油氣管道及其腐蝕油氣管道的防腐技術(shù)油氣管道的檢測(cè)技術(shù)油氣管道的腐蝕機(jī)理油氣管道腐蝕背景及意義油氣管道的開展現(xiàn)狀及趨勢(shì)我國油氣管道未來技術(shù)展望目錄1管道運(yùn)輸是五大運(yùn)輸方式之一，在世界已有100多年的歷史，至今興旺國家的原油管輸量占其總輸量的80%，成品油長(zhǎng)距離運(yùn)輸根本也實(shí)現(xiàn)了管道化；天然氣管輸量達(dá)95%。美國和前蘇聯(lián)是世界最大的油氣消費(fèi)國，已建油氣管線長(zhǎng)度分別占世界第一位和第二位，占世界石油管道總長(zhǎng)度的60%。截至2004年底，全世界油氣管道干線長(zhǎng)度已超過200×104km。1.世界油氣管道根本現(xiàn)狀及特點(diǎn)一、油氣管道的開展現(xiàn)狀及趨勢(shì)2圖1美國油氣管道管網(wǎng)示意圖圖2俄羅斯油氣管道管網(wǎng)示意圖成品油管道天然氣管道原油管道成品油管道天然氣管道原油管道圖3我國油氣管道管網(wǎng)示意圖一、油氣管道的開展現(xiàn)狀及趨勢(shì)320世紀(jì)50年代，第一條原油管線，新疆克拉瑪依至獨(dú)山子；20世紀(jì)70年代，原油產(chǎn)量劇增，相應(yīng)建成一批輸油管線；十一五期間，輸氣管道建設(shè)迅猛增長(zhǎng)，新建管道總長(zhǎng)超過8000km；目前中國油氣骨干管道里程已突破7萬公里。管道運(yùn)輸已經(jīng)成為繼公路、鐵路、水運(yùn)和航空之后第五大交通運(yùn)輸方式，承擔(dān)著我國70%的原油和99%的天然氣運(yùn)輸。隨著X80、X100管線鋼的應(yīng)用和中國油氣管網(wǎng)的進(jìn)一步完善、陸上進(jìn)口油氣管道的建成和沿海LNG大規(guī)模引進(jìn)，建立全國性調(diào)度中心及區(qū)域調(diào)度中心將是今后管網(wǎng)系統(tǒng)開展的方向。一、油氣管道的開展現(xiàn)狀及趨勢(shì)2.中國油氣管道現(xiàn)狀及開展歷程4二、油氣管道腐蝕背景及意義目前，中國的大地下正埋藏著長(zhǎng)達(dá)7萬多公里的油氣管道這張“地下長(zhǎng)城〞規(guī)劃圖還在不停地?cái)U(kuò)張,未來10年內(nèi),“地下長(zhǎng)城〞的主干線、支線增加的長(zhǎng)度將可能再繞地球一到兩周。因此，如何保障蔓延中國大地的油氣管道的平安，成為越來越突出的問題。連起來可繞地球約1.5圈1、課題的提出Reference::///hyxw/2021/1001/jmzg.htmlReference::///hyxw/2021/1001/jmzg.html5二、油氣管道腐蝕的背景及意義管道腐蝕（最為嚴(yán)重）自然災(zāi)害（不可避免）人為破壞（主觀避免）危害管道平安因素

所以分析油氣管道腐蝕的原因，研究管道腐蝕的原理顯得尤為重要。Reference::///hyxw/2021/1001/jmzg.html6Reference::///hyxw/2021/1001/jmzg.html二、油氣管道腐蝕的背景及意義自然災(zāi)害〔不可防止〕1目前,中國新建管線幾乎都是長(zhǎng)距離輸送油氣,施工地質(zhì)條件惡劣,諸如洪水、泥石流滑坡、地震等自然災(zāi)害都極有可能導(dǎo)致管道泄漏。譬如在新疆果子溝,幾乎是人跡罕至之地,經(jīng)常發(fā)生雪崩,在這樣的自然環(huán)境之下,更是要考驗(yàn)管線的自身質(zhì)量以及平安運(yùn)營(yíng)。但是，中石油規(guī)劃總院的專家強(qiáng)調(diào)說，在管線建設(shè)過程中一般均會(huì)充分考慮出現(xiàn)事故如何處理等意外情況。Reference::///hyxw/2021/1001/jmzg.htmlReference::///hyxw/2021/1001/jmzg.html7二、油氣管道腐蝕背景及意義人為破壞（主觀避免）2除了自然的不可抗力之外,近幾年,“打孔盜油〞、“打孔盜氣〞等人為破壞因素導(dǎo)致油氣管道事故頻發(fā)。2021年9月中旬,中石化魯皖成品油管道柴油泄漏,方圓百里的老百姓搶油,其原因就是盜油引起。2003年“12·19〞蘭成渝輸油管道打孔盜油案中,噴發(fā)的油柱高達(dá)40余米,導(dǎo)致寶成鐵路停運(yùn)6小時(shí),管線停輸近15小時(shí)。事后,主犯被處以死刑。據(jù)介紹,目前盜油分子不僅盜竊油管道,而且開始伸向天然氣管道,天然氣管道壓力大,造成的傷害也必將更嚴(yán)重。2021年10月底，?石油天然氣管道保護(hù)法草案?正式由全國人大審議。這也標(biāo)志著，油氣管道立法被提上議事日程。Reference::///hyxw/2021/1001/jmzg.htmlReference::///hyxw/2021/1001/jmzg.html8“幾百噸石油值不了什么錢,但是搶修維護(hù)需要幾十倍甚至上百倍的代價(jià)。〞中石油的一位人士說,“現(xiàn)在需要優(yōu)化發(fā)生事故的幾率與搶修的本錢。〞東營(yíng)市孤島采油廠特大盜油案(勝過懶昌星案件)(2021-11-30)主犯:李愛誠、劉玉柱、李大國在不到六年的時(shí)間，就因盜油，擁有資產(chǎn)上億元。二、油氣管道腐蝕背景及意義9目前，石油及天然氣資源主要依靠埋地管道(通常為低合金鋼)進(jìn)行輸送。在管道運(yùn)營(yíng)過程中，各種因素帶來的管道腐蝕常造成管道的失效，降低使用壽命，影響管道輸送。在油氣田開發(fā)生產(chǎn)中，從油氣井到管道和儲(chǔ)罐以及各種工藝設(shè)備都會(huì)遭受嚴(yán)重的腐蝕，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。管道腐蝕的問題也廣泛凸顯在采油、儲(chǔ)運(yùn)等石化行業(yè)的各環(huán)節(jié)中，是保證油氣輸送和平安、控制油氣本錢所面臨的重要課題。二、油氣管道腐蝕的背景及意義2、研究的背景101〕腐蝕是影響管道系統(tǒng)可靠性及使用壽命的關(guān)鍵因素美國45%管道損壞是由于外壁腐蝕引起的；1981～1987年前蘇聯(lián)輸氣管道事故統(tǒng)計(jì)說明，總長(zhǎng)約24萬km的管線上曾發(fā)生事故1210次；我國地下油氣管道投產(chǎn)1～2年后即發(fā)生腐蝕穿孔的情況已屢見不鮮；2〕帶來災(zāi)難性的事故1965年3月美國一輸油管線因應(yīng)力腐蝕破裂而著火，造成17人死亡。1980年3月北海油田一采油平臺(tái)發(fā)生腐蝕疲勞破壞，致使123人喪生。3、研究的意義二、油氣管道腐蝕背景及意義所以，分析油氣管道腐蝕的原因，研究管道腐蝕的原理顯得尤為重要。

----意義重大！

Reference::///hyxw/2021/1001/jmzg.html11〔1〕外腐蝕環(huán)境穿越各種不同類型的土壤、河流湖泊、氣溫、地下水位的變化以及雜散電流時(shí)，土壤中有水、鹽、微生物，干旱的沙漠地區(qū)，土壤中盡管含水量少，但含鹽量高，透氣性好，土壤潮濕或少量降雨都會(huì)在短時(shí)間內(nèi)造成鋼制管道腐蝕破壞，所以也有很強(qiáng)的腐蝕性。〔2〕內(nèi)腐蝕環(huán)境輸送天然氣時(shí)，會(huì)有有害物質(zhì)H2S和CO2；輸送原油時(shí)，含S和H2O；輸送成品油時(shí)，含有O2和H2O；三、油氣管道的腐蝕機(jī)理1.油氣管道腐蝕環(huán)境：12三、油氣管道的腐蝕機(jī)理2.油氣管道腐蝕機(jī)理：細(xì)菌腐蝕電化學(xué)腐蝕腐蝕化學(xué)腐蝕氣體腐蝕非電解質(zhì)溶液中的腐蝕硫酸鹽還原菌腐蝕導(dǎo)致原電池腐蝕電解腐蝕131〕化學(xué)腐蝕〔整個(gè)金屬外表的流失比較均勻，一般腐蝕較輕〕指金屬外表與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)作用而引起的破壞。特點(diǎn)是在化學(xué)作用進(jìn)行過程中沒有電流產(chǎn)生。化學(xué)腐蝕又可分為兩種。三、油氣管道的腐蝕機(jī)理3.具體腐蝕過程(1)氣體腐蝕指裸金屬外表暴露在空氣或其它氣體中,形成氧化膜和化合物,在較高溫度下氧化膜生長(zhǎng)速度通常較快,空氣或氣體中的水分會(huì)加快這類腐蝕的速度。(2)在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕油氣管道內(nèi)除常含有一定的水分外,有時(shí)也含有一定的H2S,SO2,CO2等易腐蝕管道的化學(xué)物質(zhì)。它們與管道內(nèi)壁發(fā)生化學(xué)作用而腐蝕管道。142〕電化學(xué)腐蝕〔影響最為嚴(yán)重〕管道主要腐蝕是電化學(xué)腐蝕。特點(diǎn)是在腐蝕進(jìn)行過程中有電流產(chǎn)生。可分為：三、油氣管道的腐蝕機(jī)理(1)原電池腐蝕

指金屬在電解質(zhì)溶液中形成原電池而發(fā)生的腐蝕。對(duì)于管道來說,其外圍的濕潤(rùn)土壤和大氣,都含有電解質(zhì)溶液。原電池腐蝕可分為以下幾種情況：情況一：新舊管線連接時(shí)引起的。最常見也最容易無視的原電池腐蝕是將一節(jié)新管焊接在一條舊管道上時(shí)發(fā)生的。此時(shí)，新管總為陽極。

情況二：不同金屬成分連接引起的。鋼管本體的金屬和焊縫金屬成分不一樣，兩者的電位差有的可達(dá)0.275V,埋入地下后電位低的部位遭受腐蝕。情況三：金屬物理狀態(tài)不均勻引起的。在機(jī)械加工和施工過程中會(huì)使金屬各局部的變形和內(nèi)應(yīng)力不均勻,變形和應(yīng)力大的部位,負(fù)電性增強(qiáng)，常成為腐蝕電池的陽極,而受腐蝕。情況四：由金屬外表差異引起的。管道埋地后,外表的傷痕、刮痕、管箍及管件上外表光潔的螺紋形成活潑的陽極區(qū),光潔外表一般為陽極區(qū),而其余管道外表為陰極區(qū),這樣的腐蝕非常活潑且破壞性強(qiáng)。15情況五：產(chǎn)生微電池。由于在施工過程中受碰撞、外表劃痕和刮痕等影響，使埋地管線的防腐層破損而露出金屬外表。在下雨或積水時(shí)，管線外壁常形成薄水膜。這些裸露的金屬與管線外壁的水溶液可形成許多陰極和陽極,構(gòu)成許多個(gè)微電池而腐蝕管道。三、油氣管道的腐蝕機(jī)理這種腐蝕由管線下外表開始,然后逐漸向里滲透、擴(kuò)張,從而形成氧化層鼓起并分層。隨著腐蝕的不斷加深和擴(kuò)展,防腐層也逐漸成片脫落,進(jìn)而形成管線底部的大面積銹蝕區(qū)域。這是埋地管線防腐層脫落后腐蝕穿孔的主要原因。例如：碳鋼在酸性環(huán)境腐蝕時(shí)，在陽極區(qū)Fe被氧化成Fe2+，所放出的電子自陽極〔Fe〕流至鋼外表的陰極區(qū)〔如Fe3C〕上，與H+作用而復(fù)原成氫氣，即陽極反響：Fe→Fe2++2e陰極反響：2H++2e→H2↑總反響：Fe+2H+→Fe2++H2↑

管體局部發(fā)生嚴(yán)重坑蝕、石油瀝青防腐層大面積剝離

防腐層下管體明顯銹蝕16情況六：由氧濃度差引起的。地下管道最常見的腐蝕現(xiàn)象就是由于氧濃度不同而形成的氧氣濃差電池。由于在管道的不同部位氧的含量不同，在氧濃度大的部位金屬的電極電位高，是金屬腐蝕的陰極；氧濃度小的部位，金屬電極電位低，是腐蝕電極的陽極，遭受腐蝕。主要有以下兩種情況：三、油氣管道的腐蝕機(jī)理(1)管道在土壤中埋的深淺不同。管道上局部接近地面,氧氣充足,氧的濃度大,相比較而言管道下部那么氧濃度小。因此,管道底部的電位低,是腐蝕電池的陽極區(qū),遭受腐蝕。(2)管道通過不同性質(zhì)的土壤。盡管管道是同一種金屬,但由于沿管道土壤的種類或土壤條件的差異,土壤含氧量差異很大。由于土壤性質(zhì)及其結(jié)構(gòu)的不均勻性,在小塊土壤內(nèi)形成腐蝕電池。因不同土壤交接而形成的腐蝕電池腐蝕最嚴(yán)重,有時(shí)可達(dá)數(shù)十公里遠(yuǎn)。172.2電解腐蝕

指外界雜散電流使處在電解質(zhì)溶液中的金屬發(fā)生電解而形成的腐蝕。當(dāng)管道鋪設(shè)在電氣鐵路、電廠附近時(shí)，就會(huì)發(fā)生雜散電流腐蝕。三、油氣管道腐蝕機(jī)理

多數(shù)情況下，大地被作為電流的回路。在尋求電阻最小的回路時(shí)，電流常常偏離其直接通道，而以地下管道等其它構(gòu)筑物作為旁路。其干擾范圍大，腐蝕速度快，且受多種因素的影響，防護(hù)難度較大。

流入（受保護(hù)）流出（受腐蝕）18綜上所述，油氣管道在潮濕的大氣中、海水中、土壤中以及油氣田的污水、注水系統(tǒng)等環(huán)境中的腐蝕均屬腐蝕原電池。當(dāng)管、罐金屬外表受到外界的交、直流雜散電流的干擾產(chǎn)生電解電池的作用時(shí)，腐蝕金屬電極的陽極溶解，即發(fā)生所謂的雜散電流腐蝕。(電解池的正極進(jìn)行陽極反響，負(fù)極進(jìn)行陰極反響，其電極的正、負(fù)極性與腐蝕原電池相反)故電化學(xué)反響是借助于原電池和電解池進(jìn)行的。電化學(xué)腐蝕較普遍和常見，是油氣田設(shè)備及管道腐蝕的主要類型。三、油氣管道的腐蝕機(jī)理193〕細(xì)菌腐蝕〔硫酸鹽復(fù)原菌腐蝕導(dǎo)致〕當(dāng)土壤中含有硫酸鹽時(shí),在缺氧的情況下,一種厭氧性細(xì)菌--硫酸鹽復(fù)原菌就會(huì)繁殖起來,在它們的生活過程中需要?dú)浠蚰承?fù)原物質(zhì),將硫酸鹽復(fù)原成為硫化物,利用反響的能量來繁殖。硫化物與鋼管外表形成的氫膜相互作用,消耗了氫膜而使更多的鐵從鋼管溶解下來。細(xì)菌本身并不侵蝕鋼管,但隨著它們的生長(zhǎng)繁殖,消耗了有機(jī)質(zhì),最終構(gòu)成管道嚴(yán)重腐蝕的化學(xué)環(huán)境而腐蝕管道。

三、油氣管道的腐蝕機(jī)理案例：

在2004年4月，在伊朗北部傳輸石油產(chǎn)品的API5LX52管線管發(fā)生破裂，導(dǎo)致油氣泄漏。對(duì)腐蝕的原因進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)，除了SCC外，SRB微生物的參與在微觀結(jié)構(gòu)上對(duì)SCC在裂紋擴(kuò)展中起到了重要作用，從而加強(qiáng)管道點(diǎn)蝕和裂紋萌生過程。20〔1〕水及其中的溶解物。枯燥的氣體不易和鋼發(fā)生直接的化學(xué)腐蝕反響，而是通過凝結(jié)水膜，在有害氣體如H2S、SO2、CO2、O2等的作用下，形成了腐蝕原電池的反響。在中性或微酸性溶液中，溶解氧是促進(jìn)腐蝕的有害成分，即使是在氧濃度很低的情況下，也能引起嚴(yán)重的腐蝕。〔2〕微生物。與腐蝕有關(guān)的微生物主要是細(xì)菌類，其中最主要的是直接參與自然界S、Fe循環(huán)的細(xì)菌，即硫氧化細(xì)菌、硫酸鹽復(fù)原菌、鐵細(xì)菌等。腐蝕往往是多種微生物共生、交互作用的結(jié)果。三、油氣管道的腐蝕機(jī)理3.影響管道腐蝕的因素21四、油氣管道腐蝕檢測(cè)技術(shù)管道檢測(cè)技術(shù)主要包括內(nèi)腐蝕檢測(cè)技術(shù)和外腐蝕檢測(cè)技術(shù)兩種：1.內(nèi)腐蝕檢測(cè)技術(shù)內(nèi)腐蝕檢測(cè)技術(shù)主要是針對(duì)管道內(nèi)壁幾何形狀〔如壁厚的腐蝕減薄、橢圓度、彎曲、環(huán)焊縫等〕的變化來進(jìn)行測(cè)量和分析的，其主要包括漏磁通法、超聲波法、渦流檢測(cè)法和激光檢測(cè)法等。其中使用較為廣泛是漏磁通法和超聲波檢測(cè)法。2.外腐蝕檢測(cè)技術(shù)外腐蝕檢測(cè)技術(shù)是對(duì)陰極保護(hù)進(jìn)行檢測(cè)，通過檢測(cè)出的參數(shù)來判斷管道防護(hù)層的損壞程度，從而可對(duì)管道受腐蝕的情況進(jìn)行了解。如：RD400-PCM檢測(cè)法22四、油氣管道腐蝕檢測(cè)技術(shù)根本原理如圖1：鋼管中因腐蝕而產(chǎn)生缺陷處的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)小于鋼管的磁導(dǎo)率；鋼管在外加磁場(chǎng)作用下被磁化，當(dāng)鋼管中無缺陷時(shí)，磁力線絕大局部通過鋼管，此時(shí)磁力線均勻分布；當(dāng)鋼管內(nèi)部有缺陷時(shí)，磁力線發(fā)生彎曲，并且有一局部磁力線泄漏出鋼管外表，檢測(cè)被磁化鋼管外表逸出的漏磁通，就可判斷缺陷是否存在，通過分析磁敏傳感器的測(cè)量結(jié)果，即可得到缺陷的有關(guān)信息。優(yōu)點(diǎn)：適用于中小型管道的細(xì)小缺陷檢測(cè)，操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)速度快、檢測(cè)費(fèi)用較低，對(duì)管道輸送的介質(zhì)不敏感，可以進(jìn)行油氣水多相流管道的腐蝕檢測(cè)，可以覆蓋管道的整個(gè)圓周。缺點(diǎn)：容易產(chǎn)生虛假信號(hào)，檢測(cè)靈敏度低。不能檢測(cè)軸向缺陷。23Reference:石永春,劉劍鋒,王文娟,管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)及開展趨勢(shì).工業(yè)平安與環(huán)保,2006,32(8):46-48.四、油氣管道腐蝕檢測(cè)技術(shù)超聲波檢測(cè)是用靈敏的儀器接收和處理采集到的聲發(fā)射信號(hào)，通過對(duì)聲發(fā)射源特征參數(shù)的分析和研究，推斷出材料或結(jié)構(gòu)內(nèi)部活動(dòng)缺陷的位置、狀態(tài)變化程度和開展趨勢(shì)。根本原理如圖2所示。該方法是利用超聲波的脈沖反射原理來測(cè)量管壁腐蝕后的厚度，檢測(cè)時(shí)將探頭垂直向管道內(nèi)壁發(fā)射超聲脈沖，探頭首先接受到由管壁內(nèi)外表的反射脈沖,然后超聲探頭又會(huì)接受到來自管壁外外表的反射脈沖，這兩個(gè)反射脈沖之間的間距反映了管壁的厚度。優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量精度高,被測(cè)對(duì)象范圍廣、檢測(cè)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)單，適用于大直徑、厚管壁管道的檢測(cè)；能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出管道的應(yīng)力腐蝕破裂和管壁內(nèi)的缺陷如夾雜等。因此超聲檢測(cè)技術(shù)是國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛、使用頻度最高且開展最快的一種無損檢測(cè)技術(shù)。24Reference:石永春,劉劍鋒,王文娟,管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)及開展趨勢(shì).工業(yè)平安與環(huán)保,2006,32(8):46-48.中國特種設(shè)備檢測(cè)研究院〔CSEI)壓力管道事業(yè)部順利完成中石化茂名石化分公司某輸油管線變形及腐蝕內(nèi)檢測(cè)工作，取得階段性成果。腐蝕檢測(cè)器發(fā)球Reference::///contentNews.asp?id=8492&cid=83四、油氣管道的檢測(cè)技術(shù)25四、油氣管道的檢測(cè)技術(shù)長(zhǎng)距離管線只能選用RD400-PCM〔脈碼調(diào)制〕進(jìn)行探測(cè)。RD-400PCM是根據(jù)多頻管中電流技術(shù)原理設(shè)計(jì)的管道外防腐層狀況檢測(cè)儀，能在非開挖的狀況下輕松對(duì)埋地管道外防腐層破損狀況進(jìn)行評(píng)估和定位，以及測(cè)量管道的埋深。261.藥劑防腐技術(shù)〔1〕加殺菌劑此方法本錢低，效果較好，既可在單井井口加，也可以在管道系統(tǒng)內(nèi)加。在一些以SRB腐蝕為主的油套管內(nèi)，加殺菌劑可有效防腐。〔2〕加緩蝕劑加緩蝕劑是減少腐蝕的主要方法之一，大局部緩蝕劑具有本錢低、性能穩(wěn)定、功能性強(qiáng)、效果明顯的特點(diǎn)。2.外表處理技術(shù)良好的基