齐丹阳，史振龙
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[摘 要] 随着经济飞速发展，社会对于石油等化石能源的依赖程度越来越高，长输管道作为其重要运输载体得到迅猛发展。然而管道的腐蚀问题作为影响输油管道的安全稳定使用的最大因素，逐渐被相关部门列为重点关注问题。本文以油气管道为对象，结合石油管道所面临的主要腐蚀环境，分析影响管道腐蚀的主要因素，进一步探讨管道相关防腐措施，提升管道的防腐质量，延长管道的运行寿命。
[关键词] 长输管道，腐蚀因素，防护手段
由于市场对于能源的需求日益增长，促使管输事业迅猛发展，管道作为五大输送石油的方式之一，扮演着极其重要的角色，然而管输过程中面临的主要问题之一就是腐蚀，腐蚀破坏往往会造成严重的突发事故，产生不良的社会影响，造成巨大的经济损失。现有研究表明，管道的腐蚀现象具有长期性和普遍性，很难在管道使用过程中完全避免腐蚀现象，但可以根据腐蚀机理，制定相应的防护措施，把腐蚀保持在可控范围以内。因此研究油气管道腐蚀机理、影响因素和防护措施具有重要意义。
1油气管道腐蚀问题分析[1]
1.1大气腐蚀
空气中含有氯化物、硫化物、尘埃等杂质会加速大气中管道腐蚀，影响腐蚀过程的介质主要为水和氧气，另外二氧化碳、氯化氢和硫化氢等气体在腐蚀过程中也产生较大影响。复杂多变的大气环境导致影响金属的腐蚀因素有很多，其中大气中水分对管道腐蚀反应影响最为明显，金属在腐蚀过程中存在临界相对湿度，当环境湿度在临界值以下，金属腐蚀反应减缓，不发生明显的腐蚀现象；而超过临界值后，金属表面会形成一层水膜，这层水膜的存在会使得金属腐蚀类型发生转变，从化学腐蚀转变为电化学腐蚀，金属腐蚀反应速率会明显加快。
1.2水环境腐蚀
随着油气管道铺设里程数的不断增加，管道不可避免要穿越河流、沼泽等区域，水环境下温度、流速和PH值都会对金属腐蚀有很大影响。此外，一定的水流速作用下，金属表面形成的钝化膜和腐蚀产物被冲刷破坏，未被腐蚀基体暴露在环境中，导致腐蚀程度进一步加剧。水中的含盐量和微生物活动都可能增加水的导电性，形成促进电化学反应的Cl-和S2-等离子，使金属腐蚀速率增加。
1.3酸性油气环境腐蚀
酸性油气环境的形成，主要是由于石油开采和运输过程中，石油不可以避免会挥发出H2S和CO2等酸性油气。在酸性油气环境中，管道的腐蚀破坏现象尤为明显，其中H2S对管道腐蚀破坏最为严重，H2S溶于水后电离产生的H+表现出明显的去极化作用，促进金属阳极反应，加快金属的溶解。同时电离产生的S2-能够与铁离子结合，在管道表面形成难溶的硫化铁腐蚀产物膜，而硫化铁能够在管道表面作为阳极形成新的电偶腐蚀，进一步加剧管道的腐蚀程度。在酸性油气环境下，除了金属发生电化学腐蚀导致设备腐蚀穿孔和壁厚减薄，还有腐蚀反应过程中产生的氢原子进入到管道，在管道的缺陷处富集，破坏金属的连续性，进一步导致管道破坏。
2油气管道防护手段
2.1岗位责任制原则
为实现对输油管道有效管理，解决防腐工作中存在工作范围相互重叠和工作盲区监管不到位的问题，将各相关部门人员进行明确的责任划分，实行岗位责任制，提高输油管道的维护效率。此外，针对相关部门在岗人员，严格执行防腐设备的操作流程，强化员工安全行为规范，提高工作人员的相关业务和技术水平，提升在岗人员的工作业务水平，有利于管道安全稳定运行[2]。
2.2油气管材合理选择和优化设计
从管材选择入手是解决管道腐蚀的基础手段，防腐工作人员需要围绕生产运行中的各个具体方面进行详细分析，重点关注目标输油管道所处的运行环境，分析对管道腐蚀产生影响的各种因素。另外，在选择管材时，除了考虑管材耐蚀性外，还要考虑到材料的力学性能、加工性能、材料成本以及后期施工难度等多方面进行考虑。不同运行环境下的管道，所面临的环境因素不同，选择能够适用于特定目标环境的管材，提高管材的利用效率，达到节约成本的目的。在管道设计施工过程中，合理的结构设计也能减少或防止腐蚀的发生。设计过程，设备区域尽量避免死角的出现，金属设备的死角区域出现液体残留和固体物质沉降堆积，引起死角区域发生腐蚀。
2.3管道阴极保护方法
目前，牺牲阳极保护法和强制电流保护法广泛应用于石油企业长输油气管道上。其中牺牲阳极保护法是指将被保护管道和活泼性较高的金属连接形成一个电池回路，活泼金属作为电化学腐蚀的阳极被腐蚀，管道作为阴极被保护起来。随着牺牲阳极材料不断更新换代，金属镁因具有质量轻、极化率低、电位负、易于加工和成本低廉等优点常被选为阳极材料。强制电流保护法主要指将被保护管道与外加电源负极连接，使被保护管道作为阴极保护起来，主要用于输油站外长距离的输油管道，主要原理为在外加电源的作用下，有效降低管道的电位，使管道产生极化现象，达到管道防腐的目的。
2.4管道涂层保护方法
随着国家石油化工产业飞速发展，长输管道事业对于防腐技术的要求逐渐提高，防腐涂层作为石油化工领域最有效的防腐保护措施之一被广泛应用，其主要工作原理为将防腐涂料涂覆到金属管道表面上，使金属管道与外界腐蚀环境隔离开，避免腐蚀介质直接与管道接触，起到防止管道腐蚀的作用。沥青类涂层包括石油沥青和煤焦油沥青作为应用较早的防腐涂层，因其能够适用于不同温度和外部环境被广泛使用，其优点是成本优势，成熟的施工体系，主要用于地质条件较好，土壤电阻率高的区域。由于沥青类涂层硬度对温度敏感，含有重金属污染环境等局限性，石油天然气行业逐渐开始使用合成树脂类涂料来代替沥青类涂料，合成树脂作为高分材料，由共价键的分子聚合而成，主要分为热固性和热塑性两种。热固性具有网状结构，加热凝固后不在软化，如环氧树脂和酚醛树脂等材料。热塑性塑料受热软化，可反复塑制，例如氯乙烯和聚丙烯等。其中，应用较为广泛的3PE复合涂料指底层以环氧粉末，表层为聚乙烯复合材料，中间加入胶粘剂。这种不同涂层联合形成复合防腐涂层的性能更加完善，具有超高机械性能和抗防腐性能[3]。
3结束语
综上所述，长输管道在运行过程中面临的外界环境复杂多变，多种腐蚀环境都对管道安全稳定的运行产生不良影响。因此，只有事先全面了解输油管道所存在的腐蚀问题，详细分析管道运行中面临的腐蚀环境，明确影响管道腐蚀的主要因素，总结管道的主要腐蚀特征，根据结果，分析多种腐蚀防护手段的优缺点，将多种防护手段应用于管道防腐工作中，从而提升管道的防腐质量，延长管道的运行寿命，有利于长输管道安全稳定的运行。
参考文献
[1] 寇杰.油气管道腐蚀与防护[M]. 梁法春,陈婧. 北京:中国石化出版社.2016:178-220.
[2] 李革生.石油管道防腐中的问题及解决措施[J].腐蚀研究,2018,32:102-103.
[3] 凌江,陈忠全.石油管道防腐机理与技术研究[J].科学管理,2019,2:281,285.