油气管道腐蚀控制技术研究

全面腐蚀控制第33卷第03期 2019年03月87腐蚀研究Corrosion Research技术油气管道腐蚀及防护技术研究进展郭立勇（大庆油田工程建设有限公司，黑龙江 大庆 163000）摘 要：目前石油和天然气的输送主要靠钢制埋地管道来完成，而腐蚀对钢制油气管道的危害非常严重，相应的管道维修费事费力，大幅度增加了使用成本。本文在介绍管道腐蚀类型及腐蚀机理的基础上，综述了目前输油及输气管道常用的腐蚀防护技术，并对油气管道的防腐技术提出了建议。关键词：油气管道　腐蚀机理　防腐技术中图分类号：TQ630.72 文献标识码：A DOI：10.13726/ki.11-2706/tq.2019.03.087.03Research progress on Oil and Gas pipeline corrosion and protection TechnologyGUO Li-yong(Daqing Oilfield Engineering & Construction Co., Ltd. Daqing 163000, China)Abstract: The oil and gas transportation mainly by steel buried pipeline to complete, and the harm of oil and gas pipeline corrosion is extremely serious, corresponding to pipeline maintenance effort, greatly increased the cost. Based on the introduction of corrosion types and corrosion mechanism of pipelines, corrosion protection techniques commonly used in oil and gas pipelines are reviewed in this paper. Some Suggestions on anti-corrosion technology of oil and gas pipeline are also given.Key words: oil and gas pipelines; corrosion mechanism; anticorrosion technology作者简介：郭立勇 (1982－) ，男，黑龙江大庆人，工程师，本科，主要从事施工管理工作。0 引言使用钢制埋地管道输送石油天然气等流体具有成本低，安全性好等优点。但钢制埋地管道易被输送介质、地下水、土壤和杂乱电流腐蚀，最终导致穿孔泄露，造成经济损失和环境污染[1]。据统计，全世界每年因金属腐蚀造成的损失约2万亿美元。因此，减轻或避免埋地管线的腐蚀，是管道施工作业的一个重要环节。本文在介绍管道腐蚀类型及相关的腐蚀机理的基础上，综述了目前油气管道常用的腐蚀防护技术，并对油气管道的防腐技术提出了 建议。1 油气管道腐蚀因素分析1.1 土壤腐蚀土壤腐蚀是油气管道外部腐蚀的主要诱因。土壤是由固相、液相和气相组成的复杂系统，并有多种微生物伴生。土壤具有不均匀性、胶体性、导电性和多孔性等特性，电化学腐蚀是土壤的对油气管道的主要腐蚀形式。由于输送管道通常跨越的地域较广，涉及不同的土壤类型，导致土壤对管道的腐蚀速度和程度也不尽相同，而腐蚀的不均匀性会加剧管道的腐蚀程度。

第４０卷第２期　２０１　１年２月　当　代　化　工　Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｖｏ１．４０，Ｎｏ．２　Ｆｅｂｒｕａｒｙ，２０１　Ｉ　

埋地油气管道外腐蚀　

原因及防腐技术的研究进展　

张春生　，申龙涉　，郭慧军　，杜明俊　，邰忠英　

（１．辽宁石油化工大学石油天然气工程学院，辽宁抚顺１１３００１；２．中国石油集团工程设计有限责任公司华北分公司，河北任丘０６２５５２）　

摘　要：基于埋地油气管道周围土壤环境的复杂性，从长输管道外腐蚀控制因素出发，通过对管道周围环　境腐蚀性的检测及金属管道腐蚀机理分析，结合国内外长输管道外防护技术的发展现状，研究比较目前主要防　护材料的防腐蚀性能。提出有效的防腐措施。为埋地管道能够安全高效运行提供了理论依据。　关键词：埋地管道；腐蚀；防腐技术；研究　中图分类号：ＴＥ　９８８．２　文献标识码：Ａ　文章编号：　１６７１—０４６０（２０１１）０２—０２０２—０４　

Ｅｘｔｅｒｎａｌ　Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　Ｃａｕｓｅｓ　ｏｆ　Ｂｕｒｉｅｄ　Ｏｉｌ　ａｎｄ　Ｇａｓ　Ｐｉｐｅｌｉｎｅ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｉｎ　Ａｎｔｉ—ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

ＺＨＡＮＧ　Ｃｈｕｎ．ｓｈｅｎｇ　，ＳＨＥＮＬｏｎｇ．ｓｈｅ　，ＧＵＯＨｕｉ－ｊｕｎ　，ＤＵＭｉｎｇ－ｊｕｎ　，ＴＡＩＺｈｏｎｇ－ｙｉｎｇ　

（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＰｅ￣ｏｌ　ａｎｄ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｇａｓ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｓｈｉｈｕａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｆｕｓｈｕｎ　１　１３００１，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｃｈｉｎａ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｈｅｂｅｉ　Ｒｅｎｑｉｕ　０６２５５２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇ　ａｔ　ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｂｕｒｉｅｄ　ｏｉｌ　ａｎｄ　ｇａｓ　ｐｉｐｅｌｉｎｅ，ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ　ｆｒｏｍ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｏｎｇ—ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｐｉｐｅ—ｌｉｎｅｓ　ｅｘｔｅｒｎａｌ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，ｃｏｒｒｏｓｉｖｅｎｅｓｓ　ｏｆ　ｓｏｉｌ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｐｉｐｅｌｉｎｅ　ｗａｓ　ｄｅｔｅｃｔｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｍｅｔａｌ　ｐｉｐｅｓ　ｗａｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　ｌｏｎｇ—ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｐｉｐｅｌｉｎｅ　ｅｘｔｅｒｎａｌ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｓｔｕｄｙｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｍａｉｎ　ａｎｔｉ—ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌ，ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ａｎｔｉ－ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｗｅｒｅ　ｐｕｔ　ｆｏｒｗａｒｄ　ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｈｉｇｈ・ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｕｒｉｅｄ　ｐｉｐｅｌｉｎｅｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｂｕｒｉｅｄ　ｐｉｐｅｌｉｎｅ；Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ；Ａｎｔｉ－ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；Ｓｔｕｄｙ　

工业技术　

ｌ■　

油气管道的腐蚀与防护技术研究　

周晶晶　

（中国石油西气东输管道公司苏浙沪管理处２１０００２）　

［摘要］目前石油天然气资源的输送主要依靠长距离埋地管道来实现，管材一般为钢制管道。比如中国石油管道公司承担国内陆上大部分油、气田油气外　输管道的建设组织及运营管理任务，下辖近万公里原油、成品油、天然气长输管道，分布在全国十几个省、自治区、直辖市。因此，如何防止埋地管道的腐蚀破坏，长　期以来一直是管道工程中的一个重要环节。　［关键词】石油天然气，管道运输，腐蚀，防护　中图分类号：Ｕ１７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１４）３６一ｏ０３Ｏ一０ｌ　

１前富　

在天然气开采过程中，常常会有一些伴生气体，如二氧化碳、硫化氢等，这　

些气体的存在，不但降低了天然气的热值，还会对管道、设备等有腐蚀作用，腐　

蚀会造成天然气井油（套）管的断裂、集输管线爆破等，破坏正常平稳供气，影响　

用户的生产和生活，腐蚀带来的危害不仅给国家造成很大的经济损失，也威胁　

工作人员的生命安全。因此，对天然气管道中的腐蚀及如何解决腐蚀的问题进　

行研究是非常有要的。　

２腐蚀类型及机理　

根据大量实例可以看出，管道内腐蚀主要受到管材质量、输送介质以及管　

道防腐水平的影响，管道内发生腐蚀的类型主要有均匀腐蚀、坑蚀、应力腐蚀、　

冲刷腐蚀等几类：　

①均匀腐蚀是由于天然气中含有一定的水汽，在一定条件下，天然气中的　

水汽凝结在管壁形成水膜，硫化氢和二氧化碳等酸陛气体溶于水膜中，对管道　

产生腐蚀，　

②管道钢在气相和液相环境中都有可能发生坑蚀，如管壁腐蚀物不均匀、　

硫及多硫化物的沉积、腐蚀产物保护膜出现结晶剥裂等都有可能产生坑蚀；　

③在含湿硫化氢的天然气介质中应力腐蚀主要是硫化物应力腐蚀开裂，硫　

化氢水解后吸附在钢表面的ＨＳ－会加速阴极放氢，从而导致材料韧性下降、脆　

性增加，在应力远低于材料屈服强度的情况下发生滞后断裂；　④在气体流速较高时，管道钢遭受冲刷腐蚀也比较严重，由于腐蚀产物被　

技术研究

161 2015年第8期

1 管道阴极保护腐蚀控制技术在管道施工和运行中，容易造成管道外防腐层缺陷和针孔存在，这些缺陷会形成大阴极小阳极的腐蚀电池，加速缺陷和针孔处的管道腐蚀，这种局部腐蚀速率是均匀腐蚀速率的几倍甚至十几倍，是造成管道腐蚀穿孔的主要原因，采用外加电流的阴极保护可有效地对缺陷和针孔处的管道进行保护，防止局部腐蚀发生。2011年，某项目部采用电压梯度（DCVG）测量和密间隔电位测量（CIPS）相结合的方法，完成管道防腐层完整性评价，判断防腐层的状况和阴极保护是否有效。该项目部济南站与周村站以及临淄站三座阴极保护站对运行参数进行了测试，判断阴极保护效果，见表1。可以看出：济南站阴保设备的运行参数比较正常，而周村站恒电位仪输出电压偏高，输出电流低，阳极床接地电阻高，大于SY/T5919标准中所规定的1Ω的要求，而临淄站阴保站对临淄出站至齐鲁站以及淄青管线进行保护，输出电流偏低，阳极床接地电阻略大于SY/T5919标准中所规定的1Ω的规定。从2011年阴极保护电位运行记录来看，济淄线在沿线测试桩上所测得的保护电位（ON电位）都负于-0.85V，满足了阴极保护准则的要求。2 管道杂散电流腐蚀与防护技术在设计或规定的回路以外流动的电流称为杂散电流。在没有杂散电流通过时，埋地金属构筑物所承受的渗透压与溶解压通常会保持平衡状态状态，不会发生电化学腐蚀。如果环境中存在金属构筑物，流失于环境介质中的部分杂散电流可能从金属构筑物的某处进入，再从构筑物的另外一处流出并进入环境介质，这就构成了一种电解腐蚀电池。某项目工程地处珠江三角洲经济区，管道全长466.66km，全线采用三层PE防腐层加强制电流阴极保护措施。在管道阴保系统投行过程中，发现鳌头-广州段管道存在严重的杂散电流干扰。该段管道全长38.7Km，在鳌头和广州各设一个线路阴极保护站和站场区域阴极保护站，从化站设一个区域阴极保护站，沿线设置40个测试桩，中间设13处临时阴极保护，采用的是20m锌带，另设3处排流桩，采用的是30m裸铜线加固态去耦合器。通过对管道沿线直流输用电设施排查，发现了两处可能对管道造成干扰的干扰源，分别是距离广州站西部10公里的广州地铁机场站和鳌头站西部的飞来峡鱼龙岭村的南方电网超高压输电公司广州局楚穗直流接地极。鱼龙岭共用接地极距离鳌头首站大约10 km，其附近半径20 km 范围内鳌广干线管线长度约为12 km；管地直流电位有明显的安静期，与广州地铁运行时段基本一致，杂散电流源应该是电气化运输系统引进或直流输电线路所造成。直流输电线路单极工作时，通过接地排放的电流达到3125A，干线恒电位仪烧损是直流输电线路单极工作所造成，经与南方电网联系得到证实。同时，为减少杂散电流对天然气管道造成损害，制定下列改善措施：1）排流保护：在1#、3#、4#、5#、8#、27#、37#、38#桩、广州站绝缘接头处等位置安装牺牲阳极，每处2组，每组3支镁阳极，增大管道接地，抑制交流干扰，平抑直流干扰。2）加装阴极保护有效性测试装置：采用的是测试片法。3）调整恒电位仪运行参数：结合杂散电流干扰实际情况，把鳌头首站、广州分输站的线路恒电位仪运行状态由恒电位状态转变为恒电流方式运行，广州站输出电流设定为0.5A，鳌头站设定输出电流为1.5A。3 结论及认识管道的防腐设计关系着管道的使用寿命和维修要求，由于各种防腐材料有其自身的防腐寿命，需要外加防腐技术来延长管线防腐寿命，阴极保护和杂散电流防治技术能有效减缓管线腐蚀速率，延长管线使用寿命，符合我国天然气管线安全输送要求。天然气管道腐蚀控制技术研究