原油储运过程中的防腐措施探讨

摘 要：在原油储运过程中，腐蚀问题越来越受到重视。分析我国在原油储运方面防腐技术的现状，研究其腐蚀机理并探讨防腐措施，有利于减少腐蚀作用带来的经济损失。

关键词：原油储运 腐蚀 防腐 探讨

腐蚀问题在当今原油储运过程中越来越突出，直接关系到整个原油储运系统是安全和质量。据此，本文在分析我国现阶段防腐现状和腐蚀要因基础之上，对原油储运过程中的防腐措施进行探讨。

一、腐蚀机理与要因分析

1.腐蚀机理

钢质的腐蚀可分为两类[1]：化学腐蚀与电化学腐蚀。化学腐蚀是酸液对钢质的氧化反应；电化学腐蚀实质上是一种存在于电解质溶液中的氧化还原化学反应，即电化学反应。油田设施周围环境能提供满足此类化学反应所需的条件，如含有多种无机盐离子的地层水、注入水充当了电解质的作用，构成了类似于原电池的结构。于是在电解质溶液中的其它离子或物质的作用下，阳极表面的铁原子失去电子成为离子进入电解质溶液，电子流动到阴极表面被溶液中的氧化性物质消耗，从而实现了腐蚀。在腐蚀开始后，在防腐层缝隙内的腐蚀介质很难流通，氧在土质中向腐蚀缝隙中扩散受阻，致使缝隙深处和浅处或防腐层破损处之间形成一个宏观的氧浓差电池。缝隙深处是浓差电池的阳极，浅处或防腐层破损处为阴极，在阳极有FeFe2++2e的溶解反应，阴极受到了保护。这就是管壁漏电部分（即防腐层脱落处）没有严重腐蚀，而周围剥离的防腐层下缝隙内管外壁腐蚀严重的原因[2]。

阴阳极分离，腐蚀产物以及盐晶的堆积，进一步阻滞了外界的阴极保护，同时形成了具有催化作用的闭塞电池，闭塞电池的形成标志着腐蚀进入了发展阶段，以后缝隙内的金属阳离子就更难以扩散、迁移出去。

随着二价铁和三价铁离子在缝隙内的积累，造成缝隙内正电荷过剩。土壤中的氯离子与二价铁和三价铁离子结合并被水解，使腐蚀介质微观局部酸化，腐蚀速度加快，然后腐蚀环境又会进一步酸化，因而形成一个自催化过程。腐蚀速度随着时间的推移而加快，这就是埋地管道腐蚀速度比既没有防腐层保护又没有阴极保护的试验埋片的腐蚀速度大的原因。

2.腐蚀要因

2.1外界因素 所谓外界因素，即指油气管道的周围环境因素和介质的性质，其中影响较大的因素主要有：①温度，即指原油储运过程中的温度及外界环境的温度。管道敷设深度是影响油气温度的主要原因，一般的，随着温度逐渐上升，腐蚀速度也逐渐加快；②介质的物理性状，即指地下水位的变化和土壤的水分变化等；③施工因素，即指管道施工过程中施工人员是否严把质量关等；④介质的腐蚀性，土壤性质和微生物性质对其影响较大。一般的，对准确评定管道周围土壤的腐蚀性极为困难。目前，我国石化行业实行的主要评定方法有两种：一是依据土壤的电阻率将土壤腐蚀性分为弱、中、强三个级别；二是在一些土壤复杂地区依据电阻率、土质、含水量及其酸碱度等12种相关因素将土壤腐蚀性分为不腐蚀、弱、中、强三个级别。

2.2原油性质 这个因素也是占了很大比重，主要是因为原油中物质具有一定的氧化性，比如含油硫化氢、二氧化碳等气体在液体中具有酸性，将会导致电化学反应发生，破坏金属晶格，从而腐蚀油气管道内壁。

2.3防腐措施 实践表明，防腐层失效是导致输油管道腐蚀的主要原因。其中，防腐层剥离即使一种严重的防腐失效情况，即指防腐层和管道表面间出现一定空间从而导致阴极保护电流屏障、防腐层破坏最终引起管道腐蚀。另外，防腐层出现穿孔、劈裂或破裂均会导致滚到腐蚀。

二、原油储运防腐现状

1.输油管道防腐层技术

最近，我国输油管道防腐层技术（如煤焦油瓷漆、三层聚乙烯和熔结环氧等管道涂层技术）取得了明显的发展，其应用的范围得到了进一步扩展。例如，在西气东输和陕京线等国家重点油气工程项目中即采用了三层聚乙烯的防腐层技术，并取得了较好的效果；在输油管道的管径变化频繁或距离较短的站内输油管道中，普遍采用的则是对其中部分分支管直接采用聚乙烯胶带缠绕的防腐方法；而在冷弯管外部，国内则大多采用的是双层熔结环氧粉末的涂层防腐技术。

2.输油管道内部防腐技术

一般而言，经输油管道输送的原油中大多含有CO2和H2S等腐蚀性介质，从而导致管道内壁出现较严重的腐蚀问题，在积水管道的位置更是常出现管道开裂现象。目前，国内对输油管道内部防腐问题进行了较深入的研究，取得一定的成果，例如西南油气田分公司则研发了一种新型的油气管道缓蚀剂，通过在油气管网中建立的在线监测系统的全天候监测，加上一系列切实可行的检测评价，实践证明，该防腐技术对拟制油气管道内壁防腐问题具有较好的效果。

3.防腐层及阴极保护等防腐技术的综合运用

当前，我国输油管道的防腐材料较多的运用了防腐层及阴极保护等综合防腐技术，实践表明该技术具有较好的效果。与防腐涂层技术不同，阴极保护是一种基于电化学腐蚀原理且效果突出的电化学保护技术，其工作原理为：组成阴极保护系统的电池阳极即为氧化反应较为明显的一极，这在一定程度上就拟制了阴极被保护金属的化学腐蚀，亦即牺牲阳极或者外加带能源来达到增加金属构件的负电位的目的，从而预防被保护金属腐蚀。需要指出的是，实现阴极保护必须具备两个条件：①具有阳极和与之对应的阴极；②阴极和阳极之间应具有水或者土壤等电介质，亦即两极之间应当存在电导通路。常见的阴极保护技术主要有三种：①附加电流法；②牺牲阳极的阴极保护法；③排流保护法，这种方法又分为直接排流、极性排流和强制排流等三种方法。

三、结论

解决原油储运过程中的管道防腐问题需要从多方面下手，结合多年实践经验，笔者认为应重点关注以下几方面：

1.材料选择

选择管道材料应重点关注其焊接性、韧性和强度等；选择防腐材料则应关注其粘合性、透水性、绝缘性、耐土壤腐蚀性和土壤应力等。一般而言，防腐材料不同，油气管道特性也不同，因而具有独特的相适应的土壤和施工条件，因此，在实际应用过程中，应依据工程实际选择适宜的管道和防腐材料。

2.现有问题解决

我国输油管道防腐技术与国际先进水平仍存在较大差距，突出表现在质量不稳定、防腐层涂层成本偏高和无明显竞争优势。建议从以下方面开展工作：加大科研经费投入，研发适合我国实际的防腐技术；加强输油管道管理力度，定时进行检修；深化对涂层防腐和阴极保护防护的认识，加强阴极保护防腐方面的工作，最大限度上延长输油管道的寿命。

参考文献

[1] 张 旭，魏子昂. 油气冶炼中国石油和化工标准与质量[J]. 中国石油和化工标准与质量，2012，13（10）： 96-298

[2] 石 磊. 原油储运过程中的管道防腐问题研究与分析[J]. 科技创新导报，2011， 37（11）：57-58

[3] 林新宇， 吴明， 程浩力等. 埋地油气管道腐蚀机理研究及防护[J]. 当代化工，2011，40（1）：53-56

[4]张德义.含硫原油加工技术[M].北京：中国石化出版社，2003：55-58.