埋地石油集输管道防腐蚀技术研究

白晓亮

（大庆油田工程建设有限公司油田工程事业部，黑龙江 大庆 163000）

埋地石油集输管道作为石油输送体系不可缺少的重要组成部分，由于长期处于地下埋置环境，加上所输送的石油介质中存在一定的腐蚀因子，使得集输管道饱受腐蚀问题的困扰，在这样的情况下，做好集输管道的防腐蚀工作就显得尤为重要。但就目前来看，国内埋地石油集输管道虽然采取了一定的防腐措施，但实际应用效果有限，难以充分发挥防腐蚀作用，故而就埋地石油集输管道的防腐蚀技术开展进一步分析，是非常有必要的，这对解决集输管道的腐蚀问题、提高集输管道的使用寿命而言，有着非常积极的现实意义。

埋地石油集输管道一般多为金属材质的管道，在其长期的石油输送工作中，难免会出现一定的腐蚀问题，严重时还会造成管道穿孔、破裂等，给石油输送工作的正常进行形成极大的干扰。而造成埋地石油集输管道的原因比较复杂，从其来源上区分，可以将其分为两个方面的原因：

1.1 埋地环境腐蚀

埋地环境腐蚀主要是由于管道所埋置土壤环境的不稳定性，在其中一些腐蚀因子的作用下，而使得管道出现腐蚀问题。比如说土壤中微弱的电解质溶液，与管道金属构成了原电池而发生化学反应，形成电化学腐蚀；
土壤中所存在的硫酸盐还原菌在其活动影响下，产生硫化氢等酸性物质，与管道发生化学反应而引起腐蚀。此外，土壤中还有微弱杂散电流活动，通过管道时会产生电解作用，也会引发管道腐蚀问题[1]。

1.2 输送介质腐蚀

输送介质腐蚀主要是所输送的石油中含有其它物质，在这些物质的作用下而引起的管道腐蚀问题。众所周知，石油伴生物中，以水的比重最高，这就使得所开采的石油中含有大量的水溶液，而其中所存在的氯化物、硫化氢、二氧化碳、微生物等能与埋地石油集输管道发生反应，进而产生腐蚀问题。输送介质所引发的腐蚀，从管道内壁开始，使得管道内壁变薄，而逐渐无法满足石油集输要求。

腐蚀问题的存在，严重制约了石油集输管道应有作用的实现，为避免因集输管道腐蚀而引起的石油泄漏问题发生，做好集输管道的防腐工作就显得尤为重要。

2.1 缓蚀剂防腐技术

缓蚀剂又被称之为腐蚀抑制剂，其主要是通过制止反应物达到金属物质表面的形式，来阻断这部分化学反应，从而起到一定的防腐效果。缓蚀剂根据适用环境的不同，其使用类型也有所差别，从缓蚀剂自身的性质上进行区分，可以将其分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂两大类，而后者在我国埋地石油集输管道防腐中的应用极为普遍。在埋地石油集输管道中加入缓蚀剂，能够抑制各类腐蚀因子的活动，减缓其对管道所形成的腐蚀作用，最终起到一定的防腐效果[2]。从适用性的角度上来看，缓蚀剂作用机理简单，操作便捷，不受环境因素的限制作用，使得其防腐效果较为明显，但同时缓蚀剂的适用也存在一定的弊端，其需要充分对集输管道的腐蚀机理进行分析，明确腐蚀因子，进而才能对缓蚀剂的具体成分进行确定，才能起到一定的防腐效果。而随着石油开采作业的持续进行，其伴生物成分也在逐渐变化，这极大的增加了缓蚀剂的应用难度，需要大量的检测和试验才能保证良好的效果。

2.2 衬管防腐技术

衬管防腐技术指的是在集输管道内部增加衬管，以隔绝腐蚀因子与集输管道的直接接触，从而起到一定的防腐效果。衬管防腐从其技术工艺上来看，可以将其分为穿插和翻衬两种类型，其中前者指的是将高密度聚乙烯内衬管，在牵引机的牵引作用下，将其穿插于集输管道中，并通过内衬管的记忆效应，促使其舒展开来，并与集输管道内壁紧密的结合，形成一层防腐层，实现对集输管道的保护作用。而后者则是以浸透热固性树脂的纤维增强软管作为内衬材料，以液压或者气压的方式，将其翻转压入集输管道内部，促使有浸透热固性树脂的一面，与管道内壁紧密贴合，并通过加热的方式促使热固性树脂固化，形成一层保护层，起到一定的防腐作用[3]。

衬管防腐技术不仅可以用以集输管道防腐蚀，同时也可用以进行管道的破损修复，能有效对管道腐蚀问题进行解决与处理。但这一防腐技术在实际的应用过程中，也存在一定的问题，其无法实现长距离的内衬施工，这就导致了内衬管道无法形成连续的保护层，而同时集输管道采用法兰进行连接，内衬层的存在容易在接口的部位形成压边、翻边等问题，增加了操作难度。另外，由于衬管与集输管道之间缺少硬性物理连接，使得其内衬层一旦出现破损的问题，石油将渗透进入夹层，使得内衬管与集输管道脱离，不仅会失去防腐效果，还容易造成一定的管道堵塞问题。

2.3 电化学防腐技术

电化学防腐技术又被称之为阴极保护法，根据电化学有关原理可以得知，在原电池中，阴极是被保护的一极，阳极由于还原性更强而容易被氧化产生腐蚀，根据这一原理只需要将被保护的金属作为阴极，就能很好的避免腐蚀问题的出现，这就是电化学防腐技术。实际操作中，主要是将石油集输管道作为阴极，实现保护作用，起到一定的防腐效果，包括以下两种办法。

2.3.1 牺牲阳极保护法

牺牲阳极保护法指的是选用一种还原性比较强的金属或者合金，将其与集输管道连接，构成原电池，促使还原性比较强的金属或合金作为阳极，发生氧化反应而被消耗掉，而集输管道作为阴极则被阳极释放的电流所保护，从而实现管道防腐蚀的目的。实际开展集输管道防腐工作的时候，一般选用锌及锌合金、镁及镁合金等金属或者合金材质，作为阳极材料被牺牲而产生保护作用[4]。其中镁这种金属的极化效率较低，电位为负，但其发电量比较大，适合在土壤电阻率较高的地段进行应用。而锌金属的自我腐蚀能力较差，使用寿命较长，加上其电流效率高的优势，使得其在酸碱性土壤中应用较为普遍。铝的电位序处于镁和锌之间，表面容易形成致密氧化膜而得到保护，因此其多以铝锌合金等形式而进行使用。

2.3.2 强制电流保护法

强制电流保护法指的是通过外部施加电流的方式，促使集输管道作为阴极被极化，从而达到阴极保护的作用。强制电流保护法需要外部电源的参与，同时还需要辅助阳极的辅助作用，才能构成完整的保护系统，避免集输管道被腐蚀。强制电流保护法由于外部电源的存在，使得其电流与电压可以控制，能够根据保护需要而输出较大的电流，以起到更长距离的保护效果。强制电流保护法主要适用于长距离的集输管道保护，或者是土壤中存在较多的杂散电流，采用牺牲阳极保护法无法起到保护效果的情况下，可通过强制电流来对集输管道进行保护，防止腐蚀问题的发生。辅助阳极有铝、钢材质的可溶性阳极，也有铸铁、石墨材质的微溶性阳极，同时还有铂、镀铂类的不溶性阳极，实际应用时要根据集输管道保护的需要，和现场的实际条件来进行充分的考虑，选择合适的辅助阳极[5]。

综上所述，埋地石油集输管道在输送石油方面发挥着非常重要的作用，而同时其也受到土壤环境腐蚀及输送介质腐蚀问题的困扰，为避免管道腐蚀问题的发生，而给石油输送作业带来不良影响，则势必要做好集输管道的防腐蚀工作。实际防腐工作中，可采取缓蚀剂防腐技术、衬管防腐技术、电化学防腐技术等技术，来切实做好防腐工作，避免管道腐蚀问题的发生，促使石油埋地集输管道应有的作用得以实现。

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