工业技术 关于钢质管道的腐蚀与防腐工艺的探究 付志明 江西省天然气有限公司３３００００ 摘要：油气的输送离不开管道，尤其是长距离的油气输送。油气输送管道多为钢质材料。而钢质材料的管道的腐蚀是其最主要的破坏形式。由于油 气输送管道均采用埋地方式铺设，穿越地段地形复杂，使得钢质管道更容易产生腐蚀破坏。土壤对管道有着不同程度的腐蚀性，漏损处也不易及时 发现，且地下管道的维修进行大量的土方工程。因此，如何防止埋地管道的腐蚀破换，长期以来一直是管道工程中的一个重要环节。本文对这一问 题进行了重点探究，进而分析了相关的防腐措施。 关键词：钢质管道 油气输送腐蚀 防腐 在我国能源构成中石油与天然气占主要 遍存在电解液，所以电化学腐蚀相对于化学 的部分，在经济建设中也有着重要的作用， 腐蚀就更为普遍。特别是钢质材料管道和土 而且在很长的一段时间里仍然可以在我国的 壤中介质接触就更容易发生电化学腐蚀。通 能源构成中占有重要位置。当前，由于国民 常电化学腐蚀按其腐蚀的形式可分为两种： 经济的地域性差异，而且我国的油气资源分 １．１微电池腐蚀：是指在管道表面上相距 布很不均匀，使得对油气的需求与供给也非 仅为几ｍｍ甚至几ｕｍ的阳极和阴极许多微 常的不平衡。所以，就需要我们进行油气的 小的电极所组成的原电池造成的腐蚀。这种 再分配工作。油气的输送方式主要是依靠钢 微电池腐蚀跟化学腐蚀一样都是属于均匀腐 质管道完成，而长距离的输送则需将钢质管 蚀，其危害性相对较小。 道理于地下 钢质管道的材质的主要成分是 １．２宏电池腐蚀：是指在管道表面上相距 铁和碳，其暴露在空气中或埋于地ｆ＿－．很容易 几ｃｍ甚至几ｍ的阳极区和阴极区所组成的 使之发生腐蚀，并且腐蚀产生的漏损也不易 原电池作用而产生的腐蚀。宏电池腐蚀属于 及时发现与维修。腐蚀导致的油气泄漏有较 局部腐蚀，外形极不均匀。由于阳极区与阴 强的不可预见性，因而事故造成的损失较大。 极区相距较远，介质电５且在回路的总电阻中 管道的腐蚀已经成为钢质油气输送管道最主 占相当大比例，因此腐蚀的速度除与阳极和 要的破坏形式。本文即从管道的腐蚀形式与 阴极的电极过程有关外，还与介质电阻率有 腐蚀机理入手加以阐述，并对管道的防腐措 关。若介质的电阻率大，则腐蚀的速度降低。 施进行了探究。 宏电池腐蚀会在钢质管道表面会产生点状、 一、钢质管道腐蚀的两种形式 斑块状、坑状、孔穴状或沟槽状等的腐蚀形 所谓“腐蚀破坏”，其定义足指在钢质管 态使管壁局部变薄而产生损坏和泄漏，故其 道和其周边的各种介质接触并同各种介质发 危害相当大。 生物理及化学反应而导致的破坏。通常，我 ２、化学腐蚀 们按照其腐蚀破坏的形式，可以大致分为两 化学腐蚀是指管道表面与周围介质发生 大类： 完全的氧化还原反应使得管道材料发生的性 局部腐蚀：是指整个金属管道仅局限在 能改变而导致的损耗。其发生的条件是：在 定的区域腐蚀，而其它的部位则几乎没有被 干燥的条件下，主要是金属与介质中的Ｏ发 腐蚀。 生反应生成的金属氧化物而导致的损耗；在 ｂ．均匀腐蚀：是指整个金属管道的表面中 潮湿的条件下，一些酸性气体与水蒸气结合 均匀地受到腐蚀。由于均匀腐蚀容易及早的 而生成弱酸，弱酸与管道发生反应而产生损 被发现，因此其造成的危害性比较小。而局 耗。 部腐蚀比均匀腐蚀更容易发生而且不容易被 钢质管道的化学腐蚀属于均匀腐蚀，只 及时的发现，所以危害较大。 引起管道壁厚的均匀减薄，一般不发生穿孔 在局部腐蚀中点腐蚀的危害最大的。点 而引起油气的泄漏。因此，钢质管道的化学 腐蚀又称小孔腐蚀，是指在金属管道中的某 腐蚀的危害较小。 些部位，被腐蚀成一些深而细小的孔状，严 三、钢质管道防腐蚀措施 重时还容易发生穿孔。在潮湿的土壤中，埋 由于钢质油气管道的长度都是很长的， 地管道由于一系列的电化学反应，使得某一 有的长度都到达几千公里以上。在钢质油气 部位出现了一些腐蚀的微孔。随着时间的不 输送管道的周围的介质情况相对较为复杂多 断推移，这些微孔渐渐加深并至穿透整个管 样，特别是在土壤的状况是干差万别的，使 壁而造成穿孔造成钢质管道发生泄漏状况。 得其腐蚀环境更为复杂。所以，对于钢质管 二、描述钢质管道的腐蚀机理 道的防腐工作需要引起我们工作人员的特别 通常管道的材料大部分都是钢质的材 重视。当前的防腐技术主要有以下几种： 料，而管道不是暴露在空气中就是被埋于泥 １、表面涂层防腐 土内，这使得管道都很容易产生腐蚀进而造 金属管道表面涂敷防腐涂层对钢质管道 成管道的破坏。一般来讲腐蚀的形式是多式 应用广泛，是公认的有效的防护方法。在金 多样的，但是从腐蚀的本质机理上来讲主要 属管道的表面形成各种涂层使得金属表面与 有以下两种腐蚀类型： 腐蚀介质隔离，使得金属的腐蚀速度大大降 １、电化学腐蚀 低。根据涂层的部位的不同可以分为： 电化学腐蚀是指金属管道表面与其周边 １．１内涂层防腐是在管道内表面涂敷相应 的介质中的电解质发生有电流产生一系列的 的防腐涂层，其在有效避免管道输送的油气 化学反应，并且导致了管道材料发生了性能 对管道内壁的腐蚀的同时，还可以使得管道 的改变而产生损耗。也就是我们常说的形成 内表面更为光滑而减小输送的阻力。对于输 了原电池效应。其特征是指在发生氧腐蚀的 油管道，内涂层一般采用０３６耐油防腐涂料。 表面会形成许多直径不等的小鼓包，次层是 其化学稳定性高，机械性能好，不污染油品， 黑色粉末状溃疡腐蚀坑陷。由于在介质中普 使用方便。 １Ｏ０—ｗｗｗ．ｓｏｖ—ｚｌｚｚ．ｃｏｍ 商品与质量・学术观察 １．２外涂层防腐主要是在管道外表面涂敷 防腐涂层。由于管道外介质的复杂性使得管 道的外涂层防腐变得很重要。目前管道外涂 层防腐使用最多的防腐材料有：沥青类防腐 涂层、环氧粉末防护涂层、三层聚乙烯复合 防护涂层、聚氯脂防护层等。由于管道外介 质环境的复杂性使得防腐蚀涂层的使用后较 短的时间内出现涂层的剥落和开裂等。因此， 根据实际环境情况，在进行外涂层防腐时需 特别注意材料的选用与涂装工艺的设讨‘。 ２、电化学防腐 因为电化学腐蚀对管道的危害相对较 大，所以，对电化学防腐需要我们工作人员 特别的重视。通常电化学防腐方法主要有： 牺牲阳极保护、外加电流保护和杂散电流排 流保护。 牺牲阳极保护是利用电化学腐蚀中，阴 极不腐蚀，而阳极被腐蚀的原理，以牺牲阳 极为代价，来保护作为阴极的管道的方法。 为了有效的实现防腐，牺牲阳极不仅仅在开 路状态有足够的负自然腐蚀电位，而且在闭 路状态有足够的工作电位，从而保证在工作 时有足够的驱动电压。在埋地管道中常用的 阳极材料有镁及镁合金、铝及铝合金。其适 用于无电源地区和规模小、分散的对象。 强制电流保护是用外部的直流电源作为 极化电源，管道接电源负极，辅助阳极接电 源正极，在电流作用下，是管道发生阴极极 化实现对阴极的保护。辅助阳极多为高硅铸 铁、石墨和废钢等。强制电流法是目前长距 管道最主要的保护方法。其优点是控制灵活、 适合苛刻的复杂腐蚀条件，保护范围广；缺 点是 次性投资大，有较强的电磁污染。 杂散电流是一种因外界条件影响而产生 的一种电流。如：由于电气化铁路、矿山、 工厂等各种用电设备接地与漏电，在土壤中 就会形成杂散电流。当土壤中有杂散电流存 在时，就可以利用排流实现对管道的阴极极 化，从而保护管道不发生电化学腐蚀。但排 流保护收到杂散电流的限制。通常分为直接 排流、强制排流和极化排流三种形式。各种 形式都有局限性，因此，最好埋地管道能够 远离杂散电流产生源。 四、结束语 综上所述，由于油气输送管道的使用越 来越广泛，输送距离越来越长，其周围的介 质环境亦越来越复杂。管道的腐蚀问题越来 越突出和严重，对管道的防腐技术的要求越 来越高。本文在阐述钢质油气输送管道的腐 蚀形式和腐蚀机理的前提下，对现有的钢质 管道的防腐措施进行了阐述。希望今后对钢 质管道的腐蚀机理研究更加透彻和深入，从 而不断地发展新的防腐技术与开发出新型的 防腐材料。