摘要：随着油田进入开发中后期，埋地管道的腐蚀问题越来越突出，给油田造成巨大的经济损失，必须予以防治。文中对油田埋地管线的腐蚀机理进行了剖析，针对不同的腐蚀类型，提出了涂覆防腐蚀涂层、阴极保护、添加缓蚀剂等措施进行治理，对维护管道安全运行、保障油田正常生产具有重要意义。
关键词：油田埋地管线；腐蚀机理；防腐措施
前言
随着石油工业的迅速发展，埋设在地下的油、气、水管道等日益增多。这些管道在土壤的作用下常发生腐蚀，严重的腐蚀会造成管线、设备的穿孔，从而造成油、气、水的泡跑、冒、滴、露，不仅造成直接经济损失，而且可能引起爆炸、起火、环境污染等，产生巨大的经济损失。因此研究土壤和产出液介质的腐蚀规律，以寻找有效的防腐蚀技术和措施，确保油气田正常生产，具有十分重要的意义。
1 油田埋地管线腐蚀现状
随着我国油气田开发进入中后期，作为油田主要设施的管道，其腐蚀问题将越来越突出，甚至成为困扰油田生产的一个重要因素。这些管线 90%以上长期埋设于地下，穿越地区广，地形复杂，土壤性质千差万别，管道结构形式多种多样，输送介质性质各异，外部长期受到土壤介质、杂散电流的腐蚀，内部受到含有H2S、CO2、Cl2等的油、气、水的侵蚀，常发生穿孔、泄漏和开裂性事故，引发严重后果。据不完全统计，大庆油田由腐蚀导致的经济损失每年超过千万。大庆油田在盐碱沼泽地带，属于中、强，甚至特强腐蚀土壤。从管线的检测统计来看，在一些强腐蚀性土壤地段，管道面临着严重腐蚀的危害，在部分地区，尤其是城镇地区，工业生产的迅猛发展以及环境保护措施不严格，致使大量工业废水盲目排放，造成土壤的局部腐蚀性大大增强，所有这些因素都使得管道所处土壤的腐蚀性越来越强，管道所遭受的腐蚀程度越来越严重，管道腐蚀穿孔漏油的可能性也就越来越大。
2 埋地管线腐蚀机理
2.1 土壤腐蚀
土壤腐蚀是指埋地钢制管道在土壤介质作用下引起的腐蚀，属于电化学腐蚀。土壤是多相物质组成的复杂混合物，颗粒间充满空气、水和各种盐类，使土壤具有电解质的特征，土壤腐蚀电池大致分为两类：
（1）微电池腐蚀，是指由相距仅为几毫米甚至几微米的阳极和阴极所组成的微电池作用所引起的管道腐蚀，其外形特征十分均匀，故又称均匀腐蚀。由于微阳极与微阴极相距非常近，故微电池腐蚀的速度不依赖于土壤电阻率，仅决定于微阳极和微阴极的电极过程。微电池腐蚀对埋地钢管的危害性较小。
（2）宏电池腐蚀，是指由相距几厘米甚至几米的阳极区和阴极区所组成的宏电池作用所引起的管道腐蚀，宏电池腐蚀也称局部腐蚀。由于阳极区与阴极区相距较远，土壤介质电阻在腐蚀电池回路总电阻中占相当大比例，因此宏电池腐蚀的速度除与阳极和阴极的电极过程有关外，还与土壤电阻率有关。土壤电阻率大，就能降低宏电池腐蚀的速度。在埋地钢管表面出现的斑块状或孔穴状的腐蚀即由宏电池腐蚀造成，其危害性相当大。
土壤腐蚀性不是由单一指标决定的，必须综合考虑多种因素。影响埋地钢质管道腐蚀速度的因素主要有：
2.2 地层产出液腐蚀
水是石油的天然伴生物。水对金属管道和设备会产生腐蚀。尤其是含有大量杂质的油田水对金属会产生严重的腐蚀。油田水中的溶解盐类对金属腐蚀会有很大的影响，其中最主要的是氯化物。另一类最常见的引起金属腐蚀的物质是水中溶解的氧气、二氧化碳、硫化氢等气体。此外，油田水中存在的硫酸盐还原菌等微生物也会对金属产生严重的影响。这些影响具体表现在：
（1）溶解氧的影响。油田水中溶解氧的浓度在小于 1mg/L 的情况下能引起碳钢的腐蚀，溶解氧饱和的水中，碳钢的腐蚀速率增加很快。类腐蚀往往是均匀腐蚀，但碳钢在含盐量较高的水中发生局部腐蚀。
（2）二氧化碳的影响。大多数水中都含有溶解的 CO2气体，它的主要来源是水体或土壤中的有机质进行生物氧化时的分解产物。游离 CO2腐蚀受温度的影响较大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当温度升高时，碳钢的电离度增大，所以升高温度会大大促进腐蚀。游离 CO2腐蚀受压力的影响也较大，腐蚀速率也会随着分压的增大而增加。若水中同时含有 O2和 CO2时，钢材的腐蚀会更严重。而且 O2浓度、CO2浓度和温度的升高均会加速腐蚀。
（3）硫化氢的影响。碳钢在含有硫化氢的水溶液中会引起氢的去极化腐蚀，碳钢的阳极产物亚铁离子与水中的硫离子结合生成硫化亚铁。硫化亚铁是难溶沉淀物，含有大量悬浮的硫化亚铁的水称为“黑水”。溶于水中的硫化氢还有更重要的腐蚀形式，H2S 能使金属材料破裂，形成硫化物应力破裂。
（4）硫酸盐还原菌的影响。硫酸盐还原菌（SRB）的存在可使H2S含量增加，腐蚀产物中有黑色的FeS等存在，导致水质明显恶化，不仅使设备、管线遭受严重腐蚀，还可能将杂质引入油品中。同时，FeS，Fe(OH)2等腐蚀产物还会与水中的成垢离子沉淀成垢，造成管道堵塞。此外，SRB菌聚集物和腐蚀产物随注入水进入地层还可能引起地层堵塞，使注水压力上升，注水量减少，直接影响原油产量。
（5）溶解盐类的影响。含有溶解盐类的水的腐蚀性随着溶解盐浓度的增大而增大，直至出现最大值后趋于减小。这是因为含盐量增加，盐水导电能力增大，腐蚀性增大；含盐量足够大时，会明显引起水中氧气的溶解度降低，腐蚀性反而下降。
3 防腐蚀措施
针对埋地管道的腐蚀，采取的措施不外乎涂覆防腐涂料，采用阴极保护和使用耐腐蚀管材这三种方法。涂覆防腐涂层，可增大电化学腐蚀中的回路电阻，减少腐蚀电流；采用阴极保护，可消除阴阳极电位差，从根本上停止阴阳极过程的进行。另外，采用耐腐蚀的管材也不失为一种可行的方法。
3.1 应用防腐蚀涂层
对于金属管道的防腐包括管道外防腐技术和管道外防腐技术，具体方法都要视所输
送的介质、温度等因素而定。
（1）管道外防腐蚀技术。国内油气管道已经采用的防腐蚀材料有石油沥青、煤焦油瓷漆（
CTE）、挤出聚乙烯覆盖层（挤出PE，包括双层PE和三层PE）、熔结环氧粉末（FBE）、环氧煤沥青和聚乙烯胶带等。
（2）管道内防腐蚀技术。管道内壁涂敷层有两个目的：一是保护管体免受输送介质的腐蚀；二是减阻，提高输送效率。
3.2 阴极保护措施
目前阴极保护使用范围日趋广泛，地下管道、电缆、桥梁等凡是与电解质溶液接触而产生腐蚀的设备都可以用阴极保护法来提高其抗腐蚀能力。阴极保护的两种方法：
（1）牺牲阳极法。牺牲阳极法是将被保护金属和一种可以提供保护电流的金属或合金（即牺牲阳极）相连，使被保护体极化以降低腐蚀速率。
（2）强制电流保护法。强制电流保护法是将被保护金属与外加电源负极相连，由外部电源提供保护电流，以降低腐蚀速率。
3.3 添加缓蚀剂
合理地添加缓烛剂是防止管线钢等金属设施腐烛的一种有效方法。缓烛剂对使用的条件选择性较高，针对性很强。不同腐烛介质或金属材料所要求的缓烛剂也会不同，甚至是同一种腐烛介质，当温度、压力、浓度、流速等操作条件改变时，所采用的缓她剂可能也需要改变。因此，为了能正确选取适用于特定系统的缓虫剂，不仅要考虑系统中介质的组成、运行参数及可能发生的腐烛类型，还应按实际使用条件进行必要的缓烛剂评价。
此外，还有一些诸如管道钢材采用耐蚀合金钢管材、玻璃钢或塑料管材等方法，都是减缓腐蚀的重要措施。
4 结束语
随着油田持续勘探开发，地面工程建设不断增多，埋地管线错综复杂，尤其对于大庆油田这样的老油田，埋设在地下的油、气、水管道数量庞大，其腐蚀问题将越来越突出，给油田造成巨大经济损失，必须予以防治。加强对埋地管线腐蚀机理研究，针对具体情况制定科学合理的防腐蚀措施，对于油田可持续发展意义重大。
参考文献
[1]李俊霞.埋地钢管腐蚀及防腐.河北化工[J].2006,29(12):43～45.
[2] 郭生武.埋地钢质管道外防腐层的选择与应用.油气储运[J],2003,22(2):31～35.
论文作者:王小龙
论文发表刊物:《防护工程》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/25
标签：管道论文; 土壤论文; 油田论文; 阴极论文; 管线论文; 阳极论文; 水中论文; 《防护工程》2018年第2期论文;