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油氣管道的腐蝕行為與防護技術

文檔作者：殷麗秋吳明修連強曹彥青文檔來源： 1．遼寧石油化工大學石油天然氣工程學院 2．遼寧石油化工大學機械學院		點擊數：	更新時間： 2024年04月29日
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上一篇：油氣管道的腐蝕與防護技術研究

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第42卷第6期
2013年6月
當 代 化 工
Contemporary Chemical Industry
VO]．42．No．6
June，2013
油氣管道的腐蝕行為與防護技術
殷麗秋 ，吳 明 ，修連強 ，曹彥青
(1．遼寧石油化工大學石油天然氣工程學院， 遼寧撫順113001； 2．遼寧石油化工大學機械學院，遼寧撫順113001)
摘 要：管道作為國民經濟的大動脈，其腐蝕與防護一直受到各方高度重視。從經濟和安全兩個角度介紹
了腐蝕研究的意義；石油天然氣行業(yè)油氣管道的腐蝕類型，腐蝕機理、腐蝕速度的計算并分別介紹了管道內腐
蝕和外腐蝕防護控制的方法。
關鍵詞：油氣管道；腐蝕研究；經濟；安全；腐蝕形態(tài)
中圖分類號：TE 988 文獻標識碼： A 文章編號： 1671—0460(2013)06—0832—04
Corrosion Behavior and Protection Technology of Oil and Gas Pipelines
YIN Li．qiu 1 WU M ing 1 XIU Lian— qiang 2
， CAO Yan—qing
(1．Petroleum Engineering College，Liaoning Shihua University,Liaoning Fushun 1 1 3001，China：
2．Mechanical College，Liaoning Shihua University，Liaoning Fushun 113001，China)
Abstract：Since the pipeline is the a~ery of national economy,SO its corrosion and protection are widely paid attention
t0．In this paper,the important meaning of corrosion research was presented from two angles of economy and security；
corrosion types，corosion mechanism and calculation method of corrosion vetocity of oil pipelines in oil and gas
industry were also discussed．Some methods to prevent and control inside and outside corrosion were introduced．
Key words：Oil and gas pipeline；Corrosion research；Economy；Security；Corosion form
與公路、鐵路、水運相比，管道運輸已當之無
愧地成為當今世界石油及天然氣行業(yè)最主要的運輸
方式，因為它除了便于管理、運輸量大、密閉安全、
容易實現(xiàn)遠程集中監(jiān)控之外，還有很多優(yōu)點，因此
在全世界范圍被廣泛應用并得到迅速發(fā)展。由于油
氣管道所輸送的介質或多或少會含有腐蝕性成分，
并且所處的土壤環(huán)境大都復雜多變，致使管道內壁
很容易受到腐蝕而破壞。管道受到腐蝕會導致穿孔
甚至斷裂，可能會導致無法估量的災難，例如造成
油氣的跑、冒、滴、漏，中斷運輸，引起火災，環(huán)
境受到污染，甚至可能造成人員傷亡。因此對管道
進行防腐控制，減小腐蝕對管道的損傷是管道工程
的重要內容。
l 腐蝕研究的意義
現(xiàn)代文明的三大支柱：材料、能源和信息。材
料的研究離不開腐蝕。材料在環(huán)境中服役時有三種
失效形式腐蝕、磨損和斷裂，首當其沖的就是腐蝕。
腐蝕研究的重要性首先表現(xiàn)在經濟方面。1969
年英國 “Hoar”報告稱腐蝕每年給英國至少造成
l3．65億英磅損失，1975年美國國家標準局(NBS)
調查顯示，由于金屬腐蝕造成的經濟損失為700億
美元，占當年國民生產總值的4．2％? 。每年腐蝕
給我國造成的直接經濟損失也很可觀：僅在2003
年，腐蝕造成的直接經濟損失就高達500億美元，
占據國民經濟凈產值的3～4個百分點。在腐蝕造成
的損失中，資源浪費最為嚴重，全球每年生產的鋼
材中由于腐蝕而被損失達30％，其中有10％變成了
鐵銹而不得不報廢。至于由金屬腐蝕事故引起的停
電和停產等間接損失就更無法計算，一般是直接損
失的幾倍。
腐蝕研究重要性的第二個領域要從安全和減
少災難性事故的方面考慮。美國天然氣長距離輸送
管道及集輸管道在1970～1984年間共發(fā)生5 872次
事故，平均每年發(fā)生404次；蘇聯(lián)在1981～1990
年問發(fā)生700多起管道事故，主要失效原因是內外
腐蝕、管材缺陷及焊接以及外部干擾 1o 1970～1992
年歐洲管道事故頻率平均為0．575次／1 000 km／a，
1988—1992年為0．381次／1 000 km／a。1960年美國
Transwestern公司的一條X56鋼級的、直徑為762 mm
的輸氣管道破裂，破裂長度達13 km。1999年6月
蘇聯(lián)拉烏爾山隧道附近由于對天然氣管道維護不
當，造成天然氣泄漏，隨后引起大爆炸，燒毀了兩
列鐵路列車，死傷800多人，成為1989年震驚世界
器喜 ：： 蕞。 o4一)．女，黑龍江哈爾濱人．碩士在讀， 年畢業(yè)于東北石油大學，研作者簡介：殷麗秋(1 982 )，，2006 究方向：管道完整性管理技術。 E-mail
894I 29107@qq．com。
第42卷第6期 殷麗秋，等：油氣管道的腐蝕行為與防護技術833
的災難性事故?。腐蝕的發(fā)生很普遍且不易被察覺，
當腐蝕的量變積累到一定程度，便會發(fā)生突發(fā)性災
害，引發(fā)安全環(huán)境的破壞。因此，采取各種技術措
施進行防腐蝕，也是保證安全生產的必然選擇。
2 腐蝕的類型
油氣管道一般為金屬材質。金屬腐蝕具有普遍
性，自發(fā)性和隱蔽性的特點，其分類方法多種多樣，
而且伴隨著腐蝕介質的不斷更新、金屬材料種類的
增多，腐蝕類型也在相應的增加。但無論哪一種腐
蝕分類方法，都是為了從不同角度描述腐蝕現(xiàn)象的
外觀形狀、特點、規(guī)律和機制等，以便說明、分析
和研究腐蝕現(xiàn)象及其規(guī)律，進而找出防止腐蝕發(fā)生
的方法和途徑。
2．1 腐蝕形態(tài)
(1)全面腐蝕：腐蝕在整個金屬表面上的發(fā)生是
均勻的，各部分的腐蝕速率也基本相同，所以也稱
為均勻腐蝕。如果是不均勻的腐蝕發(fā)展到整個金屬
的表面，則會出現(xiàn)全面腐蝕的效果，這兩種情況都
可稱為全面或均勻腐蝕。
(2)局部腐蝕：與全面腐蝕不同，在金屬表面上
只有某一局部區(qū)域發(fā)生局部腐蝕，基本不會被破壞
其他的地方。局部腐蝕具有破壞形態(tài)多，危害性大
的特點。斑狀腐蝕、穴狀腐蝕、點蝕、電偶腐蝕、
晶間腐蝕、絲狀腐蝕、縫隙腐蝕、剝蝕、選擇性腐
蝕等都是局部腐蝕的常見形式。
f3)應力作用下的腐蝕：材料在腐蝕環(huán)境和拉應
力(壓應力一般不會造成應力腐蝕)協(xié)同作用下發(fā)
生的開裂及斷裂失效現(xiàn)象。一般包括以下幾種類型：
應力斷裂腐蝕、氫損傷、腐蝕疲勞、腐蝕磨損、空
泡腐蝕和微振腐蝕。
統(tǒng)計調查結果表明，在所有的腐蝕中全面腐蝕、
腐蝕疲勞及應力腐蝕引起的破壞事故所占比例較
高，分別為23％、22％和19％，其他十余種形式腐
蝕合計36％。由于應力腐蝕和氫脆的發(fā)生事先毫無
征兆，所以其危害性最大，經常引發(fā)災難性事故，
在實際生產和應用中應引起足夠重視。
2．2 油氣管道土壤腐蝕的典型腐蝕類型
土壤腐蝕除了氧和二氧化碳等腐蝕性氣體在土
壤電解質中造成的一般性均勻腐蝕和點蝕外，還會
由于外部服役環(huán)境的特點而造成下述幾種特有的腐
蝕類型。
2．2．1 土壤電池腐蝕
土壤腐蝕和在其他介質中發(fā)生的電化學腐蝕過
程相同，由于其電化學的不均勻性產生微電池從而
導致了腐蝕。另外，由于土壤介質的多相性，土壤
介質還會因宏觀不均勻性形成電池而導致腐蝕，這
種腐蝕的作用更大。土壤的各種理化性質(透氣性、
pH值、含鹽量等)的變化都會形成腐蝕電池，如透
氣條件不同，土壤介質中氧的滲透率也不同，金屬
與土壤相接觸的各部分的電位就會受到影響形成氧
濃差電池。
2．2．2 微生物腐蝕
微生物(如細菌)對管道金屬的腐蝕基本上是
由其產物及其活動直接或間接地影響到腐蝕的電化
學歷程，或者是改變了土壤的理化性質而導致覺著
腐蝕電池所致。如比較典型的硫酸鹽還原菌(SRB)
引起的腐蝕，就是通過硫酸鹽還原菌的作用，直接
影響腐蝕反應過程，它能破壞沿原電池陰極表面正
常聚集的保護性氫離子膜，使陰極去極化過程更加
容易。
2．2．3 雜散電流腐蝕
就是不在原有路徑上流動的電流，也稱干擾電
流或迷走電流。雜散電流流到管道的哪個部位，該
部位就成為腐蝕電池的陰極而受到保護，而電流流
出的部位，就成為電池的陽極而受到腐蝕。與一般
的土壤腐蝕相比，雜散電流引起的腐蝕更加劇烈。
埋地管道不存在雜散電流的情況下，腐蝕電池的電
極電位差只有幾百毫伏，而有雜散電流存在時，管
道上通過的雜散電流高達幾百安培，接地電位則高
達9V左右 。
2．2．4 土壤應力腐蝕破裂
土壤應力腐蝕破裂(SCC)是服役管道所遇到
的另一類腐蝕問題。管道在腐蝕中的應力腐蝕破壞
是由于埋地管道在外表面上的小裂紋經擴展延深造
成的。這些小裂紋最初是以肉眼看不見的處于同一
方向排列的許多獨立的小裂紋組成的，經過幾年的
時間，這些獨立的小裂紋可能增長或加深，一個裂
紋叢中的裂紋可能連接形成較長裂紋。由于土壤應
力腐蝕破裂的演變緩慢，它往往可以在管道上存在
若干年而不造成事故。如果裂紋擴展到一定程度，
管道最終會失效，導致泄漏或爆裂。
我國現(xiàn)有油氣輸送管線七萬多公里，因此，管
線的外腐蝕問題，尤其是咸性和近中性的碳酸鹽應
力腐蝕破裂問題應該引起足夠的重視。
3 腐蝕機理
金屬的腐蝕機理一般有三種情況 ：物理腐蝕，
化學腐蝕和電化學腐蝕。具體的腐蝕機理主要由金
屬表面所接觸介質的種類決定，例如液態(tài)金屬、非
化
電解質溶液或電解質溶液等。化學腐蝕是純化學反 4．3
應的氧化還原，在反應過程當中不產生電流。如金
屬的氧化過程：油氣管道與空氣中的0：、CI 、SO：、
H s等介質接觸時，生成的氧化物、硫化物、氯化物
等腐蝕產物在金屬表面生成膜，表面膜的性質決定
了化學腐蝕的速度。單純發(fā)生化學腐蝕的機率是非
常小的，最常見的腐蝕形式是電化學腐蝕。當金屬
與電解質溶液發(fā)生電化學反應(即生成了原電池)
而產生的腐蝕即為電化學腐蝕，在反應過程中必然
產生電流。陽極發(fā)生氧化反應，金屬原子離開金屬
進入與其發(fā)生反應的介質中同時放出電子；陰極上
介質中的氧化劑與電子結合發(fā)生還原反應。由純物
理溶解作用導致的金屬破壞稱為物理腐蝕。無論是
液態(tài)金屬深入晶界或是物理溶解的作用下產生合金
都會造成熔融金屬的腐蝕，這種腐蝕是當固體金屬
接觸到熔融金屬時產生的金屬溶解或開裂。
4 金屬腐蝕速度的表征
被腐蝕了的金屬其厚度、質量、組織結構、機
械性能及電極化過程都會被改變，可以用這些物理
性能的變化率來表征金屬腐蝕的大小。對于均勻腐
蝕，一般用質量、深度以及電流指標來衡量 。
4．1 質量指標
用金屬腐蝕樣品前后的質量變化來評定金屬腐
蝕程度。
一
一
= — — 一
S×f
式中：礦失重時的腐蝕速率，g／(m ．h)；
m0一樣品腐蝕前的質量，g；
m-一清除了腐蝕產物后的樣品質量，g
～ 樣品的表面積，rIl2；
t一腐蝕時間，h。
失重法適用于表面腐蝕產物易于脫離和清除的
情況。腐蝕后樣品質量增加并且腐蝕產物不易清理，
可用增重法表示。
4．2 深度指標
工程上，直接影響材料和構件壽命的腐蝕數據，
排在第一位的就是腐蝕深度，因此對腐蝕深度測量
的意義更加重大。用質量變化來表示腐蝕速率，沒
有考慮金屬密度對腐蝕深度的影響。所以該方法更
適合于評定密度不同的金屬受腐蝕的程度。
金屬腐蝕深度變化率，即年腐蝕深度，用下式
表示：
：
f—24~
—
365、
： 8．76
P 1000 P
式中：p一金屬腐蝕密度，g／cm。。
對于均勻腐蝕情況，可將整個金屬表面積看作
陽極面積，從而得到腐蝕速度與腐蝕電流密度 間
的正比關系 ：
．
一
一
lco — ■，z，
式中： 一金屬的相對原子質量；
— 金屬在陽極反應方程式中的電子數；
-法拉第常數，F(xiàn)=96 500 C／too1
由此可見，金屬的電化學腐蝕速度可以用腐蝕
電流密度來表示。
5 腐蝕控制的方法
雖然腐蝕過程自發(fā)產生、不可避免，但卻未必
不可控制。金屬材料腐蝕的原因是表面形成工作著
的腐蝕電池，即存在不同電位的電極及電極間的電
子通道和離子通道。金屬腐蝕防護技術主要是破壞
其條件，使腐蝕電池無法工作，其意義是在于保持
材料結構在一定時期內的介穩(wěn)定態(tài)或減緩變?yōu)椴环€(wěn)
定態(tài)，使材料結構的壽命期達到期望值。
對于鋼質油氣管道，若不加防護或防護不當，
其壽命是不會長久的，如果能夠采取有效防護措施
對其實施腐蝕控制，則可延長其處于介穩(wěn)定態(tài)的時
間，使使用壽命達到預期的年限。目前工程上主要
的防腐蝕技術有選材和材料表面改性、緩蝕劑技術、
覆蓋層技術和電化學保護技術等。
5．1 油氣管道外防腐措施
5．1．1 防腐涂層
防腐涂層對金屬的保護作用表現(xiàn)在三個方面：
隔離作用一分隔金屬與腐蝕性介質；緩蝕作用一使
金屬表面與涂料內部的緩蝕性組分反應而發(fā)生鈍化
或生成保護性物質，提高了對金屬的保護力度；電
化學保護作用一在涂料中使用比鐵活性高的金屬作
填料(如鋅、鋁、鎂等)，起到犧牲陽極保護作用，
減輕腐蝕。
5．1．2 陰極保護
要想在管道上得到完美無瑕的涂層幾乎是不可
能的。一般總會有一些缺陷或保護不到的點，這些
點上的腐蝕還會導致涂層失效。因此，陰極保護與
涂層聯(lián)合使用是目前管道建設的通常做法。陰極保
護費用通常是涂層費用的10％。陰極保護通常有兩
種類型，即外加電流保護和犧牲陽極陰極保護。
5．1．3 雜散電流排流保護
對于雜散電流，通常采用排流保護的辦法對管
道進行保護。所謂排流保護，就是將管道中流動的
直流或交流雜散電流排出管道，以避免管道遭受腐
第42卷第6期 殷麗秋，等：油氣管道的腐蝕行為與防護技術835
蝕或避免管道上施工作業(yè)的人員遭受電擊的方法。
直流排流保護最常用的方法有直接排流、接地排流、
強制排流和極性排流四種方法；交流排流保護常用
方法有直接排流、負電位排流、隔直排流等。
5．2 油氣管道內腐蝕防護措施¨”
5．2．1 選用耐蝕金屬材料或非金屬材料
油氣管道的防腐蝕首先應考慮從選材和材料開
發(fā)方面解決問題。由于金屬材料具有良好的機械強
度和易加工性，在控制油氣管道內腐蝕問題時首先
考慮耐蝕金屬。
5．2．2 加注緩蝕劑
緩蝕劑可以在金屬表面形成一層非金屬膜，隔
離溶液和金屬，使金屬材料免遭腐蝕。由于可在油
氣管道投入使用以后加注緩蝕劑，不必改變原有材
料結構，所以在油田得到廣泛應用。
5．2-3 管材的內涂層和內襯里
內涂層和內襯里是解決集輸系統(tǒng)和注水系統(tǒng)管
材腐蝕問題的又一種有效的方法。通常使用的有塑
料涂層、水泥襯里和塑料襯里、耐蝕合金襯里等。
6 結束語
腐蝕是造成油氣管道失效的眾多原因中最不可
忽視的一種，由于它普遍發(fā)生又不易察覺，時時刻
刻威脅著管道的安全。雖然已經采取了各種防腐措
施，但管道泄漏、穿孔等事故仍屢屢發(fā)生。據不完
全統(tǒng)計：目前在役油氣管道腐蝕事故頻次約為
0．875～1．375次／1 000 km／a，高于國外0．08～0．16次
／1 000 km／a。腐蝕造成大量的能源浪費和經濟損失，
降低了石油天然氣行業(yè)的綜合經濟效益，干擾油氣
田的正常生產，阻礙工藝技術發(fā)展和開發(fā)水平的提
高。因此，要保證油氣安全生產、運輸和提高經濟
效益，必須做好油氣管道的腐蝕防護工作，這也是
節(jié)約能源、造福于社會的重要舉措。
參考文獻：
[1] 汪文有．管道腐蝕聲發(fā)射檢測[D]．北京：北京化工大學，2009．
[2]衛(wèi)杰油氣管道事故分析及膠萊【D]．山東：中國石油大學(華東)，
2009．
[3] 張帆．海底管道的動力分析與損傷檢測技術研究[D]．山東：中國
海洋大學，2006．
[4]曹阿林-埋地管道金屬管線的雜散電流腐蝕防護研究[D】．重慶：重
慶大學，2010．
[5] 岳桂杰．輸油近道腐蝕研究與分析[J】_內蒙古石油化工[J1_內蒙古
石油化工，2009，(2)：23—24．
[6] 林新宇，吳明，程浩力，等 埋地油氣管道腐蝕機理研究及防護
『J】．當代化工，201 1，40(1)：53-55．
[7] 劉偉，蒲曉林，等．油田硫化氫腐蝕機理及防護的研究現(xiàn)狀【J】．石油
鉆探技術，2008，36(1)：83—86．
[8]包月霞．金屬腐蝕的分類和防護方法[J]．廣東化工，2010，37(207)：
199，216．
[9] 陶琦，李芬芳，邢健敏金屬腐蝕及其防護措施的研究進展『Jll湖南
有色金屬，2007，23(2)：43—46．
[1O]李健，湯榮，等．土壤腐蝕研究 裝備制造技術，2012，(9)：31～32．
(上接第831頁)
三是，雙氧水在二氧化碳相中具有很低的粘性
和溶解度，進而大大的有利于雙氧水向水相中轉移，
減少了雙氧水和催化劑相接觸的時間，降低了催化
和分解速度，另外，水和二氧化碳通過相互反應進
而形成弱酸性環(huán)境，也能夠降低雙氧水的分解速度。
四是，可以通過控制水相的質量，進而獲取高濃度
的雙氧水。五是，采用二氧化碳溶液，進而取代了有
機溶劑，能夠去除雙氧水中微量有機溶劑的后處理的
工序。這種新型雙氧水合成工藝仍然在研究之中，并
且研究者正在尋求更好的合成催化劑。
3 結束語
本文通過對雙氧水的綠色合成工藝進行了相關
的介紹，通過現(xiàn)有的雙氧水的生產工藝存在的弊端
以及其對環(huán)境造成的污染缺點，進而開發(fā)綠色的雙
氧水合成工藝，通過對綠色合成工藝的原料生產過
程以及生產技術的具體的介紹，我們了解到，研發(fā)
新的雙氧水的綠色合成工藝，是需要在之前的雙氧
水生產技術的基礎上進行的，并且采用新的環(huán)保理
念去研發(fā)，一切以對環(huán)境無污染的角度出發(fā)，才能
研發(fā)出真正的雙氧水的綠色合成工藝。雖然，本文
介紹的雙氧水的綠色合成工藝可能在某一小點上還
不夠完美，但是，相信科學技術的發(fā)展，相信科研
人員的不斷的研究，雙氧水的綠色合成工藝一定能
夠進一步完善和進一步普及。
參考文獻：
[1]李小忠，王連軍，趙銘，等．離子交換一雙氧水氧化法制備納米氧化鈰晶
體【J]．無機化學學報，2006，22(1)：79—82．
[2]李興霞l我國雙氧水的生產與應用簡介[JJ．純堿工業(yè)，2004(6)：22—24．
[3]戚建英，胡家元，李賢均．N一羥基一N一苯基一2一吡啶甲酰胺鈷配合物的
合成及均相催化乙苯的氧化反應『JIl催化學報，1999(04)．
[4]王．淺析蒽醌法雙氧水生產后處理工藝【J]．化工進展，2004，23(7)：785～
787
[5]邱廣明．苯乙烯和馬來酸酐共聚物的合成、及其功能化膜與微球的
研究[D]．杭州：浙江大學，2006．
[6]劉燕林，周海峰，岳培恒，等．雙氧水生產廢水的治理工程實例[J]．環(huán)境
工程．2005 23(4)：17—19．

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