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埋地輸油管道腐蝕成因及防護(hù)

文檔作者：劉鵬陳保東郭大成張春燕劉少山文檔來(lái)源： 1．遼寧石油化工大學(xué)儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院 2．遼河石油勘探局油田地面建設(shè)工程一公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年06月30日
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2008笠
第4期
菅 遣 技 術(shù) 5 設(shè) 各
Pipeline Technique and Equipment
2008
No．4
埋地輸油管道腐蝕成因及防護(hù)
劉 鵬 ，陳保東 ，郭大成 ，張春燕 ，劉少山
(1．遼寧石油化工大學(xué)儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院，遼寧撫順113001；
2．遼河石油勘探局油田地面建設(shè)工程一公司，遼寧盤(pán)錦124010)
摘要：埋地管道運(yùn)輸是目前原油的主要輸送方式，它的使用優(yōu)點(diǎn)日益突出。由于埋地管道運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，各種原因造
成的管道腐蝕嚴(yán)重影響其使用壽命和所輸油品質(zhì)量，甚至造成泄漏而污染環(huán)境。通過(guò)對(duì)埋地輸油管道的腐蝕特點(diǎn)及其影
響因素進(jìn)行分析，包括腐蝕的種類和相應(yīng)的防護(hù)措施，指出了防腐覆蓋層各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)管道線路的地質(zhì)條件、環(huán)境
而定．提出了今后管道腐蝕的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞：輸油管道；腐蝕；防護(hù)
中圖分類號(hào)：TE832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004—9614(2008)04—0047—02
The Origin and Protection Research of the Buried Oil Pipeline to Corrode
I IU Peng‘
，
CHEN Bao—dong‘，GUO Da—cheng‘，ZHANG Chun—yan ，LIU Shao—shan‘
(1．Liaoning Shihua University，F(xiàn)ushun 113001，China；
2．The Field Ground Construction Project No．1 Company of Liaohe Petroleum，Panjm 124010，China)
Abstract：Buried pipeline transportation of crude oil is the main transmission mode，and its use has become increasingly obvi—
OUS advantages，because it operational environment is complex，a variety of reasons for pipeline corrosion that causes a serious lose
of their service life and affects the quality of oil or even causes leakage pollution of the environment．Buried pipeline corrosion char—
aeteristics and influencing factors are analyzed，including the type and the correspo nding corosion on the protective measures，by
nothing that the anti—corosion coating has advantages and disadvantages，according to the geological conditions under which the
pipe lines are laid．In light of the environment，some suggestions are brought forward for prevention of pipeline corrosion in future．
Key words：oil pipeline；corosion；protection
0 引言
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，管道輸油的優(yōu)點(diǎn)日益明顯。輸油管
道基本上都采用碳素鋼無(wú)縫鋼管、直縫電阻焊鋼管和螺旋焊縫
鋼管。這些管道大都直埋于地下，并且常因所處的土壤環(huán)境復(fù)
雜而導(dǎo)致腐蝕，發(fā)生局部穿孔。管道一旦破損，后果嚴(yán)重。因
此，有針對(duì)性地采取防腐措施，減緩?fù)寥篮驮图斀橘|(zhì)的腐
蝕是十分必要的
1 管道腐蝕的主要原因
地下金屬管道按其腐蝕部位的不同可分為內(nèi)壁腐蝕和外
壁腐蝕兩種情況。內(nèi)腐蝕是由于輸送介質(zhì)中的水在內(nèi)壁生成
水膜，形成原電池腐蝕條件所發(fā)生的電化學(xué)腐蝕；而外壁腐
蝕主要是H：S和CO!與金屬發(fā)生反應(yīng)，引起化學(xué)腐蝕。一般
情況下化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕同時(shí)存在，也可能存在一種腐
蝕 。
1．1 電化學(xué)腐蝕
當(dāng)金屬和電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，由電化學(xué)作用而引起的腐蝕
叫做電化學(xué)腐蝕。金屬管道與含有水分的大氣、土壤、湖泊、海
洋接觸，這些介質(zhì)中含有SO：、HC1、NaC1及灰塵，它們都是不同
濃度的電解質(zhì)溶液。金屬本身含有雜質(zhì)，由于鐵元素和雜質(zhì)元
素的電位不同，所以當(dāng)鋼鐵暴露于潮濕空氣中時(shí)，由于表面的
收稿日期：2007—11—16 收修改稿日期：2008—03—04
吸附作用，就使鐵表面上覆蓋一層極薄的水膜。水的電離度雖
小，但仍能電離成H 離子和OH一離子。在酸性介質(zhì)的大氣環(huán)
境中，H 的數(shù)量由于水中溶解了CO：、SO：等氣體而增加。因
此，鐵和雜質(zhì)就好像放在含有H 、OH一、HCO；、nso；等離子
的溶液中一樣，形成了原電池。鐵為陽(yáng)極，雜質(zhì)為陰極。
陽(yáng)極(鐵)化學(xué)反應(yīng)為
Fe：Fe。 +2e
Fe“ +2OH一：Fe(OH)2
陰極(雜質(zhì))化學(xué)反應(yīng)為
2H +2e=H2 f
然后，F(xiàn)e(OH)：被空氣中的氧氣氧化為Fe(OH)，及其脫水
產(chǎn)物Fe：O，，F(xiàn)e：O，是紅褐色鐵銹的主要成分。該腐蝕實(shí)際上
是在酸性較強(qiáng)的情況下進(jìn)行的。
此外，土壤的電阻率對(duì)鋼鐵的腐蝕也有一定的影響，如表1
所示。
表1 鋼鐵腐蝕程度與土壤電阻率的關(guān)系n ·cm
土壤電阻率 鋼鐵腐蝕程度
0 ～9oo
90l～2 3oo
2 301～5 oo0
5 ool～l0 oo0
l0 000以上
非常劇烈
劇烈
中強(qiáng)
緩慢
非常緩慢
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Pipeline Technique and Equipment
1．2 化學(xué)腐蝕
單純由化學(xué)作用而引起的腐蝕叫化學(xué)腐蝕。例如，金屬裸
露在空氣中，與空氣中的CO 、O 、H S、SO 、C1 等接觸時(shí)，在金
屬表面上生成相應(yīng)的化合物。通常金屬在常溫和干燥的空氣
里并不腐蝕。但在高溫下就容易被氧化，生成一層氧化皮(由
FeO、Fe O Fe，O 組成)，同時(shí)還會(huì)發(fā)生脫碳現(xiàn)象。此外，在油
品中含有多種形式的有機(jī)硫化物，它們對(duì)金屬輸油管道也會(huì)產(chǎn)
生化學(xué)腐蝕。這幾種腐蝕以CO 腐蝕對(duì)管道的影響最為嚴(yán)重，
它的特征是管道的局部產(chǎn)生點(diǎn)蝕、蘚狀腐蝕和臺(tái)面狀腐蝕，其
中，臺(tái)面狀腐蝕是腐蝕過(guò)程最嚴(yán)重的。
關(guān)于CO 的腐蝕機(jī)理，一般都認(rèn)為是溶解在水中的CO 和
水反應(yīng)生成H CO，，之后再和Fe反應(yīng)使之被腐蝕：
CO2+H2O=H2CO3
Fe+H2CO3=FeCO3 +H2 t
但是溶液中的CO ，絕大部分是以H 和HCO(存在的，因
此，反應(yīng)生成物中大多數(shù)是Fe(HCO，) ，它在高溫下分解：
re(HCO3)2=FeCO3 +H2O+cO2 T
實(shí)際上，腐蝕產(chǎn)物碳酸鹽(FeCO，、CaCO，)或結(jié)垢產(chǎn)物膜在
鋼鐵表面不同區(qū)域的覆蓋程度不同，不同覆蓋度的區(qū)域之間形
成了自催化作用很強(qiáng)的腐蝕電偶，CO 的局部腐蝕就是這種腐
蝕電偶作用的結(jié)果。這一機(jī)理也很好解釋了水化學(xué)作用和在
現(xiàn)場(chǎng)一旦發(fā)生上述過(guò)程時(shí)，局部腐蝕會(huì)突然變得非常嚴(yán)重等現(xiàn)
象 。
2 常用的腐蝕防護(hù)技術(shù)
管道的內(nèi)、外環(huán)境是不同的。管道內(nèi)的腐蝕主要由其儲(chǔ)存
和輸送的介質(zhì)各方面特性所決定，而外腐蝕是由大氣、土壤等
外部環(huán)境引起。
1 內(nèi)腐蝕防護(hù)措施
輸送管道內(nèi)腐蝕控制的基本原則為：因地制宜，一般實(shí)行
聯(lián)合保護(hù)。所謂因地制宜是指在調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)管道、設(shè)施內(nèi)介質(zhì)腐
蝕性等各方面參數(shù)的基礎(chǔ)上，提出相應(yīng)、有效、經(jīng)濟(jì)的保護(hù)方
法。而聯(lián)合保護(hù)則是有效實(shí)施保護(hù)的重要技術(shù)路線。在油氣
田生產(chǎn)中，對(duì)內(nèi)腐蝕主要采用以下保護(hù)措施 。
(1)根據(jù)不同介質(zhì)和使用條件，選用合適的金屬材料。如
在含H S及CO 的介質(zhì)中選用耐腐蝕合金鋼N一80、13Cr等。
(2)選用合適的非金屬材料(如玻璃鋼襯里及玻璃鋼管
線)及防腐層。
(3)介質(zhì)處理。主要是去除介質(zhì)中促進(jìn)腐蝕的有害成分，
調(diào)節(jié)介質(zhì)的pH值，降低介質(zhì)的含水率等，以降低介質(zhì)的腐蝕
性。
(4)添加化學(xué)藥劑。在介質(zhì)中添加少量阻止或減緩金屬腐
蝕的物質(zhì)，如緩蝕劑、殺菌劑和阻垢劑等，以減少介質(zhì)對(duì)金屬的
腐蝕。
(5)合理的防腐蝕設(shè)計(jì)及改進(jìn)生產(chǎn)工藝流程，以減輕或防
止金屬的腐蝕。
2 外腐蝕防護(hù)措施
外防腐層一般分為普通級(jí)和加強(qiáng)級(jí)，有些防腐層也有特加
強(qiáng)級(jí)。選擇防腐層時(shí)，應(yīng)根據(jù)土壤的腐蝕性、相關(guān)的環(huán)境腐蝕
因素、管道運(yùn)行參數(shù)以及管道使用壽命等來(lái)確定。場(chǎng)、站、庫(kù)內(nèi)
埋地管道以及穿越鐵路、公路、江河、湖泊的管道均應(yīng)采用加強(qiáng)
級(jí)防腐。為確保管道安全，延長(zhǎng)管道壽命。對(duì)于長(zhǎng)輸管線及集
氣干線一般應(yīng)采用防腐層與陰極保護(hù)聯(lián)合的保護(hù)H J。
根據(jù)以上原則，通常在非石方地區(qū)及土壤腐蝕性不高的地
區(qū)，管道設(shè)計(jì)壽命在10～20年時(shí)，可選用石油瀝青類防腐層。
對(duì)于土壤腐蝕性等條件惡劣的地區(qū)，管道可選用煤焦油瀝青、
環(huán)氧煤瀝青涂料、兩層聚乙烯、熔結(jié)環(huán)氧粉末、聚乙烯膠粘帶、
三層聚乙烯等防腐層 。
(1)石油瀝青?？顾⒖果}、抗堿性好，無(wú)毒。設(shè)計(jì)、施工技
術(shù)成熟，原料足、價(jià)格便宜，易修補(bǔ)?？褂袡C(jī)溶劑、油等性能差，
耐溫性差。一般用于非石方地區(qū)，使用壽命一般為10～20年。
適用溫度一20～80℃ ．
(2)煤焦油瓷漆。耐化學(xué)介質(zhì)能力強(qiáng)，抗細(xì)菌和植物根系。
優(yōu)良的抗水性，價(jià)格較低，易修補(bǔ)。耐溫性差，易機(jī)械損傷，施
工條件差，對(duì)環(huán)境有一定影響，不耐紫外線。一般用于地下水
位高和沼澤地段的土壤環(huán)境。適用溫度一25～80℃．
(3)環(huán)氧煤瀝青。耐潮濕環(huán)境，抗酸、堿、鹽，附著力好，價(jià)
格較低，耐細(xì)菌和植物根系能力強(qiáng)。適用溫度一20—100℃．
(4)兩層聚乙烯。機(jī)械性能強(qiáng)，耐低溫及電絕緣性能好。
適用于多石地段、一般鹽漬土壤等。適用于一40～70℃．
(5)熔結(jié)環(huán)氧粉末。粘結(jié)性強(qiáng)，耐溫性好，抗陰極剝離強(qiáng)，
良好耐蝕性。適用于環(huán)境腐蝕性高。鹽漬化土壤及穿越管段
等。適用于一30～100℃．
(6)烯膠粘帶。機(jī)械性能較好；由于材料及結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，在
粘結(jié)性及防腐性能上有所提高；施工方便，價(jià)格較便宜。適用
地下水位不高、土壤腐蝕性不強(qiáng)及無(wú)風(fēng)沙地區(qū)。適用于一30～
70℃ ．
(7)三層聚乙烯。粘結(jié)性能好，機(jī)械性能好，電絕緣性能
好。適用于腐蝕性高的土壤環(huán)境、復(fù)雜的地域、石方區(qū)。適用
于一30～70℃ ．
(8)聚氨酯泡沫一聚乙烯防腐保溫層。耐熱性好，在整體
防腐、絕緣性及機(jī)械性能方面有明顯的優(yōu)越性。適用于埋地保
溫管道。適用溫度<100℃ 。
參考文獻(xiàn)：
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寶鋼技術(shù)，2000(4)：54—58．
作者簡(jiǎn)介：劉鵬(1982一)，在讀碩士，研究方向?yàn)楣艿栏g與防護(hù)。

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