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輸油管道腐蝕及其防止  

[摘  要]輸油管道的使用優點日益突出，埋地管道的腐蝕嚴重影響其使用壽命和所輸油品質量，甚至造成泄漏污染環境。文章通過對金屬管道的腐蝕機理分析，了解腐蝕發生的原因，提出有效的防護措施。
[關鍵詞]輸油管道；腐蝕；防止

    隨著國民經濟的發展，管道輸油的優點日益突顯出來。輸油管道基本上都采用碳素鋼無縫鋼管、直縫電阻焊鋼管和螺旋焊縫鋼管。輸油管道的敷設一般采用地上架空或埋地兩種方式。但無論采用那種方式，當金屬管道和周圍介質接觸時，由于發生化學作用或電化學作用而引起其表面銹蝕。這種現象是十分普遍的。金屬管道遭到腐蝕后，在外形、色澤以及機械性能方面都將發生變化，影響所輸油品的質量，縮短輸油管道的使用壽命，嚴重可能造成泄漏污染環境，甚至不能使用。由于金屬腐蝕而引起的損失是很大的，因此，了解腐蝕發生的原因，采取有效的防護措施，有著十分重大的意義。根據金屬腐蝕過程的不同點，可以分為化學腐蝕和電化學腐蝕兩種。
1化學腐蝕
單純由化學作用而引起的腐蝕叫化學腐蝕。例如，金屬裸露在空氣中，與空氣中的O2 、H2S、 SO2、 CI2等接觸時，在金屬表面上生成相應的化合物（如氧化物、硫化物、氯化物等）。通常金屬在常溫和干燥的空氣里并不腐蝕，單在高溫下就容易被氧化，生成一層氧化皮（由FeO、Fe2O3、Fe3O4組成），同時還會發生脫碳現象。此外，在油品中含有多種形式的有機硫化物，環烷酸它們對金屬輸油管道也會產生化學腐蝕。
2電化學腐蝕
當金屬和電解質溶液接觸時，由電化學作用而引起的腐蝕叫做電化學腐蝕。它和化學腐蝕不同， 是由于形成了原電池而引起的。金屬管道與含有水分的大氣，土壤、湖泊、海洋接觸。這些介質中含有CO2、SO2、HCI、NaCI及灰塵都是不同濃度的電解質溶液，金屬本身由于含有雜質，由于鐵元素和雜質元素的電位不同，所以當鋼鐵暴露于潮濕空氣中時，由于表面的吸附作用，就使鐵表面上覆蓋一層極薄的水膜。水的電離度雖小，但仍能電離成H+離子和OH–離子，在酸性介質的大氣環境中H+的數量由于水中溶解了CO2、SO2等氣體而增加。因此，鐵和雜質就好像放在含有H+、OH–、HCO3、HSO3-等離子的溶液中一樣，形成了原電池。鐵為陽極，雜質為陰極。

由于鐵和雜質緊密地接觸，電化學腐蝕作用得以不斷進行。鐵變成鐵離子進入水膜，同時多余的電子移向雜質。水膜中的Fe2+離子和OH-離子結合，生成Fe(OH)2附著在鐵表面，這樣鐵便很快遭受腐蝕。其反應如下：
    陽極（鐵）    Fe=Fe2++2e
                   Fe2++2OH-=Fe(OH)2
陰極（雜質）   2H++2e=H2 ↑
然后，Fe(OH)2被空氣中的氧氣氧化為Fe(OH)3。Fe(OH)3及其脫水產物Fe2O3是紅褐色鐵銹的主要成分。該腐蝕實際上是在酸性較強的情況下進行的。
    在一般情況下，如果鐵表面吸附的水膜酸性很弱或是中性溶液，則在陽極也是鐵氧化成Fe2+離子，在陰極主要是溶解于水膜中的氧得到電子：
陽極         2Fe=2Fe2++4e
陰極         O2+2H2O+4e=4OH-
所以介質中不僅H+離子能引起金屬腐蝕，含有氧時也能腐蝕。
3腐蝕的防止
地下管道的腐蝕主要有電化學腐蝕、雜散電流腐蝕和微生物的腐蝕等。影響金屬腐蝕的因素包括金屬的本性和外界介質兩個方面。就金屬本身來說，金屬越活潑就越容易失去電子而被腐蝕。外界介質對金屬腐蝕的影響也很大，如果金屬在潮濕的空氣中，接觸腐蝕性氣體或電解質溶液，都易于腐蝕。輸油管道的防腐一般采用如下方法：
3.1上管道外防腐
根據以往經驗，普遍認好以紅丹油性防銹漆、紅丹醇酸防銹漆等作底漆。這些漆防繡性能好，與鋼鐵表面附著力強。施工現場用樟丹和清油現配，要掌握好比例：一般按下面比例配制：樟丹56.6%、清油37.8%。另外，加汽油或煤油5.6%左右，以利調和快干。待底漆干燥后，均勻涂刷兩遍面漆。面漆材料有很多種，但使用較多的為鋁粉（或稱銀粉）漆。鋁粉漆漆膜平滑、堅韌、附著力強，并有金屬光澤。施工現場配制時，其配比為：鋁粉：清油或清漆：溶劑汽油（重量比為1：1.5:1.5）。
3.2埋地管道的防腐絕緣
3.2.1內防腐
由于油品的潔凈度不同，油品中仍殘留一些雜質，水分、微生物，前面也提到過，因為這些殘留物的存在，管道內壁也會形成原電池，造成腐蝕，產生的銹片將嚴重影響油品質量。一般內防腐采用036耐油防腐涂料。該涂料化學穩定性好，機械性能高，不污染油品，使用方便。施工中要求對底材處理，用噴丸除銹，質量應達到國標Sa2.5級（GB8923-88）。做兩道036-1底漆，再涂兩道036-2面漆。按規定嚴格控制涂漆厚度。
3.2.2外防腐
埋地管道的防腐絕緣，一般分三級；當土壤電阻率<20Ω時采用特加強絕緣；20Ω≤當土壤電阻率 <50Ω時采用加強絕緣；當土壤電阻率≥50Ω采用普通絕緣；施工中按國標除銹，采用環氧煤瀝青和玻璃絲布進行防腐絕緣，其耐油性，耐細菌腐蝕性和優異的抗陰極剝離性，適用于各種環境。
4埋地管道的電化學保護
除了上述涂料防腐保護外，還可以配合犧牲陽極保護。在電化學腐蝕中，金屬電位高的為陰極，電位低的為陽極，電流從高電位到低電位，低電位金屬失去電子而被氧化，產生腐蝕。如找出另外一些金屬的電位比管道低，這些電位較低的金屬失去電子而被腐蝕。保護了埋地管道，這種做法叫犧牲陽極保護。一般采用鎂陽極和鋅陽極。具體做法按著《埋地剛質管道犧牲陽極陰極保護設計規范》執行。