程万仓
中国石油化工股份有限公司中原油田分公司天然气处理厂 河南濮阳 457001
摘 要：天然气处理装置存在大量的压力管道，压力管道的内部腐蚀和外部腐蚀会导致管道发生穿孔泄漏。为提前发现并预测管道的腐蚀情况、避免压力管道的频繁穿孔泄漏现象发生、确保装置管线的安全平稳有效运行，研究导致发生腐蚀穿孔泄漏的原因并探索实施相应控制措施尤为重要。
关键词：压力管道；腐蚀；原因分析；措施
天然气处理装置中的压力管道使用多年后，因内外部腐蚀会造成压力管道腐蚀穿孔现象，轻则需进行堵漏处理、重则需停车更换存在问题的相应管段。压力管道状态正常与否不仅关系到生产运行的连续性，更是关系到安全的问题，因此全面系统的分析导致压力管道频繁发生穿孔泄漏的原因并制定相应的控制措施尤为重要。
1压力管道外部腐蚀的原因分析及控制措施的探讨
1.1压力管道外部腐蚀的原因分析
压力管道外表面由于与环境中存在的介质发生化学或者是电化学反应而引起的材料结构的破坏称之为压力管道的腐蚀。压力管道外部局部腐蚀难以发现，往往是突发性、可引起各类生产安全事故，因此局部外腐蚀的危害要比均匀外腐蚀大的多。
（1）电化学腐蚀机理
压力管道与其外表面的电解质溶液相接触，通过阴阳电极反应产生的腐蚀。电化学腐蚀反应属于一种氧化还原反应，这类形成腐蚀的电解反应是不可逆的。
（2）原因分析
该管道在使用过程中，由于防腐保温层密封性能失效，雨水不断渗入至保温层内，然后深入水分造成积聚，在管线外表面形成水膜，这时压力管道外表面吸附的水则为弱电解质，电解平衡过程时会产生少量的氢离子和氢氧根离子直至到达化学平衡，也就是说在压力管道外表面形成了水的弱电解质溶液。此外水的电解质溶液中还溶解了外部渗入的微量氧气，在微量氧气的作用下经日积月累慢慢生成铁锈。整个腐蚀过程如下：
阳极反应过程：Fe → Fe2+ + 2e
阴极反应过程:1/202 + H2O + 2e → 2OH-
总反应过程：Fe + H2O + 1/2O2 → Fe(OH)2
Fe(OH)2将转化变为灰黑色的磁性氧化物Fe3O4：
即：3Fe(OH)2 → Fe3O4 + 2H2O + H2
在氧气较为充分的条件下，Fe(OH)2将进一步氧化成Fe(OH)3：
即：4Fe(OH)2 + 2H2O +02 → 4Fe(OH)3
脱水后反应：
即：2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O
保温层的密封处不断破损和防腐层的失效部位则会出现长期而频繁的的干、湿、冷、热的不断变换，从而造成该部位溶液的浓缩，加之大气中氧气的不断补充，该腐蚀进一步加剧，在该部位势必将形成较为严重的局部腐蚀坑并渐渐扩大，最终导致穿孔泄漏现象发生。
1.2压力管道外部腐蚀预防措施
（1）事后采取的应急措施：对管道损坏的缺陷部位按国家有关法规、标准的规定，及时进行补焊或更换管道。
（2）定期检验环节：重点关注保温层久未更换处的管道、支吊架损坏部位附近的管道组成件以及焊接接头，同时在压力管道年度全面检验时每年更换壁厚检测点，按规律对管线进行长周期逐步全方位的壁厚测量和外观检测，对照壁厚设计值进行分析，查找出现的薄弱点[1]。
（3）防腐保温工作：对于年度全面检验过程中防腐保温受损的部位进行高质量的防腐保温工作，尤其是缝隙处防水措施，从基础上把保温工作做好做实。
（4）日常维护保养：加强压力管道的维护保养，防止保温层损坏、防腐层失效等造成压力管道局部腐蚀，尤其针对容易发生水凝结的部位。
2压力管道内部腐蚀的原因分析及控制措施的探讨
2.1压力管道外部腐蚀原因分析
二氧化碳等酸性气体的存在导致发生管壁厚度降低的现象称之为压力管道内腐蚀。它能在局部使管道厚壁减薄，降低了压力管道的强度，腐蚀严重时会导致管线穿孔引发泄漏事故，此类事故均不易被提前发现。目前，CO2气驱采油技术的应用使得油田伴生气中含有大量CO2酸性气体和水汽。
（1）影响内腐蚀的介质
1)水汽
伴生气中的水如果仅以气态存在，将不会造成压力管道的内腐蚀。只有伴生气中的水处于液态时，才会对压力管道造成内腐蚀，也就是说液态水是发生内腐蚀的必要条件。因为CO2酸性气体只有溶解在管道内壁表面的水中，才会对水膜吸附处的管道造成内腐蚀。压力高而温度低时，天然气的饱和含水率就越低[2]。
2)二氧化碳
CO2是天然气压力管道内部最主要的腐蚀性介质。CO2腐蚀主要是指的天然气中的CO2溶于液态水中生成H2CO3引起的电化学腐蚀。整个腐蚀过程如下：
H2O + C02 → H2CO3
H2CO3 → H+ + HCO3_
HCO3_ → H+ + CO32_
2H ++ Fe → Fe2+ + H2
（2）影响内腐蚀的材料
1）管材
目前采用碳钢作为天然气管道管材，其生产工等技术都十分成熟，但碳钢的耐腐蚀性并不高。对于酸性气体含量低的天然气，管材选用碳钢较为经济。而酸性气体含量高的天然气环境中，选用不锈钢管材则具有较好的抗CO2腐蚀的能力。
2）焊接工艺
压力管道的焊接工艺对焊口部分的耐腐蚀能力影响较大。若管道焊接过程中导致有焊渣残留，则会加速焊口的腐蚀。因焊渣的电位比钢管更负，更容易发生腐蚀，而且焊渣可使通过的气体变为紊流，引发液击现象，最终发生冲刷腐蚀。
2.2压力管道内部腐蚀预防措施
（1）事后采取的应急措施：测量漏点对应的腐蚀范围，合理对腐蚀的缺陷部位按国家法规、标准的相关规定，及时进行维修或更换压力管道。
（2）定期检验环节：重点关注与阀门连接的部位，压缩机及泵的出口部位，三通、弯头、变径、管道终端等部位应根据实际情况适当缩短检验周期，发现管道内表面有腐蚀现象、经壁厚测试有减薄情况的，需提前采取防范措施，压力管道提前更换或将含水管线更换为不锈钢材质。
（3）焊接控制：严格按照施工作业指导书进行管道维修焊接作业，避免出现焊缝夹渣存留的现象发生，施工方严格按照作业指导书进行施工，施工完成后进行技术检测并出具检测报告。
（4）CO2含量控制：在CO2气驱开发技术被替代前，加强与采油厂之间的相互联系与沟通，及时掌握原料气中CO2含量的变化，从源头上切断高CO2含量原料气的来源。
3结语
压力管道作为石油伴生气及石油产品输送的重要设备，管道完好性直接影响到我厂的安全运行状况及经济效益，本文通过对压力管道内部腐蚀及外部腐蚀的原因分析以及控制措施的探索，提出了相应的建议，对于压力管道的安全运行可起到一定的正面推动作用。
参考文献：
[1]沈松泉.压力管道安全技术[M].南京：东南大学出版社,2000,109-119
[2]甘振雄.凝析气田集输管道内腐蚀分析[J].油气储运.2009,29(1):41-45