钢质输油管道腐蚀与防腐管理

【摘要】现代管道生产中接触四个制约条件，即原料，能源，环保，腐蚀，我国生产者对前三者有所认识，比较关注，对于后者，腐蚀条件缺乏足够的认识和关注，这里的腐蚀条件，指的是所有金属与非金属材料受到环境作用而产生的失态，恶化、变质，由此造成管路损坏而使生产中断。由于腐蚀现象给生产带来的影响比较缓慢而不直观，加上企业对腐蚀现象缺乏系统地调查研究，缺少对腐蚀问题的定量说明，不足以引起企业生产者、经营者的重视。在我国腐蚀对国民经济造成的损失已达2800亿元，其中“重灾户”石油、石化行业损失400亿元，腐蚀虽然是不可避免的，但也不是无法控制。为此，根据企业生产实践，将多年来受腐蚀条件约束造成的影响归纳总结，了解腐蚀现象和规律，有针对性地采取防止腐蚀的防腐管理，以期引起管道生产者对腐蚀问题的重视，并寻求解决的办法，推动腐蚀与防护科学的进展。

【关键词】钢质管道腐蚀 防腐管理

1 管道防腐的腐蚀现状

我国石油工业已拥有长输管道约有1.8×104KM，油田集输管道约2×105KM，因管道腐蚀造成的损失是十分惊人的，以胜利油田为例，胜利油田拥有各种地面管线2×104KM，在强腐蚀区新建的钢管道，3-6个月就开始穿孔，6-12个月大修，1-2年就报废重建，造成巨大经济损失，据初步统计，胜利油田金属管道仅1998年就更新DN200以上管线270km耗资1.05亿元人民币。为此根据企业生产实际，将多年来钢质管道受腐蚀条件约束造成的影响归纳总结，同时了解腐蚀现象和规律，有针对性地采取防止腐蚀的有效措施。目前油气田的腐蚀环境主要有：大气腐蚀、土壤腐蚀、油田采出水腐蚀环境。

1.1 大气腐蚀

钢质管道在大气自然环境条件下，由于大气中的水，氧，二氧化碳等物质作用下而引起的腐蚀，叫大气腐蚀。大气腐蚀的机理是金属处于表面薄层电解液下的腐蚀过程，因而具有与浸没在电解液内的腐蚀过程不同的特点。金属表面含饱和氧的电解液膜的存在，使大气腐蚀的电化学过程中氧去极化过程变的容易进行，在工业大气中，液膜常常呈酸性，这时可能产生氢去极化腐蚀，但是由于氧极易到达阴级，所以氧的去极化作用仍然是主要的。1.2 土壤腐蚀

随着石油工业的迅速发展，埋设在地下的油、气、水、管道等日益增多。发生土壤腐蚀的原因可以归纳为三方面：

（1）土壤的性质：土壤中有水分和能进行离子导电的盐类存在，使土壤具有电解质溶液的特征。

（2）由于外界漏电的影响，土壤中有杂散电流通过地下金属管道，因而发生电解作用。电解电池的阳极是遭受腐蚀的部位。

（3）土壤中细菌作用而引起的腐蚀，称为生物腐蚀。1.3 水腐蚀环境

水是石油的天然伴生物。水对金属设备和管道会产生腐蚀。尤其是含有大量杂质的油田水对金会产生严重的腐蚀。油田水中的溶解盐类对金属腐蚀有很大影响，其中最重要的是氢化物。最常见的引起金属腐蚀的物质是水中溶解的氧气、二氧化碳、硫化氢等气体。此外，油田水的硫酸盐还原菌等微生物也对金属管道产生严重腐蚀。

2 防腐管理

2.1 防腐前的金属表面处理技术

目前一般金属防腐工艺为金属表面涂覆防腐蚀或耐腐蚀材料，将金属同腐蚀介质分离而达到防腐的目的，在实际中表面处理做得不好，性能再好的防腐材料也达不到理想的防腐效果，而且几乎所有的防腐材料都强调防腐前的表面清理。

2.1.1 化学表面处理技术

除油：钢材表面的油脂，按其性质可分为皂化油和非皂化油两类，两种油脂均不溶于水，只能通过溶解、乳化、电解或机械方法来清除，可采用碱液化学除油、电化学除油、有机溶液除油。

酸洗：酸洗除锈根据金属材料的性质、表面状态以及要求不同而选用不同的酸洗溶液和酸洗方法，一般情况下在金属材料经过表面除油后在经过酸洗，可采用化学酸洗和电化学酸洗。

磷化：把金属放入含磷化和可溶性磷酸盐的稀溶液中进行适当处理，在金属表面形成不可溶的、附着性能好的磷酸盐膜，这一过程成为金属的磷酸或磷酸盐处理，磷酸盐膜主要用于涂料的底层。

2.1.2 表面喷抛射除锈处理技术

金属表面的清理一般来说，有工具除锈和喷抛射除锈两类，工具除锈可分为手动和动力工具除锈的方法。喷抛射除锈土要有敞开式干抛射和封闭式循环喷射。由于残留物的存在，清理完毕后还需要表面净化处理，喷抛除锈清理可在金属表面形成一定深度的锚纹，有效增大金属表面面积，相应提高了防腐材料同金属表面的附着力。2.2 防腐前的金属表面处理技术

2.2.1 硬质聚氨酯泡沫塑料防腐保温联合绝缘

采用这种技术在油田上已推广应用30余年，“一步法”生产工艺成熟，工程造价低，该工艺隔绝空气和水的渗入，能起到良好的防腐作用。同时它的发泡孔都是单独封闭互不连同的小圆孔，闭孔率高达92%以上，因此它的吸水率约为0.2kg/m3，低导热系数和低吸水率，加上保温层外面防水性能好的高密度聚乙烯或玻璃钢保护壳，克服传统的地沟铺设“穿湿棉袄”状况，大人减少供热管道供热管道的整体热损失。实践证明，只要按照规程设计施工，一般使用50年是没问题的。

措施：（1）正确选用组合聚醚和异氰酸酯，根据钢管规格大小不同，选用不同的发泡参数，保证钢管的发泡成型质量，同时选用配套的异氰酸酯。（2）精心施工，开车前检查设备处于良好状态后，进行调线，保证设备中心线一致，将有关原料按配比配好，开工时均衡送料（保证泡沫成斜面，从而达到最佳泡沫状态）。电机配套，管线稳定送进。（3）使用高压无氟发泡机：精确控温：精确计量：模块化设计。

图1 “一步法”生产泡沫工艺流程图2.2.2 三层PE防护技术

三层PE防护技术防腐性能好、吸水率低、机械强度高，被广泛应用于输水、输气输油管道。三层PE技术由底层环氧粉末，中间胶黏剂，外层为复合聚乙烯。为了保证防腐效果，对钢材表面采用喷砂或除锈；在湿度和温度合适时生产。根据不同的土壤腐蚀环境，选择不同等级结构的防腐层。钢管采用中频电源均匀加热到合适的温度；静电喷涂无溶剂环氧粉末，胶黏剂缠绕，聚乙烯缠绕，水冷却。

2.2.3 内防腐涂层

涂层对介质有较强的腐蚀抗力，能阻止上介质对钢铁的腐蚀，并有较长的寿命；施工工艺比较简单，便于掌握，施工质量容易保证；材料供应比较可靠，经济性好；维护修补比较容易，内防腐技术泛应用到供水管道。

措施：为了保证内防腐效果，对钢材表面采用喷砂或除锈；在湿度和温度合适时生产；内防涂料按照要求配置。

参考文献

[1] 孙连芬，王利霞编，著）.国内外石油工程施工技术

[2] 中国腐蚀与防护学会成立十周年（1979-1989）学术论文集（1990）

[3] 油气田腐蚀与防护技术手册（上册）

[4] 实用直埋供热管道技术（穆树芳编著）

[5] SY/T0415-96 GB/T23257-2009