石油化工企業工藝管道腐蝕及防護

方炯 鄭晨 劉磊

摘要：近些年來,隨著我國經濟的快速發展,我國的石油行業得到了相應的發展,因其產品的重要性而成為經濟發展中不可或缺的重要行業之一。目前管道腐蝕是困擾石油化工企業的難題，企業經濟成本明顯增加，經濟損失增加。本文主要對石油化工企業工藝管道腐蝕原因進行探究，并根據相關研究經驗提出相應的防護措施。

關鍵詞：石油化工企業、工藝管道、腐蝕、防護

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

一、前言

工業發展對能源數量及質量均提出了更高的要求，天然氣及石油作為主要的能源，對國民經濟的發展有著重要的推動作用。石油及天然氣多是通過管道進行傳送及運輸，管道質量直接影響運輸質量及安全。石油管道主要為鋼制管道，在地面下鋪設，穿越地區、氣候、土壤不同，可受到各類因素的腐蝕，然而地下管道出現問題后，難以及時發現，同時維護難度加大，因此導致企業損失較大。對石油化工企業工藝管道腐蝕的原因進行分析，并探討有效的防護措施有著重要的社會及經濟意義。

二、影響石油化工企業工藝管道腐蝕的因素

1、內腐蝕

管道的內腐蝕是由管道輸送的介質含有腐蝕性成分引起的。輸送的介質不同，腐蝕的因素也就不同。以四川天然氣輸氣管網南干線為例，其輸送的天然氣含H2S、CO2高，含水量高，粉塵多，導致管道頻繁出現穿孔和爆管事故。目前，國內外對CO2或H2S單獨作用下腐蝕的研究比較充分，而對H2S、CO2共存體系中，尤其是高溫高壓條件下多相流動介質中H2S、CO2腐蝕的研究比較少，對于實際工況條件下有針對性的研究就更少，尚無法滿足實際防腐應用的需要。中原油田集輸管線主要輸送高含水原油，含水量一般在76％以上，其產出水礦化度很高，一般為8×104～1.4×105mg/L，最高達3．6×l09mg/L，并且含有大量的CO2、SRB及TGB，pH值為5.5～6.5，管道結垢嚴重，而且，形成的垢層較疏松；因垢下缺氧，又為厭氧的硫酸鹽還原菌繁殖創造了條件。在這些因素的相互作用下，與單一因素相比較，腐蝕作用數倍甚至數十倍地增加。管網的腐蝕主要集中在管線內壁底部，表現為點蝕和坑蝕，嚴重的呈連片的溝槽狀。該集輸管線主要以垢下腐蝕為主，CO2、S2-、Cl-以及SRB、TGB是引起管道腐蝕的主要因素，Cl-對腐蝕起著催化和促進作用。管道的內腐蝕不僅是多個外部因素共同作用的結果，而且還與管道本身的材質和制造因素以及管道在運行中的使用應力等有關。

2、外腐蝕

（1）土壤腐蝕

土壤是具有固、液、氣三相的毛細管多孔性的膠質體，土壤的空隙被空氣和水充滿，水中含有一定量的鹽使土壤具有離子導電性；土壤物理化學性質的不均勻性和金屬材質的電化學不均勻性，構成了埋地管道的電化學腐蝕條件，從而會產生土壤腐蝕。

土壤腐蝕與管道材質、土壤鹽分、土壤含水量、土壤含氣量、土壤溫度有關。除上述因素外，土壤電阻率、土壤氧化還原電位、土壤酸度、土壤微生物、土壤有機質、雜散電流、氣候條件都會對金屬在土壤中的腐蝕產生不同程度的影響。

（2）雜散電流腐蝕

雜散電流是在地下流動的防護系統設計之外的對金屬管道產生腐蝕破壞作用的電流。雜散電流腐蝕包括直流雜散電流腐蝕和交流雜散電流腐蝕。直流雜散電流腐蝕原理與電解腐蝕類似，其破壞區域比較集中，破壞速度比較大，對管道造成的腐蝕作用比自然腐蝕嚴重得多；交流雜散電流是管道附近高壓電力線產生的二次感應交流電疊加在管道腐蝕電化學電池上產生的腐蝕，其腐蝕量較小，但集中腐蝕性強。

3、沖刷腐蝕

對于水底裸管穿越，或者由于河流對河床的沖刷和下切作用，導致穿越段管道裸露在河流中時，會產生沖刷腐蝕。它與流體力學密切相關，當流速較低時，腐蝕性產物積聚在管道表面，形成蝕坑，導致穿孔發生。當流速較高時，由于腐蝕產物及時剝離，蝕坑反而難以形成，但是此時沖刷和腐蝕存在明顯的協同加強作用，一方面加速管道的腐蝕性反應物進入管壁內，另一方面加速管壁的腐蝕產物向原油中擴散。

三、埋地管道的腐蝕檢測

1、內腐蝕檢測技術

管道發生腐蝕后，通常表現為管道的管壁變薄，出現局部的凹坑和麻點。管道內腐蝕檢測技術主要是針對管壁的變化來進行測量和分析的。在沒有開挖的情況下進行的管道內腐蝕檢測，一般采用漏磁通法、超聲波法、渦流檢測法、激光檢測法和電視測量法等。其中，激光檢測法和電視測量法需和其他方法配合，才能得出有效準確的腐蝕數據。而渦流檢測法雖然可適用于多種黑色金屬和有色金屬，例如探測蝕孔、裂紋、全面腐蝕和局部腐蝕，但渦流對于鐵磁材料的穿透力很弱，只能用來檢查表面腐蝕。而且，如果在金屬表面的腐蝕產物中有磁性垢層或存在磁性氧化物，就可能給測量結果帶來誤差。另外，由于渦流法的檢測結果與被測金屬的電導率有密切關系，為了提高測量精度，還要求被測體系最好保持恒溫。所以，現在國內外使用較為廣泛的管道腐蝕檢測方法是漏磁法和超聲波檢測法。

漏磁法腐蝕檢測具有以下特點：

(1)受管道幾何形狀和缺陷形狀的影響；

(2)受管徑和壁厚以及被檢測管道材質的影響；

(3)信號大小與缺陷之間缺乏準確的對應關系，檢測精度受到限制；

(4)如采用線圈式傳感器，檢測結果受速度的影響；

(5)可以用于不同介質，受介質內雜質影響不大，適應性強；

(6)耗電量低，結構簡單；

(7)能測到很深的缺陷直至穿孔。

超聲波法腐蝕檢測具有以下特點：

(1)受輸送介質限制，難以用于氣管道檢測；

(2)存在檢測盲區，無法檢測到即將穿孔的缺陷；

(3)對管壁表面平整度要求高，檢測結果受管內雜質特別是蠟層影響大；

(4)每個探頭要提供高頻、高壓脈沖，因此耗電量比漏磁法大；

(5)檢測精度高，在其可測的厚度范圍內可達±O.1mm；

(6)可得到定量的檢測結果，可直接分辨內、外腐蝕；

(7)不同的管道材質對檢測結果基本無影響。

2、外腐蝕檢測技術

埋地鋼質管道的外腐蝕保護一般由絕緣層和陰極保護組成的防護系統來承擔。通過對陰極保護參數的檢測，可以判斷管道防護層的損壞程度，從而得到管道受腐蝕的情況?；谶@一原理研究出的方法，其檢測參數大都是管／地電位的測量和管內電流的測量。

國內外現有的外覆蓋層檢測方法有6種，即Pearson檢測法、交流電流衰減法、直流電位梯度法(DCVG)、管中電流電壓法(也稱直流電流電壓法)、變頻一選頻法、密間隔電位法(CIPS)。其中，Pearson檢測法、交流電流衰減法、直流電位梯度法主要用于檢測外覆蓋層破損點；管中電流電壓法、變頻一選頻法主要用于檢測外覆蓋層絕緣電阻；密間隔電位法通過檢測管道保護電位來間接評價外覆蓋層狀況。這6種方法都通過向管道施加額定交/直流電信號，或借助管道的陰保電信號，并在管道正上方檢測信號的變化情況，進而分析評判管道外覆蓋層的狀況。

四、石油化工企業工藝管道防腐蝕對策

1、表層涂層防護措施

目前地下管道防腐蝕最有效、使用最為普遍方法有涂層防護法。作為管道防腐蝕的第一道防線，管道表面涂層能夠分裂管道與腐蝕性較強的土壤環境，同時，涂層能夠有效保護陰極，在預防管道腐蝕中有著重要作用。

2、陰極防護措施

陰極防護主要是針對涂層破損的管道，是管道保護的另外一種附加保護方式，同時陰極保護能夠用于保護涂層破損部位的金屬。目前國內外多數建筑工程中，電流陰極保護均有廣泛使用，部分工程為實現陰極保護，甚至以犧牲陽性保護為方式。隨著工業技術的發展及成熟，陰極保護技術逐漸成熟，行業標準逐漸明確，主要包括運行規范、材料標準、施工標準及設計標準等。陰極保護管道腐蝕的施工難度較小，安裝工作量較小，同時在施工時，管道周圍金屬構筑物基本不會受到影響，能夠減少損害，因此使用價值較為顯著。

3、防蝕涂層

目前管道防腐蝕主要涂層為環氧粉末及符合涂層，主要用于鋪設及新修建管道中，煤焦沒瓷漆、石油瀝青等較為傳統的防腐蝕涂層在實際施工中基本被取代，而管道腐蝕后期維護工作中主要采用液體及纏帶式涂料。相較傳統涂層，有機涂層金屬表面附著性較好高，同時陰極剝離、抗陰極屏蔽能力較強，耐土壤及抗彎曲性能良好。然而不同的有機涂層存在一定的缺陷，如熔結環氧粉末涂層的防水性較差，容易對機械造成損傷，同時現場修補具有較大難度，價格較為昂貴，因此在使用中存在熔結環氧/擠塑聚乙烯結構防護層造價較高問題，同時對于管道補口及彎頭等異性管道中使用效果較差，在焊縫處使用時，管體之間可能存在空隙，防蝕效果較差。

4、雜散電流排流保護

管道與高壓輸電線路近距離平行時，電氣化鐵路、高壓輸電線會對管道造成干擾，加強管道的腐蝕進度。在輸油氣管道選擇路由時，應避開地下雜散電流干擾大的區域。管道因地下雜散電流干擾陰極保護時，應采取排流措施，依據被干擾管道陽極區有無正負極性交變采用不同的排流方式。

五、結束語

總之，地下管道作為石油化工企業發展的重要支持，其完好程度直接影響企業輸送安全，因此相關工作人員要加強分析工藝管道腐蝕的主要因素，并對其有效的防護措施進行探討。除土壤等外界不可抗因素外，管道材質、制作工藝等均為可控因素，因此在材料的選擇中，盡量選擇抗腐蝕性良好、做工精細的材料，從而減少工藝管道的腐蝕現象，減少材料損耗；同時要采用有效的防護措施，進而提高管道有效性，促進企業的長久發展。

參考文獻：

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