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海洋集输管道的腐蚀与防腐

发表时间：2021/4/14 来源：《中国科技信息》2021年4月作者：张梦冬

[导读] 海洋石油的开发影响着我国石油的发展，而海洋油气的集输是海洋石油发展的重要环节，也已经成为连续输送大量油(气)最经济、最可靠、最安全、最快捷的运输方式，考虑到海洋环境的复杂、石油成分的多样性，集输过程中对管道的腐蚀在所难免，严重的会造成管道的泄漏，这样不仅会造成石油的损失，还会严重的污染海洋。

山东东营中石化胜利油田分公司海洋采油厂张梦冬 257000

摘要：海洋石油的开发影响着我国石油的发展，而海洋油气的集输是海洋石油发展的重要环节，也已经成为连续输送大量油(气)最经济、最可靠、最安全、最快捷的运输方式，考虑到海洋环境的复杂、石油成分的多样性，集输过程中对管道的腐蚀在所难免，严重的会造成管道的泄漏，这样不仅会造成石油的损失，还会严重的污染海洋。所以对于海洋石油的集输腐蚀问题的研究是非常重要，本文通过对海洋油管的环境分析，找出造成腐蚀的因素，并提出防腐措施，从而来保证海洋石油运输的安全。
关键词：海洋石油腐蚀防腐措
        引言
        我国国土面积大、海岸线长、海域广阔，为我国海洋石油事业的发展提供了得天独厚的地理条件，我国广阔的海域采出的石油通过建造输油管道和输气管道到达陆地形成一个庞大的油气管道集输网，管道的集输主要是依靠钢材来进行的，采用的都是优质钢材，并且进行防腐处理，可是由于海洋油管所处的环境变化多样、运输的油气资源所含成分复杂，再加上长时间的使用不可避免的要遭受土壤、海水、空气的腐蚀，据不完全统计在我国石油运输事故中有20%左右的事故是由于集输管道的腐蚀造成的，所以分析海洋石油的集输环境、运输的石油成分、含量的变化对海洋输油输气管道腐蚀的防治有重要意义。
        一、海洋油管腐蚀的主要因素
        1、气蚀的影响。油气集输管道由于受到流道振动、流道过窄、海水的旋涡、扩散，．导致其在流体中就形成了一个低压区。在海水和油气集输管道的金属管壁的界面上，由于低压区的存在，管壁原有的保护膜会受到无数气泡的不断破裂而致使产生机械损伤，从而形成气蚀，长此以往，油气集输管道管壁就被腐蚀成麻孔，呈马蜂窝状。
        2、海水流速的影响。空气中的氧分子由于海水流动的作用，会冲刷掉在金属表面所形成的各种保护膜，同时也就加快其扩散到金属表面的速度。海水流动速度与油气集输管道成正比，海水流动速度越大，腐蚀电流也就越大，管道腐蚀也就越严重，腐蚀速度成倍甚至成几十倍地增加。
        3、舍盐量的影响。有别于其他的腐蚀环境，海洋环境的最为显著的特征之一就是含盐量大。世界性的大洋中，水的含盐量和成分基本来说都是相对恒定的，但是内海海水的含盐量因地区条件的不同而不同，区别较大。水中含盐量直接影响到水的含氧量和导电率，因此必然对腐蚀产生影响。
        4、海水温度的影响。海水的温度对海底油气管线腐蚀的影响是间接地，由于腐蚀需要一定的温度条件，温度不同管线的腐蚀速度也不一样，一般来说海水温度每增加一度，海洋流体中金属管线的腐蚀速率就会增加10%，海水温度也受到地域的影响，尤其是近海和浅海更为显著。海洋中的微生物对腐蚀的影响远远大于前面这几种，因为微生物不仅数量上占优势而且在效率上占有优势，微生物在自身生理与外界环境之间会吸收外界的养分排出氨、CO2、H2S等这些都可以对海底油气管线产生不利影响，此外如果管线处在微生物繁殖兴盛的地方，气腐蚀速度还会加倍的增加。
        二、集输管道腐蚀类型及危害
        根据金属管道的腐蚀破坏形式，腐蚀形式可分为：
        1、均匀腐蚀输送介质中含有的酸性气体在一定条件下与水流结合，对管道内表面造成均匀的腐蚀，一般危险性较小。

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        2、局部腐蚀整个集输管道内表面在一定区域腐蚀，虽然重量损失比均匀腐蚀小，但因可导致金属结构的不紧密或穿漏现象，其危险性较大。局部腐蚀又划分为。a、点腐蚀由于管道表面涂层或保护膜不均匀，在金属管道某一部位，被腐蚀成一些小而深的孔。b、电偶腐蚀异种金属彼此接触或通过其他导体连接处于同一介质中，造成接触部分的局部腐蚀。
        3.应力腐蚀断裂海洋石油平台主要常见硫化物应力腐蚀开裂。H2S水解后吸附在管道表面的HS-力口速阴极放氢，从而导致材料韧性下降，在应力和介质的联合作用下，破坏处逐渐形成裂纹，裂纹随时间逐渐扩展直到断裂。
        4、氢脆由于金属材料中氢引起的材料塑性下降，开裂或损伤的现象。5、晶间腐蚀腐蚀沿着金属或者合金的晶粒边界或其他的临近区域发展。
        三、技术管道的防腐
        1、电化学保护防腐。电化学保护主要是对被保护金属与保护金属电极电势差的控制，起到保护金属管道的目的，电化学保护主要分为阴极保护和阳极保护。国内外海上石油平台集输管道多采用牺牲阳极来保护对应金属管道。用于金属管道防护牺牲阳极材料以镀锌为常见。镀锌层完全覆盖于金属内表面，隔离腐蚀介质与金属表面，由于被保护的金属管道在锌镀层中是阴极，即使受到损坏，受腐蚀的也是锌层本身，被保护的金属管道不受腐蚀。随着电化学的研究技术不断的更新以及其他交叉学科的不断进步，镀层工艺逐步优化，其方法在材料防腐保护方面会有进一步的发展及推广
        2、涂层防腐。涂层钢管在油气集输管线上广泛地应用，主要原理为在腐蚀介质与管线内壁之间提供一个隔离层，进而在一定程度上减缓腐蚀。正是因为内涂层的防腐技术能够非常有效地减缓和防止内腐蚀，能够节约大量管材和维修费用，减少清管次数的同时，也提高了油气田的输送效率。目前油气集输管线防腐的技术主要有：水泥砂浆与玻璃钢内衬技术、H87涂层技术、环氧粉末涂料技术等。管道内壁防腐涂料的防腐蚀性、耐水性、耐压性、耐冲击性好，具有良好的黏结性、耐弯曲性、耐磨性、化学稳定性、耐热性，高硬度，摩擦系数小。目前，应用较多的涂料品种有：环氧酚醛、聚氨酯、环氧树脂、改性环氧、富锌、玻璃鳞片、聚苯胺等系列防腐涂料。由于内防腐涂层不可避免地存在针孔，而且流体及固体杂质，如砂子等的冲刷也使防腐层容易出现损伤，所以通常在使用防腐层的同时要添加适量的缓蚀剂。
        3、特殊防腐。对一些海水活动、微生物活动比较活跃的地方可以添加外层防护套管，通过牺牲防护套管来达到保护管道的目的；对油气管线所经过的海域进行详细的水文地质调研，了解这一区域的海水情况，并根据海水变化情况对集输管道进行额外的防护；根据管道经过的浅海、滩涂等不同地形开展不同的防腐蚀处理，做到具体情况具体应对；还可以在海管进行铺设时对腐蚀情况进行风险评估；通过不同铺设路线的风险评估对比选择出优化的铺设路线也可以做到对海管的防腐防护。
        结论
        目前我国海洋石油正在处于一个全面发展的阶段，渤海、黄海以及南海都是我国海洋石油发展的重点区域，海洋油气管线的防腐有重要意义，所以海洋石油集输管道的防腐以及防护任务仍然很重，就目前海洋石油的发展形势来说海洋石油集输管道防腐处理以及保护措施的研究也具有广阔的研发前景。
［参考文献］
[1]崔世菊．油气集输管道内腐蚀及内防腐技术[J]．石油化工设计，2010，23(9)：90-92．
[2]鞠红，王君，唐晓，王丽飞.油气集输管道在海洋环境中的腐蚀与防护[J].石油化工设备，2010.9

作者简介：张梦冬，男，山东东营市人，汉族，大专学历，高级工，研究方向为海洋采油及集输专业。