(中国石化管道储运有限公司曹妃甸油库，河北唐山 063200)
摘要：文中在调研中石化塘燕复线Φ711段管道的基础上，从外腐蚀、内腐蚀两个方面分析了该管道存在的腐蚀因素，证实了电化学、土壤、散杂电流、水、介质等因素的腐蚀作用，并根据实际需要，提出内外腐蚀两方面的防护对策和预防措施，为管道完整性管理提供参考。
关键词：埋地管道; 腐蚀; 防腐技术; 土壤；电化学
管道运输已成为我国陆上油气运输的主要方式[1]。油气长输管道具有管径大、运距长、压力高、输量大的特点，管内输送的原油、天然气均具有易燃易爆特性，一旦出现泄漏事故，会引发火灾、爆炸事故[2]。我国长输油管道多为埋地管道。腐蚀是长输油气管道事故的主要诱因。
目前，中石化管道储运有限公司正在运营的原油长输管道约6 400 km，管径从Φ273～Φ914，管道使用的年限不同，管道材质、防腐层以及沿线地理情况不同；埋地管道深处地下，其腐蚀情况无法观察到，当泄漏发生时不容易及时发现且不便维修。因此，需要结合埋地管道所处具体环境对腐蚀因素进行分析。
本文首先对塘燕复线Φ711段管道现状进行调研。在此基础上，具体分析腐蚀原因，提出防护对策，为埋地管道防腐工作提供借鉴。
塘燕复线Φ711段输油管道2007年6月投产。本段管道起于天津港塘沽油库，终到天津输油站，全长41.43 km。全线采用密闭加热输送工艺，设计输量2 000万t/a，设计压力4.2 MPa，设计温度70 ℃。主管材材质一般线路段选用L415Φ711×9.5螺旋缝埋弧焊钢管，穿跨越段选用L415Φ711×11.9直缝埋弧焊钢管。
管道沿线的地形地貌多为沿海滩涂，周围地区遍布盐场晒盐池、蒸发池。沿线碎石、渣土较多，土壤含盐、碱较大，腐蚀性较强。
由于埋地管道所处的环境复杂，其腐蚀影响因素也不同。刘凯等将管道的腐蚀因素分为内外两个方面[3]。本文即从外腐蚀、内腐蚀两个方面，结合管道所处的具体环境，分析塘燕复线Φ711段埋地管道腐蚀因素。
2.1.1 电化学腐蚀
埋地金属管道受电化学腐蚀影响。形成电化学腐蚀的充分和必要的条件是：有两个电位不等的双电层电池，有电解质存在，有构成电流回路的条件。只要具备以上3个条件，两个电极间的电子就持续不断地流动，较活泼的金属就不断地遭到腐蚀，直到把较活泼的金属全部腐蚀才结束[4]。
由于铁和杂质紧密地接触，电化学腐蚀作用不断进行。铁变成铁离子进入水膜，同时多余的电子移向杂质。水膜中的Fe2+和OH-结合，生成Fe(OH)2附着在铁表面，铁很快被腐蚀。该腐蚀实际上是在酸性较强的情况下进行的。在一般情况下，假如铁表面吸附的水膜酸性很弱或是中性溶液，则在阳极也是铁氧化成Fe2+，在阴极主要是溶解于水膜中的氧得到电子，所以介质中不仅H+能引起金属腐蚀，含有氧时也能腐蚀。假如金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，都易于腐蚀。
2.1.2 土壤腐蚀
土壤腐蚀与管道材质、土壤盐分、土壤含水量、土壤含气量、土壤温度有关。除上述因素外，土壤电阻率、土壤氧化还原电位、土壤酸度、土壤有机质、气候条件等都会对金属在土壤中的腐蚀产生不同程度的影响[5]。
塘燕复线Φ711段管道所在地是天津市滨海新区，属于海洋性气候。土壤、雨水中含有酸性、腐蚀性物质较多，土壤电阻率较低(经测试为1.5～3.45 Ω·m)，土壤腐蚀性较强，会对该段管道本体造成较大损害。
2.1.3 杂散电流腐蚀
杂散电流腐蚀包括直流杂散电流腐蚀和交流杂散电流腐蚀。直流杂散电流腐蚀原理与电解腐蚀类似，其破坏区域比较集中，破坏速度比较大，对管道造成的腐蚀作用比自然腐蚀严重得多；交流杂散电流腐蚀是管道附近高压电力线产生的二次感应交流电叠加在管道腐蚀电化学电池上产生的腐蚀，其腐蚀量较小，但集中腐蚀性强。
埋地管道的内腐蚀是指金属管道内壁因输送介质的作用而产生的腐蚀，主要有水腐蚀和介质腐蚀[6]。由于长输管道输送介质多为气、水、烃、固共存的多相流介质，长输管道内壁腐蚀一般是上述两种腐蚀共同作用的结果[7]。塘燕复线Φ711段管道输送原油多为高含水含硫原油，常含有大量的CO2、硫酸盐还原菌。这些因素的共同影响会令腐蚀效果显著增强。
此外，管道的内腐蚀不仅是内部输送介质因素共同作用的结果，还与管道本身的材质和制造因素以及管道在运行中的使用应力等有关。尤其是在管道弯头、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，这些腐蚀深坑往往是厌氧的硫酸盐还原菌大量繁殖的地方，因而也是管道易于内腐蚀穿孔的地方。
根据对塘燕复线Φ711段管道现状调查分析，提出以下防护措施：
(1)外防腐埋地管道的防腐绝缘，一般分三级[8]：当土壤电阻率<20 Ω·m时采用特加强绝缘；20 Ω·m≤土壤电阻率<50 Ω·m时采用加强绝缘；当土壤电阻率≥50 Ω·m时采用普通绝缘。经测试，塘燕复线Φ711段土壤电阻率<5 Ω·m，应采用特加强绝缘。
(2)加强管道外防腐层日常管理，定期进行检漏、修补。结合塘燕复线管道沿途地区复杂地貌和本地气候特点，外防腐补口、补伤建议采用粘弹体防腐材料。粘弹体防腐材料现场施工简单方便，通过调研和试验验证，适宜冬季补口施工作业[9]。
(3)建议调研具有良好防水效果的材料，如玻璃钢等产品，对近水体段管道在潮湿环境中的防水层进行修复，以加强保护水体附近的管道。
防腐蚀工程中常用的环氧树脂除单独使用外，还能和不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂和呋喃树脂等复合使用，构成复合结构，降低成本、提高产品质量，便于施工。
(4)管道近水体段应作为管道巡护必巡点，加强日常巡视、维护，雨后及时查看现场，发现问题及时处理。
(5)管道的杂散电流排流保护主要依赖阴极保护，即将被保护金属极化成阴极来防止金属腐蚀。埋地管道阴极保护有外加电流法和牺牲阳极法。因此，要加强阴极保护装置的巡护，定期检查阴极电缆和零位接阴电缆是否完好，按时记录阴极保护站恒电位仪输出数据、阳极地床接地电阻测试值数据，以及管道测试桩的保护电位。
塘燕复线Φ711段管道在输送高含硫等原油时，建议加缓蚀剂，以减少油品对管道内壁的腐蚀。缓蚀剂可以混入油水中，在石油管道、设备任何接触部位形成保护膜，成本低、安全可靠、使用方便。
管道防腐质量直接影响管道的使用寿命，如果没有良好的防腐蚀措施，很容易发生泄漏，进而造成重大事故。
埋地管道的腐蚀可分为内腐蚀和外腐蚀。对于外腐蚀，通常设计合理管道防腐层，采用合适的外防腐材料进行预防和控制，同时也需要加装阴极保护系统，抑制杂散电流的影响；对于内腐蚀，可以加入缓蚀剂，用以隔绝金属与电解质。
参考文献：
[1] 戚爱华.我国油气管道运输发展现状及问题分析[J].国际石油经济,2009,17(12):57-59.
[2] 彭永成.浅谈石油天然气管道运输安全问题的分析及探讨[J].化工管理,2013(24)：55.
[3] 刘凯,马丽敏,陈志东,等.埋地管道的腐蚀与防护综述[J].管道技术与设备,2007(4):36-38.
[4] 赵慧萍,赵文娟,张晓芳.金属电化学腐蚀与防腐浅析[J].化学工程与装备,2013(10):135-136.
[5] 秦晓霞.埋地管道土壤腐蚀性与防护研究[D].青岛：中国石油大学(华东),2009.
[6] 王博.管道腐蚀原理及防腐保护[J].中国新技术新产品,2009(24):89.
[7] 崔斌,臧国军,赵锐.油气集输管道内腐蚀及内防腐技术[J].石油化工设计,2007,24(1):51-54.
[8] 张伟,黄玲.油气管道腐蚀的防治[J].油气田地面工程,2008,27(10):78.
[9] 陈君,徐焕辉.粘弹体防腐材料在油气管道防腐领域中的应用[J].防腐保温技术,2012(2):9-16.
Corrosion Factors Analysis and Protection of Long-distance Buried Pipelines
FANG Yue-long
(Caofeidian Oil Deport, Pipeline Transportation and Storage Company, Sinopec, Tangshan 063200, China)
Abstract:In this paper, based on the research of the Φ711 section of Tanggu-Yanshan double pipeline of Sinopec, the pipeline corrosion factors from the external and inner corrosion were analysed confirming the corrosion effects such as electrochemical, soil, stray current, water and medium. The control countermeasures and preventive measures were put forward from the external and inner corrosion according to the actual need, which provide reference for pipeline integrity management.
Keywords:buried pipeline; corrosion; anticorrosion technology; soil; electrochemical
收稿日期：2017-03-11
中图分类号：TE98
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