石油管道工程的防腐技术研究

李政林

（江苏省特种设备安全监督检验研究院，江苏 南京 210036）

石油管道工程的防腐技术研究

李政林

（江苏省特种设备安全监督检验研究院，江苏 南京 210036）

防腐作为石油管道工程建设及维护管理的关键要素，是确保石油管道工程质量、延长其使用年限、避免出现石油管道泄露等质量问题的重要组成部分。特别是石油管道泄漏可能诱发污染、中毒和爆炸等重大事故，加强防腐管理势在必行。本文从石油管道腐蚀成因入手，提出了一些常用的防腐技术，以期全面确保石油管道的质量和安全。

石油管道；腐蚀成因；防腐技术

在我国社会经济快速发展的背景下，石油能源需求量不断增加，石油管道建设不断增多，同时也增加了石油管道出现腐蚀问题的概率。如果石油管道因腐蚀问题而使石油出现泄漏，那么很容易破坏生态环境，甚至可能引发重大安全事故。因此，如何才能有效地确保石油管道防腐质量值得深入探究。

1 石油管道出现腐蚀的成因

1.1 化学腐蚀

所谓的化学腐蚀实际上就是物质间因发生化学反应而使物质出现腐蚀。如果在空气中裸露的时间比较长，那么金属物质会同空气中的二氧化硫、硫化氢和氧气等气体物质发生相互接触而在金属表面生成硫化物和氧化物等化学物质。虽然金属管道在常温或者干燥的空气中不容易发生腐蚀问题，但是在高温潮湿的环境下却非常容易被氧化腐蚀，同时也会伴随有脱碳现象发生。另外，石油管道中所运输的石油品中包含有环烷酸、有机硫化物等多种形式的化学物质，其同样会与金属管道之间发生化学反应而腐蚀金属管道。实际上，化学腐蚀是众多石油管道腐蚀成因中最为常见的一种腐蚀形式，需要石油管道建设和维护管理单位给予足够重视，避免化学腐蚀问题的出现。

1.2 电化学腐蚀

如果金属和电解质溶液发生接触，那么就会使金属物质发生电化学反应，相应的金属腐蚀就是电化学腐蚀。考虑到石油管道的建设地形比较复杂，其不可避免会同海洋、湖泊、土壤以及大气环境中的水分发生接触反应，此时介质中包含有的灰尘、二氧化硫、二氧化碳以及氯化钠等均隶属于电解质溶液范畴，同时如果电解质溶液浓度有差异，那么它们本身的性质也有所不同。如果在潮湿环境中暴露过长时间，那么石油管道表面会在表面吸附作用下附着一层比较薄的水膜，此时金属和杂质会发生紧密接触后，会使金属和杂质之间持续发生电化学反应。在电化学反应作用下，铁会生成铁离子而进入到水膜之中，其余电子会移入到对应的杂质中，待反应完毕之后会使相应的铁生成红褐色的氢氧化铁，并在金属表面进行附着，这样石油管道很快就会被腐蚀。

1.3 微生物腐蚀

微生物腐蚀是一种比较严重且发展速度比较快的腐蚀形式，其主要是因真菌和细菌等微生物在石油管道中的活动期间而对金属石油管道造成腐蚀。有关研究统计表明，石油管道外部腐蚀成因中有近1/3比例和微生物腐蚀相关。如果将石油管道埋置在地面以下，那么土壤中所的金属还原菌和硫酸盐还原菌等微生物同样会对石油管道表面造成腐蚀破坏。虽然这些细菌的存在和活动仅能够在管道表层产生腐蚀，增加局部腐蚀的概率，有助于形成点状腐蚀或者缝隙腐蚀情况，但是在石油管道外部所存在的腐蚀沉积更是会严重破坏石油管道，以至于需要频繁更换石油管道。

1.4 其他原因

除了上述几种石油管道腐蚀成因之外，石油管道材料不均匀也是诱发腐蚀问题的重要成因。实际上，如果石油管道材料存在不均匀问题，那么就会相应的使金属管道存在电位差，此时金属管道内部电子的互相偏离会腐蚀石油管道。比如，原管道和那些经过改造的管道在组织成分方面会存在比较大的差异，此时会相应的形成电位差，或者那些没有使用的新管道和使用过的管道之间同样会存在电位差，这些均可能会对金属石油管道造成腐蚀。

2 石油管道防腐技术的应用

2.1 涂层防腐技术

涂层防腐技术主要是在石油管道的内壁设置减阻涂层和外壁设置防腐涂层，但是在防腐涂层设置之前，必须要先对相应的石油管道表面进行脱脂处理和除锈处理，之后进行涂层处理，以便借此来达到延长防腐涂层使用年限的目的。随着涂层防腐技术的发展，当前也衍生了许多新型的涂层防腐技术，具体主要包括如下几种：（1）无机非金属防腐涂层：当前无机非金属防腐技术的快速推广和普及使得传统有机涂层技术应用率不断降低，前者具有耐氧化、耐高温等特性，耐腐蚀性更加优异，具体包括搪瓷涂层、玻璃涂层和陶瓷涂层。其中的搪瓷涂层的耐腐蚀性非常强，主要用于钢制管道外层防腐材料；玻璃涂层的耐磨性和致密性比较优异，主要用于管道内壁涂层；陶瓷涂层的化学稳定性比较高，适用于高温等比较恶劣环境。（2）3PE防腐涂层：所谓的3PE防腐涂层主要是指由聚乙烯复合材料（外层）、胶黏剂（中层）和融接环氧粉末（内层）三层所构成复合防腐的一种技术，具有很强的防腐性和机械性，适用于石油管道等的外壁防腐涂层中。（3）无溶剂环氧涂层。该种涂层主要应用于石油管道内壁防腐处理中。考虑到石油管道中石油原油中所包含的一些杂质会在管道内壁部位处发生腐蚀作用，此时可以在内壁部位处设置一些不会对石油原油造成污染，且稳定性能比较好的耐油防腐材料，同时无溶剂环氧涂层会起到减阻管道石油的目的。（4）纳米改性材料涂层：纳米改性材料涂层实际上是无机涂层和有机涂层的补充，主要是借助纳米技术来改进有机或者无机防腐材料，有助于改善相应防腐材料的性能，增加其耐磨性、防水性和防腐性。

2.2 阴极保护技术

采用阴极保护技术，加之涂层防腐技术的应用，可以显著增强管道防腐效果。阴极保护技术实际上就是在那些遭受侵蚀金属管道的表面施加一个外加的电流来将金属石油管道变成阴极，借此来抑制金属腐蚀电子的迁移，减弱或者避免发生管道腐蚀情况。而就阴极保护技术的具体类型而言，主要包括如下两种类型：

（1）外加电流阴极保护技术，其主要是借助辅助阳极在回路当中通入一个直流电，将其通过被保护的金属石油管道来确保金属石油管道变成阴极来达到保护管道免受腐蚀的作用，其具有广阔的适用范围，同时对环境要求也相对较低，但是保护时间却比较长，尤其适用于大部分石油管道，但是为了避免石油管道出现电流流失，需要做好相应管道的绝缘措施。

（2）牺牲阳极阴极保护，其主要采用电位壁待保护金属石油管道更负的金属与待保护管道金属相互连接，借助电位更负金属腐蚀所生成的电流来对被保护金属石油管道进行保护，从而达到防范管道腐蚀的目的。该种防腐蚀技术的施工难度比较小，投资费用相对较少，不需要进行额外的特殊维护，相应的利用率也非常高，但是实际的适用范围却非常有限，尤其适用于某些特殊环境。

2.3 补口技术

补口技术实际上就是在金属石油管道和防腐涂层二者之间的间隙来填充液态材料或者聚烯烃等材料来增强金属管道和涂层之间结合度，避免二者之间存在过大缝隙而影响金属管道的防腐效果，比如三层聚烯烃补口技术等均是当前金属管道防腐施工中常用的一种补口技术。

2.4 缓蚀防腐技术

缓蚀防腐技术是当前石油管道防腐中常用的一种管道防腐技术，其主要是在管道内部增加相应数量的缓蚀剂来确保石油管道不会发生腐蚀问题，同时也有助于抵挡辐射，但是需要注意的是缓蚀防剂本身仅能够辅助防腐，却无法做到真正抵挡主体腐蚀。因此，为了增强石油管道的防腐效果，避免金属管道腐蚀问题的发生，可以在应用缓蚀防腐技术的基础上，配合其他防腐技术或者手段来进行防腐。

2.5 表面处理技术

在石油管道防腐中，良好基层具有重要作用。防腐质量的优劣关乎石油管道使用年限，故必须要确保防腐涂层和石油管道二者粘连的质量，这就需要做好涂层设置之前管道表面除锈等清理工作，确保可以增强涂层和管道二者之间粘连的有效性，以最大程度地延长石油管道使用年限。

2.6 采用新型防腐材料

为了有效地防范石油管道腐蚀问题的发生，可以借助液态聚氨酯防腐涂料来进行管道防腐。实际上，液态聚氨酯防腐涂料本身属于双组分，不包含挥发性溶剂，一般主要呈现液体状态，但是如果将两种组分进行混合，那么就会转化成固体厚膜型涂料，可以进行浇筑、涂刷和喷涂成防腐保护膜。该种防腐涂料具有优秀的使用性能，适用于各种环境、地质条件下的腐蚀施工要求，施工性能、韧性和耐磨性等使用性能非常优异，加之输送条件要求比较低，施工操作比较便捷，不会对生态环境产生不利影响，具有很强的应用价值，尤其是对于补口、旧防腐层修复和补伤等防腐处理中，是当前石油管道外防腐层修复中常用的施工材料。

3 结语

总之，防腐是石油管道建设和维护管理的核心要素，是提升石油运输效率的重要保障。虽然随着科学技术的快速发展，石油管道防腐技术日趋成熟，但是在经济迅猛发展的背景下，石油防腐技术要求同样不断提升，所以必须要生产、施工和科研机构进行深入研究，以便借助先进防腐技术的应用确保石油管道防腐质量。

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A

1671-0711（2017）07（上）-0156-02