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[摘 要]作为目前原油的主要输送方式，埋地输油管道的优点日益突出。由于运行环境复杂，各种原因造成的管道腐蚀严重影响其使用寿命和所输油品质量，甚至造成泄漏而污染环境。通过对埋地输油管道的腐蚀特点及其影响因素进行分析，包括腐蚀的种类和相应的防护措施。
[关键词]输油管道 腐蚀 防护
中图分类号：D410 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）13-0303-01
引言
输油管道基本上都采用碳素钢无缝钢管 、直缝电阻焊钢管和 螺旋焊缝钢管。这些管道大都直埋于地下，并且常因所处的土壤环境复杂而导致腐蚀，发生局部穿孔。管道一旦破损，后果严重。因此，有针对性地采取防腐措施，减缓土壤和原油集输介质的腐蚀是十分必要的。
1.管道腐蚀的主要原因
地下金属管道按其腐蚀部位的不同可分为内壁腐蚀和外壁腐蚀两种情况。内腐蚀是由于输送介质中的水在内壁生成水膜，形成原电池腐蚀条件所发生的电化学腐蚀；而外壁腐蚀主要是H2S 和 CO2与金属发生反应，引起化学腐蚀。一般情况下化学腐蚀和电化学腐蚀同时存在，也可能存在一种腐蚀[1]。
1.1 电化学腐蚀
当金属和电解质溶液接触时，由电化学作用而引起的腐蚀叫做电化学腐蚀。金属管道与含有水分的大气、土壤、湖泊、海洋接触，这些介质中含有SO2、HC1、NaC1及灰尘，它们都是不同浓度的电解质溶液。金属本身含有杂质，由于铁元素和杂质元素的电位不同，所以当钢铁暴露于潮湿空气中时，由于表面的吸附作用 ，就使铁表面上覆盖一层极薄 的水膜。水的电离度虽小，但仍能电离成H离子和OH -离子。 在酸性介质的大气环境中，H的数量 由于水 中溶解了CO2、SO2等气体而增加。因此，铁和杂质就好像放在含有H 、OH-、HCO等离子的溶液中一样，形成了原电池.铁为阳极，杂质为阴极。
阳极（铁 ）化学反应为：Fe=Fe2+ +2e ； Fe2+ +2OH-=Fe（OH）2 ；
阴极 （杂质） 化学反应为：2H- + 2e = H 2 ；然后 ，Fe（OH）： 被空气中的氧气氧化为 Fe（OH），及其脱水产物 Fe2O3，Fe2O3是红褐色铁锈的主要成分.该腐蚀实际上是在酸性较强的情况下进行的。此外，土壤的电阻率对钢铁的腐蚀也有一定的影响。
1.2 化学腐蚀
单纯由化学作用而引起的腐蚀叫化学腐蚀。例如金属裸露在空气中，与空气中的 CO2、O2、H2S、SO2、C12 等接触时，在金属表面上生成相应 的化合物。 通常金属在常温和干燥的空气里并不腐蚀。但在高温下 就容易被氧化，生成一层氧化皮（由 FeO、Fe2O3、Fe3O4 组成 ），同时还会发生脱碳现象。此外，在油品中含有多种形式的有机硫化物 ，它们对金属输油管道也会产生化学腐蚀[2]。这几种腐蚀以 CO 腐蚀对管道的影响最为严重 .它的特征是管道的局部产 生点蚀 、藓状腐蚀和台面状腐蚀，其中，台面状腐蚀是腐蚀过程最严重的。
关于 CO的腐蚀机理，一般都认为是溶解在水中的CO和水反应生成 HCO，之后再和 Fe反应使之被腐蚀：
CO2+ H2O = H2CO3 Fe+ H2CO3= FeCO3+H2
但是溶液中的CO，绝大部分是 以 H 和 H CO（ 存在的，因此，反应生成物中大多数是 Fe（HCO） ，它在高温下分解 ：Fe（HCO3）2= FeCO3+H2O+CO2
实际上，腐蚀产物碳酸盐（FeCO3、CaCO3，） 或结垢产物膜在钢铁表面不同区域的覆盖程度不同，不同覆盖度的区域之间形成了自催化作用很强的腐蚀电偶，CO2的局部腐蚀就是这种腐蚀电偶作用的结果。 这一机理也很好解释了水化学作用和在现场一旦发生上述过程时，局部腐蚀会突然变得非常严重等现象 。
2. 常用的腐蚀防护技术
管道的内、外环境是不同的。管道内的腐蚀主要 由其储存和输送的介质各方面特性所决定，而外腐蚀是由大气、土壤等外部环境引起 。
2.1 内腐蚀防护措施
输送管道内腐蚀控制的基本原则为：因地制宜 ，一般实行联合保护。所谓因地制宜是指在调查现场管道、设施内介质腐蚀性等各方面参数的基础上，提出相应、有效、经济的保护方法。 而联合保护则是有效实施保护的重要技术路线。在油气田生产中，对内腐蚀主要采用以下保护措施。
（1）根据不同介质和使用条件，选用合适的金属材料。如在含H S及CO的介质中选用耐腐蚀合金钢 N 一80、13Cr等。
（2） 选用合适的非金属材料 （如玻璃钢衬里及玻璃钢管线）及防腐层。
（3）介质处理。主要是去除介质中促进腐蚀的有害成分，调节介质的pH 值，降低介 质 的含水 率等，以降低介质的腐蚀性。
（4） 添加化学药剂。在介质中添加少量阻止或减缓金属腐蚀的物质，如缓蚀剂、杀菌剂和阻垢剂等，以减少介质对金属的腐蚀。
2.2 外腐蚀防护措施
外防腐层一般分为普通级和加强级，有些防腐层也有特加强级。选择防腐层时 ，应根据土壤的腐蚀性、相关的环境腐蚀因素、管道运行参数以及管道使用寿命等来确定[3]。场、站、库内埋地管道以及穿越铁路、公路、江河、湖泊的管道均应采用加强级防腐。为确保管道安全，延长管道寿命。对于长输管线及集气干线一般应采用防腐层与阴极保护联合的保护H J。
根据以上原则，通常在非石方地区及土壤腐蚀性不高的地区，管道设计寿命在10～20年时，可选用石油沥青类防腐层。对于土壤腐蚀性等条件恶劣的地区，管道可选用煤焦油沥青、环氧煤沥青涂料、两层聚乙烯、熔结环氧粉末、聚乙烯胶粘带、三层聚乙烯等防腐层 。
（1） 石油沥青。抗水、抗盐、抗碱性好，无毒。设计、施工技术成熟 ，原料足、价格便宜，易修补。抗有机溶剂、油 等性能差，耐温性差。一般用于非石方地区，使用寿命一般为10～20 年。适用温度一20～80 ℃.
（2） 煤焦油瓷漆。耐化学介质能力强 ，抗细菌和植物根系。优良的抗水性，价格较低，易修补。 耐温性差，易机械损伤，施工條件差，对环境有一定影响，不耐紫外线。一般用于地下水
位高和沼泽地段的土壤环境。适用温度 一25～80℃[4].
（3） 环氧煤沥青。耐潮湿环境，抗酸 、碱、盐，附着力好，价格较低，耐细菌和植物根 系能力强。适用温度一20—100℃.
（4） 两层聚乙烯。机械性能强，耐低温及电绝缘性能好。适用于多石地段 、一般盐渍土壤等。 适用于 一40～70℃ .
（5） 熔结环氧粉末。粘结性强，耐温性好，抗阴极剥离强，良好耐蚀性。适用于环境腐蚀性高。盐渍化土壤及穿越管段等。适用于 一30～100℃.
（6） 烯胶粘带。机械性能较好；由于材料及结构 的改进，在粘结性及防腐性能上有所提高；施工方便，价格较便宜。适用地下水位不高、土壤腐蚀性不强及无风沙地区。适用于一30～70℃ .
（7）三层聚乙烯。粘结性能好，机械性能好，电绝缘性能好。适用于腐蚀性高的土壤环境 、复杂的地域、石方区。 适用于一30～70℃.
参考文献
[1] 单国清，肖雅兰.论输油管道的腐蚀与防护.大众科技，2004（4）：82 —84.
[2] 刘锋，王春娟 ，马国伟.埋地管道腐蚀机理及应对措施.石油化工腐蚀与防护，2005，23（6）：20 —22.
[关键词]输油管道 腐蚀 防护
中图分类号：D410 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）13-0303-01
引言
输油管道基本上都采用碳素钢无缝钢管 、直缝电阻焊钢管和 螺旋焊缝钢管。这些管道大都直埋于地下，并且常因所处的土壤环境复杂而导致腐蚀，发生局部穿孔。管道一旦破损，后果严重。因此，有针对性地采取防腐措施，减缓土壤和原油集输介质的腐蚀是十分必要的。
1.管道腐蚀的主要原因
地下金属管道按其腐蚀部位的不同可分为内壁腐蚀和外壁腐蚀两种情况。内腐蚀是由于输送介质中的水在内壁生成水膜，形成原电池腐蚀条件所发生的电化学腐蚀；而外壁腐蚀主要是H2S 和 CO2与金属发生反应，引起化学腐蚀。一般情况下化学腐蚀和电化学腐蚀同时存在，也可能存在一种腐蚀[1]。
1.1 电化学腐蚀
当金属和电解质溶液接触时，由电化学作用而引起的腐蚀叫做电化学腐蚀。金属管道与含有水分的大气、土壤、湖泊、海洋接触，这些介质中含有SO2、HC1、NaC1及灰尘，它们都是不同浓度的电解质溶液。金属本身含有杂质，由于铁元素和杂质元素的电位不同，所以当钢铁暴露于潮湿空气中时，由于表面的吸附作用 ，就使铁表面上覆盖一层极薄 的水膜。水的电离度虽小，但仍能电离成H离子和OH -离子。 在酸性介质的大气环境中，H的数量 由于水 中溶解了CO2、SO2等气体而增加。因此，铁和杂质就好像放在含有H 、OH-、HCO等离子的溶液中一样，形成了原电池.铁为阳极，杂质为阴极。
阳极（铁 ）化学反应为：Fe=Fe2+ +2e ； Fe2+ +2OH-=Fe（OH）2 ；
阴极 （杂质） 化学反应为：2H- + 2e = H 2 ；然后 ，Fe（OH）： 被空气中的氧气氧化为 Fe（OH），及其脱水产物 Fe2O3，Fe2O3是红褐色铁锈的主要成分.该腐蚀实际上是在酸性较强的情况下进行的。此外，土壤的电阻率对钢铁的腐蚀也有一定的影响。
1.2 化学腐蚀
单纯由化学作用而引起的腐蚀叫化学腐蚀。例如金属裸露在空气中，与空气中的 CO2、O2、H2S、SO2、C12 等接触时，在金属表面上生成相应 的化合物。 通常金属在常温和干燥的空气里并不腐蚀。但在高温下 就容易被氧化，生成一层氧化皮（由 FeO、Fe2O3、Fe3O4 组成 ），同时还会发生脱碳现象。此外，在油品中含有多种形式的有机硫化物 ，它们对金属输油管道也会产生化学腐蚀[2]。这几种腐蚀以 CO 腐蚀对管道的影响最为严重 .它的特征是管道的局部产 生点蚀 、藓状腐蚀和台面状腐蚀，其中，台面状腐蚀是腐蚀过程最严重的。
关于 CO的腐蚀机理，一般都认为是溶解在水中的CO和水反应生成 HCO，之后再和 Fe反应使之被腐蚀：
CO2+ H2O = H2CO3 Fe+ H2CO3= FeCO3+H2
但是溶液中的CO，绝大部分是 以 H 和 H CO（ 存在的，因此，反应生成物中大多数是 Fe（HCO） ，它在高温下分解 ：Fe（HCO3）2= FeCO3+H2O+CO2
实际上，腐蚀产物碳酸盐（FeCO3、CaCO3，） 或结垢产物膜在钢铁表面不同区域的覆盖程度不同，不同覆盖度的区域之间形成了自催化作用很强的腐蚀电偶，CO2的局部腐蚀就是这种腐蚀电偶作用的结果。 这一机理也很好解释了水化学作用和在现场一旦发生上述过程时，局部腐蚀会突然变得非常严重等现象 。
2. 常用的腐蚀防护技术
管道的内、外环境是不同的。管道内的腐蚀主要 由其储存和输送的介质各方面特性所决定，而外腐蚀是由大气、土壤等外部环境引起 。
2.1 内腐蚀防护措施
输送管道内腐蚀控制的基本原则为：因地制宜 ，一般实行联合保护。所谓因地制宜是指在调查现场管道、设施内介质腐蚀性等各方面参数的基础上，提出相应、有效、经济的保护方法。 而联合保护则是有效实施保护的重要技术路线。在油气田生产中，对内腐蚀主要采用以下保护措施。
（1）根据不同介质和使用条件，选用合适的金属材料。如在含H S及CO的介质中选用耐腐蚀合金钢 N 一80、13Cr等。
（2） 选用合适的非金属材料 （如玻璃钢衬里及玻璃钢管线）及防腐层。
（3）介质处理。主要是去除介质中促进腐蚀的有害成分，调节介质的pH 值，降低介 质 的含水 率等，以降低介质的腐蚀性。
（4） 添加化学药剂。在介质中添加少量阻止或减缓金属腐蚀的物质，如缓蚀剂、杀菌剂和阻垢剂等，以减少介质对金属的腐蚀。
2.2 外腐蚀防护措施
外防腐层一般分为普通级和加强级，有些防腐层也有特加强级。选择防腐层时 ，应根据土壤的腐蚀性、相关的环境腐蚀因素、管道运行参数以及管道使用寿命等来确定[3]。场、站、库内埋地管道以及穿越铁路、公路、江河、湖泊的管道均应采用加强级防腐。为确保管道安全，延长管道寿命。对于长输管线及集气干线一般应采用防腐层与阴极保护联合的保护H J。
根据以上原则，通常在非石方地区及土壤腐蚀性不高的地区，管道设计寿命在10～20年时，可选用石油沥青类防腐层。对于土壤腐蚀性等条件恶劣的地区，管道可选用煤焦油沥青、环氧煤沥青涂料、两层聚乙烯、熔结环氧粉末、聚乙烯胶粘带、三层聚乙烯等防腐层 。
（1） 石油沥青。抗水、抗盐、抗碱性好，无毒。设计、施工技术成熟 ，原料足、价格便宜，易修补。抗有机溶剂、油 等性能差，耐温性差。一般用于非石方地区，使用寿命一般为10～20 年。适用温度一20～80 ℃.
（2） 煤焦油瓷漆。耐化学介质能力强 ，抗细菌和植物根系。优良的抗水性，价格较低，易修补。 耐温性差，易机械损伤，施工條件差，对环境有一定影响，不耐紫外线。一般用于地下水
位高和沼泽地段的土壤环境。适用温度 一25～80℃[4].
（3） 环氧煤沥青。耐潮湿环境，抗酸 、碱、盐，附着力好，价格较低，耐细菌和植物根 系能力强。适用温度一20—100℃.
（4） 两层聚乙烯。机械性能强，耐低温及电绝缘性能好。适用于多石地段 、一般盐渍土壤等。 适用于 一40～70℃ .
（5） 熔结环氧粉末。粘结性强，耐温性好，抗阴极剥离强，良好耐蚀性。适用于环境腐蚀性高。盐渍化土壤及穿越管段等。适用于 一30～100℃.
（6） 烯胶粘带。机械性能较好；由于材料及结构 的改进，在粘结性及防腐性能上有所提高；施工方便，价格较便宜。适用地下水位不高、土壤腐蚀性不强及无风沙地区。适用于一30～70℃ .
（7）三层聚乙烯。粘结性能好，机械性能好，电绝缘性能好。适用于腐蚀性高的土壤环境 、复杂的地域、石方区。 适用于一30～70℃.
参考文献
[1] 单国清，肖雅兰.论输油管道的腐蚀与防护.大众科技，2004（4）：82 —84.
[2] 刘锋，王春娟 ，马国伟.埋地管道腐蚀机理及应对措施.石油化工腐蚀与防护，2005，23（6）：20 —22.