1、试述石油天然气管道腐蚀及防护措施摘要：近年来，我国的能源事业发展十分迅猛，加强石油天然气管道腐蚀及防护措施的研究是十分必要的。本文作者结合多年来的工作经验，对石油天然气管道腐蚀及防护措施进行了研究，具有重要的参考意义。 关键词：石油天然气管道;腐蚀防护;内腐蚀;外腐蚀;检测;监测 中图分类号：F406 文献标识码： A 文章编号： 鉴于管道业的迅猛发展以及管道输送面临的严重腐蚀形势，管道安全成为首要问题，而恰当的管道防腐措施和可靠的防腐质量是保证管道安全的基础。因此，对于石油天然气管道，采取有效的腐蚀防护控制技术和腐蚀防护检测监测技术，十分紧迫。 1.油气管道腐蚀防护技术综述 石油天然气长输和
2、集输管道的腐蚀形式可分为内腐蚀和外腐蚀。 1.1 内防腐技术 石油天然气管道防腐用缓蚀剂的主要类别有:咪哗琳类、胺类(包括胺、亚胺、季胺、胺酞等)、有机磷酸盐类、吗琳类、炔醇类等等。这些缓蚀剂的共同特点是其分子的基本化学结构是由极性基与非极性基所组成。 1.2 内涂层技术 经过几十年的应用发展，管道内涂层的涂料生产和施工技术已日趋成熟，我国也开展了大量的管道内涂层技术研究。但与国外相比，在涂料生产、涂覆工艺、施工机具、施工标准规范和涂层质量检验等方面还存在一定的差距。目前，石油天然气管道防腐蚀内涂层主要有环氧型、改进环氧型、环氧酚醛型、聚氨醋型或尼龙等系列的涂层。 1.3 复合管技术 目前采用
3、的复合管技术主要有玻璃钢内衬复合管，双金属复合管和陶瓷内衬复合管道。玻璃钢内衬复合管具有较好的防腐、防垢、耐温、抗蠕变等性能。双金属复合管既大大提高了钢管的耐腐蚀性能，又保留了钢管的机械强度。陶瓷内衬复合管具有良好的耐蚀、耐磨、耐高温及高强度等性能。 1.2 外防腐技术 外防腐技术主要包括防腐层和阴极保护。目前，国内外常用的防腐层主要有环氧粉末、煤焦油瓷漆、聚乙烯、环氧煤沥青和石油沥青;阴极保护方法主要有牺牲阳极、外加电流和排流保护。 2 油气管道腐蚀防护检测监测技术应用现状 油气管道腐蚀防护检测监测技术包括环境腐蚀性检测、外防腐层检测、阴极保护效果检测、环境应力腐蚀开裂检测、管道本体腐蚀检测
4、以及管道变形监测技术等。 2.1 环境腐蚀性检测 埋地油气管道的环境腐蚀主要包括土壤腐蚀和杂散电流腐蚀。对于土壤腐蚀性检测，主要集中于确定土壤腐蚀性的单项评价参数及其测量手段和建立各种管材的土壤腐蚀模式与规律;对于杂散电流腐蚀性工程检测，通常采用管道对地电位的偏移量或管道附近土壤中的电位梯度来判断杂散电流的影响。在“十二五”期间，国家“油气管道用高强钢寿命预测关键技术研究”课题(以下简称 863 课题)，将开展典型酸碱性土壤环境油气管道用高强钢腐蚀评价方法研究和应力作用下高强钢油气管道直流杂散电流腐蚀评价方法研究。 2.2 外防腐层不开挖检测评价 外防腐层的破坏主要有破损和剥离两种形式。外防腐
5、层破损检测技术相对成熟，不开挖检测的常用技术包括交流电流衰减技术、密间隔电位测试(CIPS)、人体电容法(Pearson)、直流电流电压法、直流电位梯度法(DCVG)等。目前研究的重点在于防腐层剥离的检测评价。 2.3 阴极保护系统检测评价 在阴极保护状况检测方面，主要包括管地电位测量和管道沿线电位分布。管地电位测量的关键在于分析和消除 IR 降误差，常用的方法是断电测量法和近参比法。管道沿线阴极保护电位分布模式已有不少国内外研究报道，但相关理论尚需完善。在“十二五”期间，863 课题将开展不同土壤电阻率条件下油气管道用高强钢外防腐层与阴极保护联合保护准则研究。 2.4 环境应力腐蚀开裂评价
6、环境应力腐蚀开裂(SCC)事故具有突发性，是灾害最大的腐蚀形态之一。对土壤环境，目前可确定的 see 有高 pH 值 see 和近中性 pH 值 see两种。它们的发生介质条件与实际土壤有关，国外采用不同的模拟介质研究不同土壤环境下的 SCC，已经建立起一套适合国外土壤环境的标准方法体系。国内在效仿国外研究思路的基础上做了一定量的 SCC 研究，但对适合我国土壤环境 SCC 研究方面尚需完善。在“十二五”期间，863 课题将开展油气管道用高强钢环境应力腐蚀寿命预测方法研究。 2.5 腐蚀防护系统综合评价 在腐蚀防护系统综合评价方面，发达国家已建立了遥测和计算机管理等管道综合评价系统。该系统除具
7、有存储数据功能外，还具有分析判断管道腐蚀、外防腐层老化、破损点、管体安全裕量等功能。我国针对埋地钢质管道腐蚀防护系统，研发了一些专项综合评价软件。 2.6 管道本体腐蚀检测技术 管道本体腐蚀检测包括内腐蚀预测技术、智能内检测技术以及管体腐蚀外检测技术三大类。国内外在方法和检测仪器等方面进行了大量的研究和应用， 不断涌现出新的管体腐蚀检测技术。 2.6.1 内腐蚀预测技术 I5 油气管道内腐蚀通常是局部腐蚀，虽然具有随机性，但其分布存在一定的规律性，通常受输送介质的腐蚀性、管件的结构形状以及具体位置的流速、流型等影响。因此，分析管道的冲蚀规律，确定管系的最薄弱位置并预测管道的腐蚀速率，十分必要。
8、国外开展了大量的内腐蚀预测研究，提出了电化学腐蚀与磨耗之间的协同效应等理论，已制定了干气内腐蚀直接预测标准和净化原油内腐蚀直接预测标准。国内在这方面起步较晚， “十二五”期间，863 课题将开展油气管道高强钢内腐蚀寿命预测方法研究，将填补长输管道内腐蚀预测技术的空白。 2.6.2 智能内检测技术 管道内检测技术包括漏磁检测、超声检测、涡流检测以及电磁超声检测技术等。其中，漏磁检测技术是应用最广泛、最成熟的铁磁性管道缺陷检测技术。目前，国外 90%以上管道内检测设备采用漏磁检测技术，该技术已趋于垄断化，国外公司已不再单独出售检测设备，仅提供管道内检测服务，且价格十分昂贵。我国的一些科研单位和研机
9、构已开展了该技术的相关理论和仿真方面的研究。目前，我国的管道内检测技术已经进人实用化阶段，但在裂纹和轴向缺陷检测、内检测器速度补偿、缺陷准确识别和定位等方面，与发达国家相比尚有差距。 2.6.3 管体腐蚀外检测技术 管体腐蚀外检测技术除了常规的无损检测方法外，还包括一些新技术，如场图像技术、磁力断层摄影技术、PFC 射线测厚技术、涡流检测技术、CMOS 缺陷成像技术、TOFD 超声波成像检测技术、超声相控阵超声波成像技术等。近年来，逐渐发展到管道腐蚀形貌检测技术，如荷兰 RTD公司生产的激光管线探测工具(LPIT)是一款采用激光技术直接检测和测量管道腐蚀形貌的测量仪器，具有测量速度快、测量精度
10、高的特点，该工具通过 8 个激光束来测量和绘制管线表面的腐蚀点;美国西南研究院研制了利用阵列涡流技术检测腐蚀形貌的仪器，该仪器利用涡流探头阵列，根据管壁表面提离距离的不同，来确定腐蚀深度。目前，我国尚没有管道腐蚀形貌检测技术的相关研究报道。 2.7 管道腐蚀监测技术 针对不同的腐蚀环境，人们研究了各种各样的管道腐蚀监测技术。早期的腐蚀监测方法有监测孔法、挂片失重法等。为了及时发现腐蚀造成的破坏，发展了现代监测技术，如超声波法、电阻法、电偶法、声发射法、射线技术以及各种探针技术等。近年来又出现了许多新的监测技术，如线性极化技术、交流阻抗技术、电感法、恒电量技术、电化学噪声技术、场图像技术、薄层活
11、化技术、氢传感器以及基于阵列电极的内腐蚀外监测技术等。 3 结束语 管道输送由于其成本低、效率高以及地域适应性强等优点，必将得到迅猛发展，而管道安全保障的需求也将日益增强，管道腐蚀防护相关技术的应用需求也将随之提高。通过对石油天然气管道腐蚀防护相关技术研究进展的分析，对于油气管道腐蚀防护，我国在基础理论以及检测方法研究和新技术应用等方面均开展了大量的、系统性的和关键性的重大科技攻关，相关科研成果已得到广泛应用。 参考文献 1.张天胜.缓蚀剂M.北京:化学工业出版社，2008. 2.庞启财.防腐蚀涂料涂装和质量控制【M.北京:化学工业出版社，2003. 3.林安，周苗银，功能性防腐蚀涂料及应用M.北京:化学工业出版社，2004.
