层薄薄的水膜。在水与金属的长期接触下，产生了电化学反应，从而产生红褐色的铁锈。深入来讲，正是由于金属中的铁元素电解之后变为了有离子的铁离子，铁离子与水膜反应产生了氧化反应，就出现了“生锈”这种情况。在日积月累的电化学腐蚀之后，管道本身的材质就会慢慢被腐蚀。三是金属材料不均匀性腐蚀。石油管道本身存在的金属材料不均匀的情况也会造成管道被腐蚀的结果。由于管道自身的质量问题造成管道中金属材料不均匀，或者是旧管道与新管道衔接，以及石油管道在改造之后出现的不均匀金属性质，都可能会出现金属材料不均匀问题，都极易造成管道腐蚀。这是由于管道之间的组织成分出现各种差异，进而产生了电位差，从而造成了管道腐蚀的结果。四是微生物的腐蚀，这是石油管道腐蚀现象的常见表现之一。石油化工管道腐蚀分为外部腐蚀和内部腐蚀，管道外部的腐蚀就是因为微生物通常会在管道上大量聚集和活动而造成的。根据实验结果表明，石油化工管道外部的腐蚀是由于微生物活动造成的结果占30%左右。不管石油化工管道是属于地上还是地下，其受微生物的腐蚀结果都不会变。被深埋于地下的石油管道，也不可避免地会遭到土壤中微生物的腐蚀。而土壤中的微生物通常是相对分散活动的，这就会造成石油管道外部出现点状形式的腐蚀现象。

4.石油管道化工防腐安全技术

在科学技术不断发展的时代条件下，石油管道化工防腐的安全技术得到更好的落实。当前的石油管道化工防腐技术主要分为三种类型：缓蚀剂防腐技术、阴极保护技术以及涂层防腐技术。

缓蚀剂防腐技术通常会被运用到一些相对较短工程的石油管道防腐工程当中去。因为这种防腐剂是有针对性的防腐剂，它对石油运输管道中的材料有一定的要求。这种缓蚀剂一般情况下是要单一地加入到运输管道当中，如果与其他防腐剂相混合就会出现不必要的麻烦和问题。一旦管道内部出现问题，后期对管道进行维修又需要更大的时间与金钱。通常情况下，在工程较长的石油管道运输过程中，管道采用的材料大部分都是不相同的，如果使用这种单一的缓蚀剂防腐难以达到很好的防腐效果。阴极保护技术主要针对于提前防止电化学腐蚀现象的出现。这种技术被普遍运用到管道防腐工程中。所谓的阴极保护技术主要是指通过强制电流，有选择性地选出活跃性金属优先产生化学反应，从而达到预防电化学腐蚀现象出现的一种预防性技术。如果在管道运输的过程当中出现化学反应，这些活跃性金属就能够得到优先权产生反应，从而达到保护阴极金属的作用。当阴极金属得到保护之后，就可以防止石油化工管道内产生的电化学腐蚀反应。需要注意的是，阴极保护技术也需要与之相匹配的阳极系统作为辅助，且阴阳两极的寿命应当相匹配，并且要及时对阳极系统进行更新和优化，这样才能更好地实现阴极保护技术对电化学腐蚀现象的预防效果。涂层防腐技术主要分为三种性质的涂层防腐剂：无机非金属防腐、3 PE涂层防腐以及无溶剂环氧涂层防腐技术。一是无机非金属防腐。当前的无机非金属防腐是目前为止应用率最高的涂层防腐技术。他拥有极强的抗防腐能力，以及较高的抗高温和抗氧化的能力。一般情况下可以还可分为搪瓷涂层、玻璃涂层和陶瓷涂层等，相比于玻璃涂层，搪瓷涂层是无机非金属涂层防腐剂中抗腐蚀能力更胜一筹。因此，在由钢材制成的石油化工管道上，经常使用搪瓷涂层进行防腐。而玻璃涂层相比于搪瓷涂层，有着更强的密闭性和抗磨性。因此，石油化工管道的内部通常会徒有玻璃涂层进行防腐。最后的陶瓷涂层相比前两者，在石油管道上的应用相对较少。它由极其稳定的化学性质构成，主要广泛应用在一些相对高温恶劣的环境下。如图1。二是3PE 涂层防腐。现阶段的3 PE 涂层防腐材料，仍在技术人员的大力研究下不断发展和成熟，且拥有长远的前景。它作为一种新型复合型材料，其表层主要由聚乙烯复合材料制作而成，里层主要由接环氧粉末黏滞而成。当前推出的耐高温热喷玻璃涂层的3 PE 防腐技术可以涂抹到石油化工管道的外部，从而更好地实现其防腐能力。三是无溶剂环氧涂层防腐。吴溶剂环氧涂层防腐材料通常涂抹于石油化工管道的内部。该防腐材料在实践中表现出较强的化学反应能力，能与石油内的一些杂质产生反应，从而减少和避免了管道内部的腐蚀现象出现，这种特性一方面促进管道内部安全性的提升，另一方面又能够在一定程度上减少石油杂质，提升石油质量，是石油管道防腐技术的优秀成果之一。

图1 胶带表面温度－时间曲线图

5.结语

随着我国经济建设的不断推动，石油管道、化工防腐的安全技术也变得越来越重要，我们会在未来的发展道路上，让更多的技术蓬勃发展为我国的经济提供充足的动力。综上所述，石油管道化工防腐安全技术是管道输送过程中重要的保护伞。针对本文提出的石油管道过程中的问题，管道腐蚀原因以及几种相关防腐技术成果，石油化工企业需要有针对性地选择适合的方针与策略进行维护。只有从实践出发，掌握合适的防腐技术，才能够促进管道运输业的完善和发展，从而达到企业的经济效益与社会效益的共同发展。