关于输油管道阴极保护防腐技术的探析

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摘 要：现代经济的发展，离不开石油，石油在社会发展与经济建设中的作用越来越大，而输油管道是否运行良好，直接影响到石油的传输效果与质量。管道防腐技术越来越受到重视，在近些年来，管道技术与能力有了全面的提升，通过创新与发展，新的阳极保护材料、强制电流仪器和防腐涂料等等新技术得到广泛使用。文章主要通过对输油管道阴极保护防腐技术的分析，全面论述了国内外输油管道防腐现状和问题，进一步提出了阳极材料、强制电流法和附加涂层等措施。

关键词：管道；防腐；阴极保护；材料

前言

经济建设不断深入，石油开采和使用也不断增加，我国输油管道也得到了快速发展，管道数量不断增加，跨国干线直接影响着国际国内的用油质量，为了保证管道运行良好，防腐问题引起相关部门科研人员的重视。通过管道输油是一种常见的原油运输方式，原油源源不断的输送到各地区，为经济建设提供强大动力。近年来，在管道运行中，不断出现事故，主要问题则出现在管道近观到腐蚀影响，这种情况导致的管道问题占问题总量的三分之一。导致管道受到腐蚀的成因较多，多数是环境恶劣造成的，输油管道在通过环境恶劣的区域，其周边土壤性质不同，多数是含盐、含水，因为管道存在一定的孔隙，土壤pH值就会对管道材料产生一定的影响，另外，管道原油还含有CO2、H2S等流态不同的液体，长期使用后，也会在一定程度上导致管道腐蚀和破坏，影响石油传输效果。

1 国内外发展现状

腐蚀能够严重破坏管道，对石油传输产生巨大的危害。腐蚀主要是因为金属所处环境导致的，环境存在导电现象，在长期使用中，会产生电化学反应，这就是通常所说的破坏蚀。那么，在管道使用过程中，产生腐蚀的成因较多，通过归纳成因主要表现如下：一是管道自身性质原因。管道的材质是关键，不同的材质会产生不同程度的腐蚀，管道选料非常重要，不同的材质在不同的环境下，也会出现不同的影响。二是所处土壤环境的原因。不同的环境会出现不同的土壤，土壤对管道的影响也较大，由于地形不同，会出现土壤的潮湿现象，如果管道处在悬空状态，则在应力腐蚀下出现严重影响，导致土壤电阻率不断降低。三是施工不当原因。由于施工技术与水平不同，在进行施工时，输油管道深埋地下处理不当，有一些管道防腐层在安装前就受到了一定程度的破坏，那么，在放入地下时，在安装过程中就出现了不合格管道，有一些施工单位和人员，责任心不强，技术能力不够，出现了违规操作问题，导致了管道应力过分集中。当前，国内的阴极保护技术已经被认可与推广，在较大范围内得到全面的应用。从我国管道腐蚀保护率上看，国内仅为78.3%，而在西方和欧美等发达国家，阴极保护已经进入了规范化。

2 阴极保护防腐技术

阴极保护技术在近些年来不断创新发展，其技术能力有了全面的提升，这项技术工作原理主要是在外加电流保护下的变压器-整流器等电源运转模式，全面实现阴极保护数据采集与整理，做好综合性的储存、分析和应用。

2.1 牺牲阳极法

牺牲阳极材料保护的方法，主要是用阳极材料替换管道、设备金属，把还原性非常好的金属当成阳极，这样就能和管道构成良好的衔接，形成原电池，这样在使用过程中，阳极材料就会产生氧化，不断减少和消耗，从而延长了管道、设备年限，确保管道具备稳定性。阳极材料较为广泛，主要由阳极和辅助阳极材料构成，当前，先进的技术较多，常用的阳极材料主要是Mg-Mn、Mg-Al、Zn-Sn、Zn-Hg和AI-Zn-In合金等；很多材料都可以用做辅助阳极材料，最新的主要是氧化铁、铝银合金、镀铂钛、混合金属氧化物等。不同的材料有不同的功能，其中，合金里面镁的密度较少、电位比较低、极化效率小，非常适合土壤内工作；锌合金阳极腐蚀程度弱、极化效率高、寿命比较长，一般是用于酸性和碱性土壤；铝电位处于镁和锌间，表面易钝化，通常与Zn-Al、Al-Hg合金形式起到作用。虽然阳极材料不断更新改善，但是从整体上看，阳极材料还有一定的弊端无法得到有效解决，主要表现是：自身调节能力不足；特殊环境出现极性逆转；辅助阳极气阻值略高；屏蔽时会影响阴极保护。

2.2 强制电流法

这种方法主要是利用恒电位仪起到作用，让电流一次性通过阳极，进入到管道并速出土壤，产生流动进入到金属管道内，然后，再由连接到管道的阴极电路形成强大的汇流，推动到恒电位仪处，这样就会使数值出现一定的变动，电位稳定到控制电位范围之内，确保通电点电位稳定不产生大的变动，这样才能起到改变阴极电位的作用，从而实现了阴极保护功能。通过强制电流法能够产生巨大的保护电流，这种方式保护距离较长、方便调节电流及电压，所以在许多地方均能得到利用，使用范围非常广泛，这类方法适用长输油管道和管地电位变化超越牺牲阳极保护能力的情况，能起到良好的保护作用。强制电流法主要是指外加电流对金属极化曲线形成改变，这样通过系统分析，达到降低电化学腐蚀的良好效果，这种方法较为复杂，操作起来较难把握，特别是与阳极材料相比，需要严格的进行控制才能起到良好效果。要想完全实现阴极保护，需要注意如下几个方面：对电压做好介定；保证回路电阻定量分析；辅助阳极个材料、距离等参数做好控制；科学选定好参比电极。强制电流法具备较明显的优势，任何情况均可使用，对电压变化形成可调；土壤电阻率对其无法形成较大的影响与限制；测试位置在进行设置时数量不多、测试仪安装起来非常方便快捷。

2.3 附加绝缘层

输油管道防腐是一项长期工程，需要不断研究与探索，以上两种方法是常用方法，在此基础上，通过对牺牲阳极和强制电流法的创新，研究出了一种新型方法，主要是通过对管道表面热处理、增加防腐涂层等方式，使防腐效果达到最好的效果，这种方式就是附加法。所以说，要想达到完美的防腐作用，就一定要科学合理的选择使用防腐涂层，如果选用不当，不但不会达到防腐效果，而且还会导致管道表面腐蚀加剧的现象，严重的则会诱发另外的腐蚀，在进行施工操作中，要严格技术管理，不能出现涂层施工不当的问题，否则会重叠整体的防腐效果。如果在传输过程中，管道外表面是干燥的，则不会出现电化学反应，这样的环境就很难出现腐蚀的问题。涂漆防腐主要原理就是利用良性涂料进行外涂，把现有的管线与土壤进行隔离，通过阴极保护避免出现腐蚀现象。这个过程中，涂层材料是关键，漆膜保护层管道表面与电解液发生接触，漆膜对应金属就是第一个被腐蚀的，只有全面避开管道表面腐蚀，才能起到阴极保护的作用。在进行管道保护时，需要注意如下几个问题：一是不能把含锌类涂层用到奥氏体不锈钢设备上，不但达不到效果，还会破坏原有表面；二是含锌涂层锌含量要达到标准要求，如果不合格，则起到阴极保护作用；三是聚氨脂涂层在表面光滑的管道进行外涂，避免对多孔、粗糙管道表面外涂，起不到效果；四是土壤酸碱性、含水量、原油性质均对保护效果有影响，只有通过对不同问题的具体分析，才能选择使用更加合适的涂层材料。

3 结束语

选择阴极保护时，一定要进行综合考虑，理论与实践结合得出如下结论：一是材料腐蚀机理和管道材料要不断研究，使腐蚀计算模型更加精准，定量、定点防腐；二是根据环境的不同，需要注意电流大小、测试距离，避免出现大的测试误差；三是深埋的输油管道，一定要使用外加防腐绝缘层和阴极保护法联合的方式；四是管道从施工到防腐需要从整体把握，科学设计防腐方案全面降低损失。

参考文献

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[2]韩汉清.阴极保护中阳极材料发展最新动态及趋势[J].全面腐蚀防护，2013，23（1）：3-5.

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