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石油管道腐蚀原因及防护--第1页
石油管道腐蚀原因及防护
0引言
管道运输是目前我国石油运输的主要方式,具有运输效率高、安全性强、经济效益高等特点。为
了将石油产品妥善运输至指定地点,石油管道的铺设通常需要穿越较长距离,且沿途环境复杂。而石
油具有易燃、易爆、易扩散等特点,一旦发生管道泄漏,会对沿途环境造成不利影响,威胁周围人员
安全,造成严重的经济损失和环境污染。因此,加强对管道腐蚀的防护十分重要。石油管道腐蚀的原
因较为复杂,涉及许多影响因素,做好管道腐蚀的防护成为石油化工行业关注的一个重要问题。石油
管道相关建设管理单位需明确石油管道腐蚀原因,针对性采取适当的防护策略,以保障石油运输安全
与质量,延长管道使用寿命。
1石油管道腐蚀的原因
石油管道的腐蚀原因主要分为化学腐蚀和电化学腐蚀,与铺设环境、管道材料、温度等各种因素
密切相关。
1.1管道周围外界环境原因
大部分石油管道被铺设在地下,周围土壤环境会对管道造成巨大影响。土壤的成分十分复杂,含
有大量水分、二氧化碳、酸碱性盐类物质,还有各种金属离子,易与管道发生离子导电或电化学分解
现象,还有各类化学反应,导致管道腐蚀[1]。而土壤中的水分含量、酸碱度、电阻率、温度高低等因
素也影响着管道腐蚀速度与程度。一般情况下,土壤环境温度高、湿度高、酸性强或土壤水分交替变
换快,都会加快管道材质的各种电化学反应和化学反应,导致腐蚀速度加快。而通常管道铺设得越深,
周围土壤温度就越高。管道腐蚀还会受到土壤中各类微生物和周围植物根系的影响,其他杂散电流也
会造成干扰,导致电极反应的形成,加重管道的电阻率腐蚀。若管道暴露在空气中,那么管道材料中
的某些金属物质接触到空气中的水、二氧化硫等物质,也会出现化学腐蚀和电化学腐蚀。
1.2管道内部环境原因
石油管道的腐蚀不仅局限于外部,内壁与输送介质的长期接触也会造成管道内部腐蚀。石油管道
中的油气本身含有许多氧化性物质,包括水、氧、氯离子等物质和各类有机硫化物。在运输过程中,
石油与管材金属接触,易发生一系列化学反应和电化学反应,使金属表面形成各类硫化物之类的化学
物质,进而腐蚀管道。此外,管道内含水量、酸碱度高低也会影响内壁腐蚀速度。由于石油管道通常
深埋在地下,易受到土壤的挤压,而在输送石油过程中会出现压力的变化,对管道内壁造成损伤,导
致内部腐蚀的发生。例如外界压力过大或压力出现循环性波动时,会使管道内壁出现细小裂痕,导致
防护涂层产生裂隙,并且会随着管道的持续震动而不断扩大,导致内涂层剥离,对管道的保护作用失
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效,无法隔绝金属材料与输送介质的接触,甚至在管壁与涂层之间形成良好的腐蚀环境,导致腐蚀加
重。管道内部主要引起腐蚀因素有:
(1)硫化氢腐蚀。硫化氢(H2S)是一种溶解度极高的气体,干燥状态下不会对金属管道产生腐蚀,
但是在溶于水之后,发生离解并使水体呈酸性,从而对金属产生腐蚀。H2S彻底离解后,得到H+和
S2-两种离子,腐蚀机理为:阳极:Fe→Fe2++2e;阴极:2H++2e=H2。研究发现,当石油中硫化氢
浓度较低时,腐蚀产物以硫化铁(FeS)为主,它能够附着在金属管道内壁上,形成一层致密的膜,起
到保护金属管道的作用,延缓腐蚀进程;当石油中硫化氢浓度较高时,腐蚀产物以二硫化铁(FeS2)、
四硫化三铁(Fe3S4)为主,这两种化合物为疏松的层状结构,会进一步加快腐蚀速率。除了硫化氢浓
度影响石油管道腐蚀速率外,如果石油管道内壁上出现裂纹,也会为溶液中H+的富集提供良好条件,
因此裂缝处腐蚀情况会更加明显。
(2)二氧化碳腐蚀。二氧化碳(CO2)溶于水后,得到呈弱酸性的碳酸,溶液中游离的H+具有极强
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