联合站管道腐蚀规律及防护措施探析

朱 英

（大庆油田有限责任公司第四采油厂第四油矿，黑龙江 大庆 163511）

0 引言

石油联合站是整个石油资源运输体系中的核心部分，本身是经过特殊技术保护的石油运输线路，与普通石油管线相比，联合站的运输能力远远超出常规线路，主要表现为运输速度快，运输量大。但是联合站运输管线相交于普通路面运输线路而言更容易受到腐蚀，第一，由于联合站管线管道直径较小，承受侵蚀能力较弱，因此容易受到腐蚀；第二，与普通石油运输管线裸露于地上不同，联合站管线大多被埋于土壤深处，受土壤酸碱度影响较大，比较容易受到腐蚀。若联合站石油运输管线出现腐蚀现象，会造成严重的危害。由于联合站管线运输石油速度较快，且深埋于地下，常规的腐蚀泄漏问题难以被及时发现，会造成短时间内石油资源的大量浪费；同时石油资源外溢会严重污染联合站管线周围的土壤，且受石油污染的土壤难以在短时间内实现自我清洁。按国际通用标准，石油联合站运输管线的更换年限为5～7年，但是在实际使用的过程中，由于不可控外界因素较多，管道常常出现被腐蚀的现象，因此需要在联合站石油运输管线投入使用的过程中做好防护工作，以延长石油运输管线寿命，保护石油资源以及当地生态环境。

1 联合站管线腐蚀的主要原因

为了方便石油资源的运输，构建石油联合站管线的原材料一般是各种金属材质。从化学的角度来讲，这些金属元素大多比氧元素性质活泼，在与氧气充分接触的环境下，比较容易与氧元素产生化学反应，生成某些氧化合物，附着在原有的金属管线上，在吸收水分的同时继续与氧气发生反应，最终造成了对原油管线的腐蚀。

联合站管线一般而言埋于土壤深处，常年不见阳光，整体处于潮湿阴暗的环境中，容易和土壤里的水分发生反应，在联合站管线防护措施不到位的情况下，腐蚀现象非常容易发生。在不同季节中，石油联合站管线的腐蚀情况也是不尽相同的，一般而言，夏季石油管线的腐蚀情况要比冬季更严重，究其原因主要是以下几点：第一，夏季整体气温高土壤温度高，引起锈蚀的化学反应容易达到适宜温度使得反应加快；第二，由于气温过高造成石油温度相较于冬天而言有所上升，从管道内部引起的腐蚀情况也有所加剧；第三，由于夏季普遍降水多，土壤中含水量大，管道周围的水分相较于冬天而言更多，也容易发生腐蚀的现象。

2 加强联合站管线防护的意义

2.1 节约资源，减少浪费

石油资源是关系国际民生的战略资源，几乎任何生产生活都离不开石油资源的参与。我国的石油资源储量总体丰富，但是人均占有量非常少，且经过多年开采，国内几个主要的大型油田基本处于临近枯竭的状态。现阶段，在石油资源还不能被大规模替代的时期，如何节省石油资源成为了关系国家发展的重要问题。但是，每年运输的石油资源中有相当部分，因为管线的腐蚀线路问题出现了浪费，白白流走。由于石油是不可再生资源的典型，我国每年从外国主要产油地进口大量的石油，用以支撑我国现代社会的生产生活环节，因此当出现石油泄露问题时，浪费的不仅仅是石油资源，还浪费了大量的外汇储备。加强石油站联合管线的防护工作可以有效解决管线腐蚀问题，尽量避免石油资源在运输过程中出现不必要的浪费情况。

2.2 节能减排

人类社会已经发展到21世纪，各项工业体系的发展为人类社会的进步做出了重要贡献。但是，与经济发展相伴而来的是全球生态环境被严重破坏，污染问题日益严重，这是一个需要被全体人类共同重视的问题。在石油资源运输的过程中，联合站管线原本的建设初衷是方便石油资源的运输，但是在实际使用的过程中，由于联合站管线常常会出现腐蚀、泄露，甚至是穿孔的问题，这些问题都会造成联合站内的石油资源大量泄露。由于联合站管线大多深埋于地下，当发生腐蚀穿孔问题时，往往难以察觉，待发现相关情况时，早已造成了巨大的石油污染问题。由于石油资源腐蚀性强，粘稠度高，且泄露位置位于地面以下，常年处于不见阳光的状态，这大大减缓了自然分解的速度，同时由于污染位置位于地下，人工清理污染也是一件困难的工程。近年来，全世界范围内发生了多起石油资源泄露的问题，无论是海上石油管道还是陆上石油管道，无一例外都对当地生态环境造成了极大的破坏，也对当地社会发展造成的巨大的经济损失。因此，加强对联合站管线的防护工作，可以有效减少发生腐蚀穿孔问题的几率，控制石油泄漏问题发生的频率，减少对环境的污染。

3 腐蚀问题的高发位置

3.1 管道接口位置

管道接口位置是石油站联合管线腐蚀现象频发的地区。由于管道接口需要焊接作业，当前国际通用管道焊接材料为聚乙烯材料，此材料可塑性强，焊接速度快，焊接安全性高。但是存在防水能力较弱，且难以形成光滑的焊接面，容易出现凹坑等问题。当联合站管线在地下工作时间过长时，土壤中的水分以及酸性侵蚀物质容易长期附着在聚乙烯材料表面，向下渗透最终会接触到石油运输管线，对构筑管线的接触材料产生腐蚀；其次，由于管线接口位置需要用到螺母与螺丝进行固定，每当冬夏季节交替时会出现热胀冷缩的效应，螺丝与螺母会出现体积上的变化，最终导致管道接口产生局部裂纹，当体积膨胀时管道接口还会承受更大的压力。这时加上聚乙烯材料未能对土壤中的腐蚀介质进行很好的隔离，多重因素作用下管道接口处频发腐蚀现象。

3.2 管道中段

同一条联合站管线表面所受到的腐蚀程度是不尽相同的，在管道起始端和末端，受到的腐蚀程度相对较轻，在管道的中段受到腐蚀的几率大大增加，这是因为在建设联合站管线的过程中，往往会在管道的起始端和末端设立大量的支撑结构，而位于管道中段，支撑结构相对较少，因此管道中段不仅受到各种腐蚀源的影响，还要承受整条金属管道的物理结构带来的压力。

4 保护方法

使用保护层是当今国际上通用的保护石油运输管线的常用手法之一，其目的是减少联合站管线被腐蚀的几率。比较常见的手段有很多，比如在管道外层铺设隔离层，嵌套陶瓷防护套，涂抹特种防侵蚀油漆等等。这是为了隔绝联合站石油运输管线与外部腐蚀介质之间的接触。还有一种方案是运用类似于海洋游轮防止船底腐蚀的手段，在联合站运输管线外围嵌套一层金属性质更加活泼的金属管层，在两套管层之间还需要填充由厌氧成分组成的保护材料。这样做的目的是让联合站运输管线外围嵌套的活跃金属层优先与土壤中的腐蚀性介质发生化学反应，以外围活跃金属层的消耗来避免联合站运输管线本身的损耗，两套管层之中填充的厌氧材料也能够在外层活跃金属层消耗殆尽的情况下为内部联合站管线提供一定程度的防侵蚀作用。这种方案的好处是可以极大的避免联合站石油运输管线本身发生腐蚀甚至是穿孔的现象，其安全系数非常高。但缺点是由于使用了更加活泼的金属管套替代联合站运输管线本身与外界的腐蚀介质进行反应，外围金属层时时刻刻处在消耗之中，因此需要定期更换金属层材料，但由于联合站管线大多深埋于地下，因此更换管线所花费的成本较高，由于需要使用更加活泼的金属材料类似于锌，镁等材料，这些管材造价相对较高，花费的保护经费较多；

第二，改变联合站管线内部本身的材料也是一种可行的防止腐蚀的方式，目前应用最为广泛的是将构筑联合站运输管线的材料进行电镀处理，电镀后的管材比普通材质对于土壤内的腐蚀介质表现出更加耐受的特点，其寿命更长，运输安全性更高。

5 结语

在石油资源尚未被替代的今天，如何做到开源节流对整个国家的经济发展有着重大意义。如何开源受到本国矿产资源禀赋条件的限制，因此，从节流的角度入手是更加实际可行的。通过本文的研究，联合站使用运输管线发生腐蚀现象的主要原因，一是由外界空气，土壤中的腐蚀介质影响所导致；二是由于联合站运输管线构成材料本身的缺点所导致。因此，在实际生活中可以通过为联合站管线添加保护材料和用更加活泼的金属代替管线本身金属进行消耗的策略来增加石油管线的防侵蚀性。