长输油气管道腐蚀的形成与防腐保护措施研究

0 前言

长输油气管道作为连接能源产区与消费市场的重要纽带，是国家能源战略布局中的关键基础设施，随着我国油气资源开发不断延伸，管道线路日益复杂，服役周期逐年延长，其安全运行面临着严峻挑战。其中，腐蚀问题作为导致管道失效的主要因素之一，已成为影响管道寿命和运行安全的核心技术难题，腐蚀一旦发生，轻则降低管道结构强度，增加维修成本，重则引发泄漏和爆炸等安全事故，带来严重的环境污染和经济损失[1]。管道腐蚀的形成过程受多种因素影响，腐蚀类型既有均匀腐蚀，也有局部点蚀和微生物诱导腐蚀，表现形式复杂多变。针对该问题，本次研究结合腐蚀问题出现的原因，提出多种类型的防腐保护措施，为提升油气管道防腐能力和保障能源安全运输奠定基础。

1 长输油气管道腐蚀的形成原因分析

（1）土壤腐蚀

土壤作为埋地管道的直接接触环境，其理化性质对管道腐蚀起着决定性作用，土壤的 pH 值是影响腐蚀速率的关键因素，酸性土壤会加速金属的电化学腐蚀过程，而碱性土壤虽然腐蚀性相对较弱，但在特定条件下仍可能引起应力腐蚀开裂。土壤中的离子浓度，特别是氯离子和硫酸根离子等腐蚀性离子的存在，会显著提高土壤的腐蚀性，这些离子能够破坏管道表面的钝化膜，促进点蚀和缝隙腐蚀的发生。土壤的透气性也是重要因素，透气性差的土壤容易形成氧浓差电池，导致管道在氧含量不同的区域产生电位差，从而引发电化学腐蚀[2]。

（2）介质成分腐蚀

油气管道输送的介质成分复杂，其中含有的腐蚀性物质是引起内腐蚀的主要原因。原油和天然气中常含有硫化氢和二氧化碳等腐蚀性组分。硫化氢是强烈的腐蚀介质，能够与管道钢材发生反应生成硫化铁，不仅造成均匀腐蚀，还可能引起氢致开裂和硫化物应力腐蚀开裂。介质中的水分含量是影响腐蚀的关键因素，即使是微量的水分，也能够与腐蚀性气体结合形成腐蚀性溶液。水中溶解的盐类，会增加溶液的导电性，促进电化学腐蚀过程。

（3）温度与压力变化

温度和压力的变化对管道腐蚀具有显著影响，温度升高会加速化学反应速率，提高腐蚀性介质的活性，从而加快腐蚀进程。高温条件下，管道材料的抗腐蚀性能会下降，特别是在含硫环境中，高温会促进硫化物应力腐蚀开裂的发生，温度变化还会引起管道材料的热胀冷缩，产生热应力，这种应力与腐蚀的协同作用会加速裂纹的萌生和扩展[3]。压力变化同样影响腐蚀过程，高压条件下，腐蚀性气体如硫化氢和二氧化碳的溶解度增加，腐蚀性增强。压力波动会在管道中产生交变应力，这种应力腐蚀作用会导致疲劳腐蚀的发生，压力突变还可能造成管道变形，破坏防腐层的完整性，为腐蚀的发生创造条件。

（4）机械损伤与应力腐蚀

机械损伤和应力是加速管道腐蚀的重要因素，管道在施工和维护过程中可能受到各种机械损伤，如划伤和第三方施工破坏等。这些机械损伤会破坏管道表面的防护层和钝化膜，使基体金属直接暴露在腐蚀环境中，成为腐蚀的起始点。应力的存在会显著改变金属的腐蚀行为，残余应力和环境应力的共同作用会促进应力腐蚀开裂的发生。在应力集中区域，腐蚀往往更为严重，应力还会影响腐蚀产物的形成和分布，改变腐蚀的形态和速率。疲劳应力与腐蚀的协同作用会导致腐蚀疲劳，这种损伤模式的危害性更大，往往导致管道的突然失效。

2 长输油气管道防腐措施研究

（1）涂层防腐技术

涂层防腐是长输油气管道最基础和最重要的防腐手段，通过在管道表面涂覆防腐涂层形成物理屏障，隔离腐蚀介质与管道基体的直接接触。常用的防腐涂层包括聚乙烯涂层和环氧煤沥青涂层等多种类型，三层聚乙烯涂层是目前应用最广泛的外防腐涂层，由环氧底漆和聚乙烯面层组成，具有优异的防腐性能和机械强度。涂层防腐的关键在于涂层的完整性和附着力，涂层必须具备良好的绝缘性能和机械强度，能够承受管道运行过程中的温度变化和外力冲击。涂层的厚度控制至关重要，过薄会影响防腐效果，过厚则可能导致涂层开裂或剥离，现代涂层技术还注重涂层的柔韧性和抗老化性能，确保在管道全生命周期内保持有效的防护作用。

（2）环氧粉末静电喷涂技术

环氧粉末静电喷涂是一种先进的管道内外防腐技术，特别适用于管道接头和三通等异型管件的防腐处理。该技术利用静电场的作用，使带电的环氧粉末颗粒在电场力作用下均匀吸附在接地的管道表面，经加热熔融和固化后形成致密的防腐涂层。环氧粉末涂层具有多项优异性能，其化学稳定性强，能够抵抗多种化学介质的腐蚀，特别是对酸和碱等腐蚀性介质具有良好的抗性。涂层硬度高和耐磨性好，能够承受管道运行过程中的机械磨损，环氧粉末涂层还具有优异的电绝缘性能，有效阻断电化学腐蚀的进行。

（3）阴极保护法

阴极保护是通过外加电流或牺牲阳极的方式，使管道电位负移至保护电位以下，从而抑制管道的电化学腐蚀。这种技术能够对整个管道系统提供连续的电化学保护，是涂层防腐的重要补充，强制电流阴极保护系统由整流器、辅助阳极、参比电极等组成，通过调节输出电流和电压，维持管道处于保护电位状态。牺牲阳极保护系统使用镁和铝等活泼金属作为阳极，通过电化学反应为管道提供保护电流，牺牲阳极的选择需要考虑土壤环境和保护电流需求等因素，阳极的布置方式和间距直接影响保护效果，需要通过专业计算确定最优配置方案。

（4）强制排流技术

强制排流是专门针对杂散电流干扰的防护技术，通过人工方式将杂散电流从管道上引开，减少杂散电流腐蚀的危害。杂散电流主要来源于电气化铁路和地铁等大功率用电设备，这些直流电流通过大地流动时会对埋地金属管道造成严重的电化学腐蚀。强制排流系统包括排流装置和监测设备等组成部分，排流装置通常安装在管道与杂散电流源之间，通过低电阻通道将杂散电流引流到指定的泄流点。系统设计需要考虑杂散电流的大小和频率等特性，选择合适的排流方式和设备参数。

3 结论

综上所述，长输油气管道腐蚀是多种因素综合作用的结果，只有全面考虑这些因素的影响，才能制定出有效的腐蚀防护策略，确保管道的安全可靠运行，综合运用这四种防腐技术，能够为长输油气管道提供全面、可靠的腐蚀防护，显著延长管道使用寿命，保障能源输送的安全性和经济性。

参考文献

[1]张昆宇.长输天然气管道腐蚀的形成与防腐保护措施[J].中国石油和化工标准与质量,2025,45(01):31-33.

[2]李安.长输天然气管道腐蚀的形成与防腐保护措施分析[J].石化技术,2020,27(10):277-278.