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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
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

的氧化性，会促使阳极铁溶解，从而对金属管道产生腐蚀。其腐蚀机理为：阳极：Fe→Fe2++2e；阴

极：H++2e-→H2。在pH值相同的情况下，二氧化碳溶于水后形成的碳酸，其腐蚀速率高于盐酸；
在相同的溶液中，温度与腐蚀速率呈正相关关系，即温度越高，石油管道腐蚀速率越快。除此之外，

二氧化碳还能与硫化氢产生协同腐蚀，当石油管道内同时存在两种气体时，腐蚀速率会进一步加快。

(3)空泡腐蚀。在石油管道内，当石油以较快速度流动时，在管道表面会产生若干涡流，在发生

涡流处有不同数量的气泡快速生成、破灭，瞬间破裂的气泡会产生冲击力，长此以往就会在管道表面

出现磨蚀痕迹，这种现象称为空泡腐蚀。在腐蚀现象出现的早期，多以管道内壁出现蜂窝或裂纹为主，

随着腐蚀的加重，零散分布的空洞、裂缝会不断扩大并连接成片，最终形成气蚀断裂。影响空泡腐蚀

速率的有多种因素，其中又以流体含气量影响最大。含气量越高的情况下，石油撞击管道内壁产生的

气泡数量也会越多，从而使得腐蚀范围更广、腐蚀速度