管道腐蝕

管道腐蝕是指輸送液體（如：石油及石油產品）的管道因化學反應或其他原因發生腐蝕而導致管道的老化，主要有吸氧腐蝕、細菌腐蝕和二氧化硫腐蝕等等多種類型，延緩管道的腐蝕即管道防腐是管道養護的重要環節，也是促進管道輸送行業安全生產的重點之一。

圖中可以看見管道遭到腐蝕的鏽斑

成因及分類

形成原因

管道腐蝕，是石油化工行業中經常遇到了問題之一，由於石油及其產品為複雜的混合物，其中含有酸、鹼、鹽以及其他腐蝕性物質，外加裸露於露天受到日曬雨淋，因此容易發生腐蝕反應。而且腐蝕之後造成的設備損壞極易造成安全隱患並引發事故，每年全世界因各類腐蝕所造成的的損失佔總GDP的3%—4%，如何延緩腐蝕，抵禦腐蝕已經成為一個工業生產和管道輸油行業的重要課題之一。隨着石油開採量的急劇增長，現階段不少油田都處於開採的後期， 主力油田都進入了高采出比、高含水階段，油田的油水分離難度加大，原油變稠、變重，含水、含鹽增加，硫含量、酸值升高，增加了原油的腐蝕性，對輸油管道的防腐工作增加了挑戰。

分類與機理

依據管道腐蝕機理的不同，管道腐蝕可以分為以下幾種類型：

• 吸氧腐蝕：石油及其產品中常含有一定的水分，還溶解有氧氣，水中分子氧的腐蝕作用是通過陰極上耗氧反應進行的，其電極反應如下：

中性條件下：O₂ + 2H⁺ + 4e → 2OH⁻

鹼性條件下：O₂ + 2H₂O + 4e → 4OH⁻

酸性條件下：O₂ + 4H⁺ + 4e → 2H₂O

• 二氧化硫腐蝕：由於輸送的物料常常含有硫使得管線內含硫物將積累變多，而管線底部積水中的二氧化硫對鋼管可發生酸的再生循環反應。首先由二氧化硫、氧氣、鐵反應生成硫酸亞鐵，然後硫酸亞鐵水解成氧化物和游離酸，游離酸又加速鐵的腐蝕，生成新的硫酸亞鐵，硫酸亞鐵再水解，如此反覆循環加速了對管線底部的腐蝕；
• 硫化氫腐蝕，石油常常含有大量的硫化氫，硫化氫氣體本身基本上並不對對管道造成腐蝕，然而當其遇到管線中的水分形成溶液後，便會電離出氫離子，對管道進行腐蝕，同時，硫化氫溶液還會被氧化形成硫酸，加劇對管道的腐蝕；
• 二氧化碳腐蝕：大氣降水中含有二氧化碳，二氧化碳溶於水後形成碳酸，碳酸中的酸性對管道具有腐蝕性，由於多數管道為鋼鐵材質，鋼鐵是鐵碳合金，鐵和碳都能導電，而在相對活動性強的鐵和相對活動性弱的碳之間形成了原電池，在此作用下，腐蝕反應速度加快，上述多種腐蝕效應都能因此加速進行；
• 細菌腐蝕，管道內存在多種細菌，細菌可以代謝鹽類物質，使得管道的鐵被腐蝕。

防腐措施

在管道表面塗上防護層，使管道和空氣隔絕是簡單有效的防腐措施之一

由於管道腐蝕會造成輸送成本上升甚至發生泄漏等嚴重安全事故，因此如何延緩腐蝕即防腐就是管道養護工作的重要環節。管道防腐主要目的是延長使用壽命，鋪設方式不同，防腐的要求也不同。

常規防腐

常規的管道防腐主要有以下幾種方法，合理選材：依據不同的輸送介質和環境條件選擇不同種類的金屬或者非金屬材料；電極保護：分為陰極保護，就是外加直流電源，是原本為陽極的管道金屬本身變為陰極而得到保護，或者可以將化學活性相對更為活潑的一種金屬附加在管道上，使兩者構成原電池，此時更活潑的金屬被腐蝕而管道本身則得到保護以及陽極保護，稱為犧牲陽極法。對於鈍化溶液和易鈍化金屬組成的腐蝕體系，可以採用外加陰極電流的外加電流法，使被保護金屬設備進行陽極鈍化以降低金屬腐蝕；陽極保護是把被保護的設備接在外加電源的陽極，使金屬表面生成鈍化膜，使金屬設備得到保護；介質處理：包括除去介質中腐蝕性強的成分或調解其PH值；金屬表面添加防腐塗層（如：油漆）以此隔絕鋼材制管道和空氣中的氧氣接觸，以此達到保護效果。

緩蝕劑防腐

添加「緩蝕劑」，緩蝕劑是添加於金屬設備中用於減緩腐蝕的一種專用添加劑，由於用量小、投資省和效果明顯等優點，是目前管道及其他領域防腐技術的重點發展方向，緩蝕劑的防腐蝕原理可描述為反催化，即和化工生產中所使用的催化劑原理相反，緩蝕劑會提高化學反應所需的活化能，以此減慢腐蝕反應的發生速度。緩蝕劑防腐具有以下特點：用量小，且濃度一般在10%以下。基本不改變介質體系，成本低；緩蝕效率高，可以節約大量鋼材，提高設備的使用壽命，如酸洗時使用緩蝕劑可以使損耗減少90％ 以上；使用緩蝕劑防腐，可以使一些先進的工藝流程得以實現；緩蝕劑具有高度的選擇性，不同的腐蝕體系一般應選用不同的緩蝕劑配方，甚至同一體系，在溫度、濃度、流速改變時，所用緩蝕劑也應有所不同，因此對於每一個具體的腐蝕體系應通過實驗來確定適宜的緩蝕劑種類及濃度，不能套用；緩蝕劑可能隨時間而消耗，隨介質而流動，因此緩蝕劑的應用場所多限於循環和半循環體系。