输油管道腐蚀种类及防腐办法.doc

输油管道腐蚀种类及防腐办法 王 洋 石 斌 满明石 李春伟（大庆输油气分公司，黑龙江 大庆 163000）摘 要：输油管道的使用优点日益突出，埋地管道的腐蚀严重影响其使用寿命和所输油品质量，甚至造成泄漏污染环境。文章通过对金属管道的腐蚀机理分析，了解腐蚀发生的原因，提出有效的防护措施。关键词：输油管道；腐蚀；防止随着国民经济的发展，管道输油的优点日益突显出来。输油管道基本上都采用碳素钢无缝钢管、直缝电阻焊钢管和螺旋焊缝钢管。输油管道的敷设一般采用地上架空或埋地两种方式。但无论采用那种方式，当金属管道和四周介质接触时，由于发生化学作用或电化学作用而引起其表面锈蚀。这种现象是十分普遍的。金属管道遭到腐蚀后，在外形、色泽以及机械性能方面都将发生变化，影响所输油品的质量，缩短输油管道的使用寿命，严重可能造成泄漏污染环境，甚至不能使用。由于金属腐蚀而引起的损失是很大的，因此，了解腐蚀发生的原因，采取有效的防护措施，有着十分重大的意义。埋地钢质输油管道在长期的输油运行过程中由于输送介质的影响，会对管道主体造成严重的腐蚀，致使管道存在潜在的运行风险。利用先进的导波检测手段对沿线的重点地穿越、跨越及管线低点阀室情况进行检测，通过对管道的防腐层及阴极保护做全面检测与评价，全面掌握管道的腐蚀状况，对下一步运行提出合理化运行方案。1 输油管道腐蚀状况阴极保护系统检测 1.1 阴极保护原理由于金属本身的不均匀性，或由于外界环境的不均匀性，都会在金属表面形成微观的或宏观的腐蚀原电池。1.2 钢质管道腐蚀检测手段 目前，通常情况下，对于钢质管道腐蚀状况检测手段主要采用常规参比电极法、CIPS（密间隔电位测试）、DCVG（直流电压梯度法）法三种。1.3 输油管道不停输密间隔电位检测 密间隔电位测量是国外评价阴极保护系统是否达到有效保护的首选标准方法之一。检测是在有阴极保护系统的管道上通过测量管道的管地电位沿管道的变化（一般是每隔15m测量一个点）来分析判断防腐层的状况和阴极保护是否有效。测量时得到ON/OFF两种管地电位。 测量时在阴极保护电源输出线上串接断流器，断流器以一定的周期断开或接通阴极保护电流，从一个阴极保护测试桩开始，将尾线接在桩上，与管道连通，操作员手持探杖，沿管线每间隔大约3m测量一点，记录每个点的ON/OFF电位，得到沿管道长度方向的管对地电位间两条曲线。 为了去除其他电源的干扰，直流电压梯度法（DCVG）测试技术采用了不对称的直流信号加在管道上。由一个安装在阴极保护电源阴极输端的周期定时中断器控制。2 输油管道腐蚀种类根据金属腐蚀过程的不同点，可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。2.1 化学腐蚀单纯由化学作用而引起的腐蚀叫化学腐蚀。例如，金属裸露在空气中，与空气中的O2、H2S、SO2、CI2等接触时，在金属表面上生成相应的化合物。通常金属在常暖和干燥的空气里并不腐蚀，单在高温下就轻易被氧化，生成一层氧化皮，同时还会发生脱碳现象。此外，在油品中含有多种形式的有机硫化物，环烷酸它们对金属输油管道也会产生化学腐蚀。2.2 电化学腐蚀当金属和电解质溶液接触时，由电化学作用而引起的腐蚀叫做电化学腐蚀。它和化学腐蚀不同，是由于形成了原电池而引起的。金属管道与含有水分的大气，土壤、湖泊、海洋接触。这些介质中含有CO2、SO2、HCI、NaCI及灰尘都是不同浓度的电解质溶液，金属本身由于含有杂质，由于铁元素和杂质元素的电位不同，所以当钢铁暴露于潮湿空气中时，由于表面的吸附作用，就使铁表面上覆盖一层极薄的水膜。水的电离度虽小，但仍能电离成H+离子和OH-离子，在酸性介质的大气环境中H+的数量由于水中溶解了CO2、SO2等气体而增加。因此，铁和杂质就似乎放在含有H+、OH-、HSO3-等离子的溶液中一样，形成了原电池。铁为阳极，杂质为阴极。由于铁和杂质紧密地接触，电化学腐蚀作用得以不断进行。铁变成铁离子进入水膜，同时多余的电子移向杂质。水膜中的Fe2+离子和OH-离子结合，生成Fe（OH）2附着在铁表面，这样铁便很快遭受腐蚀。该腐蚀实际上是在酸性较强的情况下进行的。在一般情况下，假如铁表面吸附的水膜酸性很弱或是中性溶液，则在阳极也是铁氧化成Fe2+离子，在阴极主要是溶解于水膜中的氧得到电子：阳极2Fe=2Fe2+4e阴极O2+2H2O+4e=4OH-，所以介质中不仅H+离子能引起金属腐蚀，含有氧时也能腐蚀。2.3 腐蚀的防止地下管道的腐蚀主要有电化学腐蚀、杂散电流腐蚀和微生物的腐蚀等。影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和外界介质两个方面。就金属本身来说，金属越活泼就越轻易失去电子而被腐蚀。外界介质对金属腐蚀的影响也很大，假如金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都易于腐蚀。3 输油管道的防腐一般采用如下方法：3.1 上管道外防腐根据以往经验，普遍认好以红丹油性防锈漆、红丹醇酸防锈漆等作底漆。这些漆防绣性能好，与钢铁表面附着力强。施工现场用樟丹和清油现配，要把握好比例：一般按下面比例配制：樟丹56.6%、清油37.8%。另外，加汽油或煤油5.6%左右，以利调和快干。待底漆干燥后，均匀涂刷两遍面漆。面漆材料有很多种，但使用较多的为铝粉漆。铝粉漆漆膜平滑、坚韧、附着力强，并有金属光泽。施工现场配制时，其配比为：铝粉：清油或清漆：溶剂汽油。3.2 埋地管道的防腐绝缘3.2.1 内防腐由于油品的洁净度不同，油品中仍残留一些杂质，水分、微生物，前面也提到过，因为这些残留物的存在，管道内壁也会形成原电池，造成腐蚀，产生的锈片将严重影响油品质量。一般内防腐采用036耐油防腐涂料。该涂料化学稳定性好，机械性能高，不污染油品，使用方便。施工中要求对底材处理，用喷丸除锈，质量应达到国标Sa2.5级。做两道036-1底漆，再涂两道036-2面漆。按规定严格控制涂漆厚度。3.2.2 外防腐埋地管道的防腐绝缘，一般分三级；当土壤电阻率20时采用特加强绝缘；20当土壤电阻率50时采用加强绝缘；当土壤电阻率50采用普通绝缘；施工中按国标除锈，采用环氧煤沥青和玻璃丝布进行防腐绝缘，其耐油性，耐细菌腐蚀性和优异的抗阴极剥离性，适用于各种环境。4 埋地管道的电化学保护除了上述涂料防腐保护外，还可以配合牺牲阳极保护。在电化学腐蚀中，金属电位高的为阴极，电位低的为阳极，电流从高电位到低电位，低电位金属失去电子而被氧化，产生腐蚀。如找出另外一些金属的电位比管道低，这些电位较低的金属失去电子而被腐蚀。保护了埋地管道，这种做法叫牺牲阳极保护。一般采用镁阳极和锌阳极。具体做法按着埋地刚质管道牺牲阳极阴极保护设计规范执行。参考文献1宋晓琴金属腐蚀与防护2杨筱蘅，张国忠输油管道设计与管理M石油大学出版社，1995.3黄春芳原油管道输送技术M.石油工业出版社，2003.管道腐蚀原理及防腐保护 王 博（中油管道沈阳调度中心，辽宁 沈阳 110000）摘 要：输送油、气的管道大多处于复杂的土壤环境中，所输送的介质也多有腐蚀性，因而管道内壁和外壁都可能遭到腐蚀。一旦管道被腐蚀穿孔即造成油、气漏失不仅使运输中断，而且会污染环境甚至可能引起火灾造成危害。文中分析避免管道遭受土壤、空气和输送介质（石油、天然气等）腐蚀的防护技术。关键词：输送油；管道腐蚀据美国管道工业的统计资料，1975年由于腐蚀造成的直接损失达6亿美元。因此防止管道腐蚀是管道工程的重要内容。 1 腐蚀金属在四周介质的化学、电化学作用下所引起的一种破坏现象。按管道被腐蚀部位，可分为内壁腐蚀和外壁腐蚀；按管道腐蚀形态，可分为全面腐蚀和局部腐蚀；按管道腐蚀机理，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀等。 1.1 管道内壁腐蚀。金属管道内壁因输送介质的作用而产生的腐蚀。主要有水腐蚀和介质腐蚀。水腐蚀指输送介质中的游离水，在管壁上生成亲水膜，由此形成原电池条件而产生的电化学腐蚀。介质腐蚀指游离水以外的其他有害杂质（如二氧化碳、硫化氢等）直接与管道金属作用产生的化学腐蚀。 长输管道内壁一般同时存在着上述两种腐蚀过程。特殊是在管道弯头、低洼积水处和气液交界面，由于电化学腐蚀异常强烈，管壁大面积减薄或形成一系列腐蚀深坑。这些深坑是管道易于内腐蚀穿孔的地方。 1.2 管道外壁腐蚀视管道所处环境而异。架空管道易受大气腐蚀；土壤或水环境中的管道，则易受土壤腐蚀、细菌腐蚀和杂散电流腐蚀。 大气腐蚀。大气中含有水蒸气会在金属表面冷凝形成水膜，这种水膜由于溶解了空气中的气体及其他杂质，可起到电解液的作用，使金属表面发生电化学腐蚀。影响大气腐蚀的自然因素除污染物外，还有气候条件。在非潮湿环境中，很多污染物几乎没有腐蚀效应。假如相对湿度超过80，腐蚀速度会迅速上升。因此，敷设在地沟中的管道或潮湿环境的架空管道表面极易锈蚀。土壤腐蚀。土壤颗粒间布满空气、水和各种盐类，使它具有电解质的特征。管道金属在土壤电解质溶液中构成多种腐蚀电池。一类是由于钢管表面状态的差异形成的微腐蚀电池钢管表面条件效应产生的腐蚀。另一类是由于土壤腐蚀介质的差异形成的宏腐蚀电池，不同土壤条件引起的腐蚀。假如管道各段落所处土壤透气性不同，土壤中氧的浓度也就不同，从而使腐蚀电池发育，腐蚀电池两极间的距离可达数公里。土壤腐蚀性常用土壤电阻率来表示，电阻率越小的土壤腐蚀性越强。细菌腐蚀。也称微生物腐蚀。参与管道土壤腐蚀过程的细菌通常有硫酸盐还原菌、氧化菌、铁细菌、硝酸盐还原菌等。其中厌氧性硫酸盐还原菌最具代表性。它在pH68、碱性和透气性差的土壤中繁殖，广泛地分布在海、河、湖泊、水田、沼泽的淤泥中。它利用自身的生息，将硫酸盐离子还原，同时促进阴极反应，生成硫化铁等腐蚀产物，覆于管道表面，形成二次的局部腐蚀（孔蚀）。在硫酸盐还原菌腐蚀的现场，土壤颜色发黑，有硫化氢臭味。杂散电流腐蚀。流散于大地中的电流对管道产生的腐蚀，又名干扰腐蚀，是一种外界因素引起的电化学腐蚀。管道腐蚀部位由外部电流的极性和大小决定，其作用类似电解。杂散电流从原油管道受电气化铁路的杂散电流腐蚀在建成后约4个月即遭电流腐蚀穿孔。交流电引起的腐蚀是在管道沿高压输电线敷设时，因电磁耦合在管道上感应的交流电所造成的，对人体和设备均有危害。 2 防腐为了保证管道长期安全输送和防止管道泄漏油、气，各国政府和管道企业都制定有管道防腐规程作为管道防腐必须遵循的准则。通用的管道防腐方法是内壁涂层加外壁涂层（或包扎层）加阴极保护。若严格施行这些措施，实践证实管道可安全运行50年。涂层防腐。用涂料均匀致密地涂敷在经除锈的金属管道表面上，使其与各种腐蚀性介质隔绝，是管道防腐最基本的方法之一。70年代以来，在极地、海洋等严酷环境中敷设管道，以及油品加热输送而使管道温度升高等，对涂层性能提出了更多的要求。因此，管道防腐涂层越来越多地采用复合材料或复合结构。这些材料和结构要具有良好的介电性能、物理性能、稳定的化学性能和较宽的温度适应范围等。内壁防腐涂层：为了防止管内腐蚀、降低摩擦阻力、提高输量而涂于管子内壁的薄膜。常用的涂料有胺固化环氧树脂和聚酰胺环氧树脂，涂层厚度为0.0380.2毫米。为保证涂层与管壁粘结牢固必须对管内壁进行表面处理。70年代以来趋向于管内、外壁涂层选用相同的材料，以便管内、外壁的涂敷同时进行。防腐保温涂层：在中、小口径的热输原油或燃料油的管道上，为了减少管道向土壤散热，在管道外部加上保暖和防腐的复合层。常用的保温材料是硬质聚氨脂泡沫塑料适用温度为18595。这种材料质地松软，为提高其强度，在隔热层外面加敷一层高密度聚乙烯层，形成复合材料结构，以防止地下水渗入保温层内。 电法保护。改变金属相对于四周介质的电极电位使金属免受腐蚀的方法。长输管道电法保护仅指阴极保护和电蚀防止法。阴极保护：将被保护金属极化成阴极来防止金属腐蚀的方法。这种方法用于船舶防腐已有 150多年的历史；1928年第一次用于管道是将金属腐蚀电池中阴极不受腐蚀而阳极受腐蚀的原理应用于金属防腐技术上。利用外施电流迫使电解液中被保护金属表面全部阴极极化，则腐蚀就不会发生。判定管道是否达到阴极保护的指标有两项。一是最小保护电位，它是金属在电解液中阴极极化到腐蚀过程停止时的电位；其值与环境等因素有关，常用的数值为-850毫伏（相对于铜-硫酸铜参比电极测定，下同）。二是最大保护电位，即被保护金属表面容许达到的最高电位值。当阴极极化过强，管道表面与涂层间会析出氢气，而使涂层产生阴极剥离，所以必须控制汇流点电位在容许范围内，以使涂层免遭破坏。此值与涂层性质有关一般取1.20至2.0伏间。实现地下管道阴极保护有外加电流法和牺牲阳极法两种。 外加电流法是利用直流电源，负极接于被保护管道上，正极接于阳极地床。电路连通后，管道被阴极极化。当管道对地电位达到最小保护电位时，即获得完全的阴极保护。常用的直流电源均可使用，其中尤以整流器居多。直流输出一般在60伏、30安以下。新型的直流电源有温差发电器、太阳能电池等，多用于缺电地区。阳极地床是与直流电源正极相连的，与大地构成良好电气接触的导电体或称为阳极接地装置;常用材料有碳钢、高硅铁、石墨、磁性氧化铁等。阳极地床设置在土壤电阻率低、保护电流易于分布、又不干扰邻近地下构筑物的地方。阳极与管道埋设位置相对应，有浅埋远距离阳极和深阳极两种。为测定阴极保护参数鉴定管道阴极保护效果沿管道需设置检测点和检查片。配套使用的检测仪表有高阻伏特计、安培计、硫酸铜电极等。70年代以来