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【摘要】油气管道是仅次于公路、铁路、空运、水运的第五大运输工具。目前我国油气管道大都是以金属管道为主，随着我国对油气资源消耗的不断飙升和油气管道建设的不断增加，管道的腐蚀与维护问题也日益突出。
【关键词】油气管道 腐蚀原因 防护措施
1 油气管道腐蚀原因分析
管道可分为金属管道、非金属管道和复合管道三大类。随着人们对腐蚀的认识过程不断深入，对腐蚀的定义也有多个版本。目前一致认可的定义是：材料腐蚀是材料受其周围环境的化学、电化学和物理作用下引起的失效破坏现象。金属腐蚀是金属与其周围环境（介质）之间发生化学或电化学作用而引起的破坏或变质。如铁在自然环境中的锈蚀。非金属腐蚀是指非金属材料由于在环境介质的化学、机械和物理作用下、出现老化、龟裂、腐烂和破坏的现象。例如涂料在阳光下的开裂、鼓泡现象。这是由于化学键在紫外线作用下断裂而导致的。金属腐蚀是在四周介质的化学、电化学作用下所引起的一种破坏现象。按管道被腐蚀的部位，可分为内壁腐蚀和外壁腐蚀；按管道腐蚀形态，可分为全面腐蚀和局部腐蚀；按管道腐蚀机理，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀等。金属管道内壁因输送介质的作用而产生的腐蚀被称为内壁腐蚀。
内壁腐蚀主要有水腐蚀和介质腐蚀。水腐蚀指输送介质中的游离水，在管壁上生成亲水膜，由此形成原电池条件而产生的电化学腐蚀。介质腐蚀指游离水以外的其他有害杂质，如：二氧化硫、硫化氢等，直接与管道金属作用产生的化学腐蚀。硫化氢遇水很容易分解形成电离反应，会产生氢气进而发生氢脆，氢脆产生的氢气可使管路变脆、变形形成裂纹直至开裂损坏；二氧化硫与氧气、铁等作用下可产生硫酸亚铁，硫酸亚铁水解反应会产生游离酸，这样的恶性循环会加剧管道的腐蚀。长输管道内壁一般同时存在着上述两种腐蚀过程。特别是在管道弯头、低洼积水处和气液交界面，由于电化学腐蚀异常强烈，管壁大面积减薄或形成一系列腐蚀深坑，这些深坑是管道易于内腐蚀穿孔的地方。
外壁腐蚀主要包括大气腐蚀、土壤腐蚀、细菌腐蚀和杂散电流腐蚀等。架空管道易受大气腐蚀，土壤或水环境中的管道，易受土壤腐蚀、细菌腐蚀和杂散电流腐蚀。大气中含有水蒸气会在金属表面冷凝形成水膜，这种水膜由于溶解了空气中的气体及其他杂质，可起到电解液的作用，使金属表面发生电化学腐蚀。在非潮湿环境中，很多污染物几乎没有腐蚀效应，假如相对湿度超过80%，腐蚀速度会迅速上升。因此，敷设在地沟中的管道或潮湿环境的架空管道表面极易锈蚀。管道土壤腐蚀过程的细菌通常有硫酸盐还原菌、氧化菌、铁细菌、硝酸盐还原菌等。其中厌氧性硫酸盐还原菌最具代表性，它可利用自身的生息，将硫酸盐离子还原，同时促进阴极反应，生成硫化铁等腐蚀产物覆于管道表面，形成二次的局部腐蚀（孔蚀），这就涉及了缝隙腐蚀和点腐蚀。缝隙腐蚀是指金属与金属之间或金属与覆盖物之间存在缝隙，而在缝隙中又进入并存留电解质溶液，从而在缝隙中产生加速腐蚀的现象。点腐蚀是指腐蚀集中于金属表面的很小范围内，并深入到金属内部的孔状腐蚀形态。缝隙腐蚀电位低易于发生也易于发现和预防，孔腐蚀不易发生也不易发现和预防。相对比较缝隙腐蚀广而浅，而孔腐蚀小而深，不易发现危害大。
2 油气管道防腐蚀措施研究
油气管道从油气供应场所到其使用的地方，会经过各种各样复杂的地形，管道所处的环境也是千变万化，油气管道随时都会受到腐蚀的威胁，所以必须对油气管道实施防腐保护措施。目前对油气管道进行防腐保护方法，主要有绝缘层防腐方法和阴极保护两种方法。使用绝缘层防腐蚀方法时，因根据管道特点和管道所处地形地貌选择不同类型的防腐绝缘层，阴极保护又分为牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。这两种方法必须同时实施达到“联合保护”的作用，才能高效的防护油气管道的腐蚀。
2.1 涂层防腐
通用的管道防腐方法是内壁涂层加外壁涂层（或包扎层）加阴极保护。外侧防腐涂层是用涂料均匀致密地涂敷在经除锈的金属管道表面上，使其与各种腐蚀性介质隔绝是管道防腐最基本的方法之一，管道防腐涂层也越来越多地采用复合材料或复合结构。目前，我国防腐涂层业发展迅速，而环氧涂层（FBE）是现今公认的一种金属管道高效防腐涂层，这种材料和结构都具有良好的介电性能、物理性能、稳定的化学性能和较宽的温度适应范围等，比其他防腐涂层优越；为防止管内腐蚀、降低摩擦阻力，提高输量而涂于管内壁的薄膜，被称为管内壁防腐涂层膜。常用的涂料有胺固化环氧树脂和聚酰胺环氧树脂。为保证涂层与管壁粘结牢固必须对管内壁进行表面处理，近年来趋向于管内、外壁涂层选用相同的材料，以便与管内、外壁的涂敷同时进行；鉴于管道内涂层技术具有管道增输、节能、防腐等巨大优势，其在今后的大型油气管道中将会进一步得到推广。
2.2 阴极保护
将被保护金属极化成阴极来防止金属腐蚀的方法，被称为阴极保护。阴极保护是预防金属材料在电介质中发生腐蚀的电化学保护手段，其基本原理是将易腐蚀的金属变为化学电池的阴极，并施加直流电流，使其发生阴极化，若易腐蚀的金属其电位值小于某特定电位值，则金属表面的电位不均就会消失，阴极被腐蚀的现象就会得到有效控制，使金属材料受到保护。油气管道遇到的腐蚀，绝大多数是电化学腐蚀，埋地钢制管道与电解质溶液接触时，由于表面的不均匀性，或不同部位接触的电解液种类、浓度、温度、流速等差别，从而在表面出现阴极区和阳极区，阳极区和阴极区通过钢制管道本身互相闭合而形成许多腐蚀微观电池和宏观电池，电化学腐蚀就是一个发生阳极和阴极反应的过程，利用外施电流迫使电解液中被保护金属表面全部阴极极化，则腐蚀就不会发生。当前已有一些通过纳米技术对防腐材料进行改性的技术，如在涂料中加入包载有缓蚀剂的纳米容器，纳米容器能对微环境的pH值产生响应从而释放出缓蚀剂，实现涂层的自修复。
总之，管道腐蚀与防护应满足三大要求，即：数据库、数据腐蚀评价、GIS系统展示这三大需求。建立数据库，可实现管道规格、材质、阴极保护等管道基础和保护信息及管道沿线土壤信息、管道巡查、管道维修等管道生产运行信息，PCM检测等管道检测信息，防腐层等级、管道剩余寿命、剩余强度等管道评价信息；数据腐蚀评价可得到系统建设，包括土壤腐蚀评价、覆盖层评价、阴极保护评价、剩余强度分析、剩余寿命预测、防腐综合评价等信息；GIS系统展示，可实现对腐蚀与防护数据的可视化和形象展示。
【关键词】油气管道 腐蚀原因 防护措施
1 油气管道腐蚀原因分析
管道可分为金属管道、非金属管道和复合管道三大类。随着人们对腐蚀的认识过程不断深入，对腐蚀的定义也有多个版本。目前一致认可的定义是：材料腐蚀是材料受其周围环境的化学、电化学和物理作用下引起的失效破坏现象。金属腐蚀是金属与其周围环境（介质）之间发生化学或电化学作用而引起的破坏或变质。如铁在自然环境中的锈蚀。非金属腐蚀是指非金属材料由于在环境介质的化学、机械和物理作用下、出现老化、龟裂、腐烂和破坏的现象。例如涂料在阳光下的开裂、鼓泡现象。这是由于化学键在紫外线作用下断裂而导致的。金属腐蚀是在四周介质的化学、电化学作用下所引起的一种破坏现象。按管道被腐蚀的部位，可分为内壁腐蚀和外壁腐蚀；按管道腐蚀形态，可分为全面腐蚀和局部腐蚀；按管道腐蚀机理，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀等。金属管道内壁因输送介质的作用而产生的腐蚀被称为内壁腐蚀。
内壁腐蚀主要有水腐蚀和介质腐蚀。水腐蚀指输送介质中的游离水，在管壁上生成亲水膜，由此形成原电池条件而产生的电化学腐蚀。介质腐蚀指游离水以外的其他有害杂质，如：二氧化硫、硫化氢等，直接与管道金属作用产生的化学腐蚀。硫化氢遇水很容易分解形成电离反应，会产生氢气进而发生氢脆，氢脆产生的氢气可使管路变脆、变形形成裂纹直至开裂损坏；二氧化硫与氧气、铁等作用下可产生硫酸亚铁，硫酸亚铁水解反应会产生游离酸，这样的恶性循环会加剧管道的腐蚀。长输管道内壁一般同时存在着上述两种腐蚀过程。特别是在管道弯头、低洼积水处和气液交界面，由于电化学腐蚀异常强烈，管壁大面积减薄或形成一系列腐蚀深坑，这些深坑是管道易于内腐蚀穿孔的地方。
外壁腐蚀主要包括大气腐蚀、土壤腐蚀、细菌腐蚀和杂散电流腐蚀等。架空管道易受大气腐蚀，土壤或水环境中的管道，易受土壤腐蚀、细菌腐蚀和杂散电流腐蚀。大气中含有水蒸气会在金属表面冷凝形成水膜，这种水膜由于溶解了空气中的气体及其他杂质，可起到电解液的作用，使金属表面发生电化学腐蚀。在非潮湿环境中，很多污染物几乎没有腐蚀效应，假如相对湿度超过80%，腐蚀速度会迅速上升。因此，敷设在地沟中的管道或潮湿环境的架空管道表面极易锈蚀。管道土壤腐蚀过程的细菌通常有硫酸盐还原菌、氧化菌、铁细菌、硝酸盐还原菌等。其中厌氧性硫酸盐还原菌最具代表性，它可利用自身的生息，将硫酸盐离子还原，同时促进阴极反应，生成硫化铁等腐蚀产物覆于管道表面，形成二次的局部腐蚀（孔蚀），这就涉及了缝隙腐蚀和点腐蚀。缝隙腐蚀是指金属与金属之间或金属与覆盖物之间存在缝隙，而在缝隙中又进入并存留电解质溶液，从而在缝隙中产生加速腐蚀的现象。点腐蚀是指腐蚀集中于金属表面的很小范围内，并深入到金属内部的孔状腐蚀形态。缝隙腐蚀电位低易于发生也易于发现和预防，孔腐蚀不易发生也不易发现和预防。相对比较缝隙腐蚀广而浅，而孔腐蚀小而深，不易发现危害大。
2 油气管道防腐蚀措施研究
油气管道从油气供应场所到其使用的地方，会经过各种各样复杂的地形，管道所处的环境也是千变万化，油气管道随时都会受到腐蚀的威胁，所以必须对油气管道实施防腐保护措施。目前对油气管道进行防腐保护方法，主要有绝缘层防腐方法和阴极保护两种方法。使用绝缘层防腐蚀方法时，因根据管道特点和管道所处地形地貌选择不同类型的防腐绝缘层，阴极保护又分为牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。这两种方法必须同时实施达到“联合保护”的作用，才能高效的防护油气管道的腐蚀。
2.1 涂层防腐
通用的管道防腐方法是内壁涂层加外壁涂层（或包扎层）加阴极保护。外侧防腐涂层是用涂料均匀致密地涂敷在经除锈的金属管道表面上，使其与各种腐蚀性介质隔绝是管道防腐最基本的方法之一，管道防腐涂层也越来越多地采用复合材料或复合结构。目前，我国防腐涂层业发展迅速，而环氧涂层（FBE）是现今公认的一种金属管道高效防腐涂层，这种材料和结构都具有良好的介电性能、物理性能、稳定的化学性能和较宽的温度适应范围等，比其他防腐涂层优越；为防止管内腐蚀、降低摩擦阻力，提高输量而涂于管内壁的薄膜，被称为管内壁防腐涂层膜。常用的涂料有胺固化环氧树脂和聚酰胺环氧树脂。为保证涂层与管壁粘结牢固必须对管内壁进行表面处理，近年来趋向于管内、外壁涂层选用相同的材料，以便与管内、外壁的涂敷同时进行；鉴于管道内涂层技术具有管道增输、节能、防腐等巨大优势，其在今后的大型油气管道中将会进一步得到推广。
2.2 阴极保护
将被保护金属极化成阴极来防止金属腐蚀的方法，被称为阴极保护。阴极保护是预防金属材料在电介质中发生腐蚀的电化学保护手段，其基本原理是将易腐蚀的金属变为化学电池的阴极，并施加直流电流，使其发生阴极化，若易腐蚀的金属其电位值小于某特定电位值，则金属表面的电位不均就会消失，阴极被腐蚀的现象就会得到有效控制，使金属材料受到保护。油气管道遇到的腐蚀，绝大多数是电化学腐蚀，埋地钢制管道与电解质溶液接触时，由于表面的不均匀性，或不同部位接触的电解液种类、浓度、温度、流速等差别，从而在表面出现阴极区和阳极区，阳极区和阴极区通过钢制管道本身互相闭合而形成许多腐蚀微观电池和宏观电池，电化学腐蚀就是一个发生阳极和阴极反应的过程，利用外施电流迫使电解液中被保护金属表面全部阴极极化，则腐蚀就不会发生。当前已有一些通过纳米技术对防腐材料进行改性的技术，如在涂料中加入包载有缓蚀剂的纳米容器，纳米容器能对微环境的pH值产生响应从而释放出缓蚀剂，实现涂层的自修复。
总之，管道腐蚀与防护应满足三大要求，即：数据库、数据腐蚀评价、GIS系统展示这三大需求。建立数据库，可实现管道规格、材质、阴极保护等管道基础和保护信息及管道沿线土壤信息、管道巡查、管道维修等管道生产运行信息，PCM检测等管道检测信息，防腐层等级、管道剩余寿命、剩余强度等管道评价信息；数据腐蚀评价可得到系统建设，包括土壤腐蚀评价、覆盖层评价、阴极保护评价、剩余强度分析、剩余寿命预测、防腐综合评价等信息；GIS系统展示，可实现对腐蚀与防护数据的可视化和形象展示。