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管道石油天然气腐蚀防护的相关技术研究进展

文档作者：何仁洋，唐鑫，赵雄，裴廷刚文档来源： 1．中国特种设备检测研究院压力管道事业部 2．中石油塔里木油田公司		点击数：	更新时间： 2024年06月30日
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第50卷第1期
2013年2月
化工设置与管道
PROCESS EQUIPMENT&amp;amp;PIPING
V01．50 No．1
Feb．2013
· 管道与管件·
管道石油天然气腐蚀防护的相关技术研究进展
何仁洋 ，唐鑫 ，赵雄 ，裴廷刚
(1．中国特种设备检测研究院压力管道事业部，北京100013；2．中石油塔里木油田公司，新疆库尔勒841000)
摘要：腐蚀是影响石油天然气管道可靠性和使用寿命的关键因素之一。近年来，石油天然气集输和长输
管道建设发展迅速，输送介质成分复杂、腐蚀性强，致使管道腐蚀问题日益突出。针对石油天然气长输
管道和集榆管道内腐蚀和外腐蚀的特点，总结了相关腐蚀防护技术，并介绍了腐蚀防护检测监测技术的
研究进展及应用现状。
关键词：石油天然气管道；腐蚀防护； 内腐蚀；外腐蚀；检测；监测
中图分类号：TQ 050．9；TH 17 文献标识码：A 文章编号：1009—3281(2013)01—0053—003
石油天然气管道简称油气管道，是我国国家公
共安全的重要组成部分，是我国特种设备八大类产品
之一，是国民经济建设的重要基础设备和人民生活的
重要基础设施，在国民经济中占有极为重要的战略地
位，被称为国家重大生命线。据统计，我国现有油气
长输管道约10 km，集输管道约3．0×10 km。近几
年国内将处于管道建设的高峰期，至“十二五”末期，
我国油气长输管道总长度将达到1．5×10 km。
目前，我国油气田的开发条件已日益苛刻，川
渝气田、大庆气田、塔里木油田和长庆油田等多处油
气田开采出的石油天然气中腐蚀性介质的含量大大
增加。在含水情况下，H S、CO：等腐蚀性介质将致
集输管道和长输管道首段面临更加严重的腐蚀形势。
例如，川东北地区发现的气田群所储藏的天然气中
H2s含量为8．8％～17．1％，CO2含量为0．5％～10．4％。
大庆油田原油综合含水率达到90％以上。塔里木油
田地表多为盐浸土，地下水和油田采出水为苦咸水，
具有高矿化度，c1一、Fe、CO：含量高，pH值低等特点，
对金属的腐蚀性很强。
鉴于管道业的迅猛发展以及管道输送面临的严
重腐蚀形势，管道安全成为首要问题，而恰当的管道
防腐措施和可靠的防腐质量是保证管道安全的基础。
因此，对于石油天然气管道，采取有效的腐蚀防护控
制技术和腐蚀防护检测监测技术，十分紧迫。
1 油气管道腐蚀防护技术综述
石油天然气长输和集输管道的腐蚀形式可分为内
腐蚀和外腐蚀。针对石油天然气管道内腐蚀的机理和
特 ， 目前主要采用加注缓蚀剂Ⅲ、采用内涂层 。 或
内衬管等方法，或是将几种防护技术有机结合。外腐
蚀主要采用防腐层与阴极保护系统联合作用。
1．1 内防腐技术
1．1．1 缓蚀剂技术
石油天然气管道防腐用缓蚀剂的主要类别有：
咪唑啉类、胺类(包括胺、亚胺、季胺、胺酰等)、
有机磷酸盐类、吗啉类、炔醇类等等。这些缓蚀剂的
共同特点是其分子的基本化学结构是由极性基与非
极性基所组成。
1．1．2 内涂层技术
经过几十年的应用发展，管道内涂层的涂料生
产和施工技术已日趋成熟，我国也开展了大量的管道
内涂层技术研究。但与国外相比，在涂料生产、涂覆
工艺、施工机具、施工标准规范和涂层质量检验等方
面还存在一定的差距。目前，石油天然气管道防腐
蚀内涂层主要有环氧型、改进环氧型、环氧酚醛型、
聚氨酯型或尼龙等系列的涂层。
1．1．3 复合管技术
目前采用的复合管技术主要有玻璃钢内衬复合
管，双金属复合管和陶瓷内衬复合管道。玻璃钢内衬
复合管具有较好的防腐、防垢、耐温、抗蠕变等性能。
双金属复合管既大大提高了钢管的耐腐蚀性能，又保
留了钢管的机械强度。陶瓷内衬复合管具有良好的耐
收稿日期：2012—09．17
基金项目：“十_-2i”国家科技支撑计划课题(201 IBAK06B01)。
作者简介：何仁洋(197O一)，男，重庆人，研究员。研究方向
为压力管道完整性技术。
化工设置与管道 第50卷第1期
蚀、耐磨、耐高温及高强度等性能。
1．2 外防腐技术
外防腐技术主要包括防腐层和阴极保护。目前，
国内外常用的防腐层主要有环氧粉末、煤焦油瓷漆、
聚乙烯、环氧煤沥青和石油沥青；阴极保护方法主要
有牺牲阳极、外加电流和排流保护。
2 油气管道腐蚀防护检测监测技术应用现状1 1
油气管道腐蚀防护检测监测技术包括环境腐蚀
性检测、外防腐层检测、阴极保护效果检测、环境应
力腐蚀开裂检测、管道本体腐蚀检测以及管道变形监
测技术等。
2．1 环境腐蚀性检测
埋地油气管道的环境腐蚀主要包括土壤腐蚀和
杂散电流腐蚀。对于土壤腐蚀性检测，主要集中于确
定土壤腐蚀性的单项评价参数及其测量手段和建立
各种管材的土壤腐蚀模式与规律；对于杂散电流腐蚀
性工程检测，通常采用管道对地电位的偏移量或管道
附近土壤中的电位梯度来判断杂散电流的影响。在
“十二五”期间，国家“油气管道用高强钢寿命预测
关键技术研究”课题(以下简称863课题)，将开展
典型酸碱性土壤环境油气管道用高强钢腐蚀评价方
法研究和应力作用下高强钢油气管道直流杂散电流
腐蚀评价方法研究。
2．2 外防腐层不开挖检测评价
外防腐层的破坏主要有破损和剥离两种形式。
外防腐层破损检测技术相对成熟，不开挖检测的常
用技术包括交流电流衰减技术、密间隔电位测试
(CIPS)、人体电容法(Pearson)、直流电流电压法、
直流电位梯度法(DCVG)等。目前研究的重点在于
防腐层剥离的检测评价。
2。3 阴极保护系统检测评价
在阴极保护状况检测方面，主要包括管地电位
测量和管道沿线电位分布。管地电位测量的关键在于
分析和消除 降误差，常用的方法是断电测量法和
近参比法。管道沿线阴极保护电位分布模式已有不少
国内外研究报道，但相关理论尚需完善。在“十二五”
期间，863课题将开展不同土壤电阻率条件下油气管
道用高强钢外防腐层与阴极保护联合保护准则研究。
2．4 环境应力腐蚀开裂评价
环境应力腐蚀开裂(SCC)事故具有突发性，是
灾害最大的腐蚀形态之一。对土壤环境， 目前可确
定的SCC有高pH值SCC和近中性pH值SCC两种。
它们的发生介质条件与实际土壤有关，国外采用不
同的模拟介质研究不同土壤环境下的SCC， 已经建
立起一套适合国外土壤环境的标准方法体系。国内
在效仿国外研究思路的基础上做了一定量的SCC研
究，但对适合我国土壤环境SCC研究方面尚需完善。
在“十二五”期间，863课题将开展油气管道用高强
钢环境应力腐蚀寿命预测方法研究。
2．5 腐蚀防护系统综合评价
在腐蚀防护系统综合评价方面，发达国家已建
立了遥测和计算机管理等管道综合评价系统。该系统
除具有存储数据功能外，还具有分析判断管道腐蚀、
外防腐层老化、破损点、管体安全裕量等功能。我国
针对埋地钢质管道腐蚀防护系统，研发了一些专项综
合评价软件。
2．6 管道本体腐蚀检测技术
管道本体腐蚀检测包括内腐蚀预测技术、智能
内检测技术以及管体腐蚀外检测技术三大类。国内外
在方法和检测仪器等方面进行了大量的研究和应用，
不断涌现出新的管体腐蚀检测技术。
2．6．1 内腐蚀预测技术
油气管道内腐蚀通常是局部腐蚀，虽然具有随
机性，但其分布存在一定的规律性，通常受输送介
质的腐蚀性、管件的结构形状以及具体位置的流速、
流型等影响。因此，分析管道的冲蚀规律，确定管系
的最薄弱位置并预测管道的腐蚀速率，十分必要。
国外开展了大量的内腐蚀预测研究，提出了电
化学腐蚀与磨耗之间的协同效应等理论，已制定了
干气内腐蚀直接预测标准和净化原油内腐蚀直接预
测标准。国内在这方面起步较晚，“十二五”期间，
863课题将开展油气管道高强钢内腐蚀寿命预测方法
研究，将填补长输管道内腐蚀预测技术的空白。
2．6．2 智能内检测技术
管道内检测技术包括漏磁检测、超声检测、涡流
检测以及电磁超声检测技术等。其中，漏磁检测技术
是应用最广泛、最成熟的铁磁性管道缺陷检测技术。
目前，国外90％ 以上管道内检测设备采用漏磁检测技
术，该技术已趋于垄断化，国外公司已不再单独出售
检测设备，仅提供管道内检测服务，且价格十分昂贵。
我国的一些科研单位和研究机构已开展了该技
术的相关理论和仿真方面的研究。目前，我国的管道
内检测技术已经进入实用化阶段，但在裂纹和轴向缺
陷检测、内检测器速度补偿、缺陷准确识别和定位等
方面，与发达国家相比尚有差距。
2．6．3 管体腐蚀外检测技术
管体腐蚀外检测技术除了常规的无损检测方法
外，还包括一些新技术，如场图像技术、磁力断层摄
影技术、PFC射线测厚技术、涡流检测技术、CMOS
2013年2月 何仁洋，等．管道石油天然气腐蚀防护的相关技术研究进展 ·55
缺陷成像技术、TOFD超声波成像检测技术、超声相
控阵超声波成像技术等。近年来，逐渐发展到管道
腐蚀形貌检测技术，如荷兰RTD公司生产的激光管
线探测工具(LPIT)是一款采用激光技术直接检测
和测量管道腐蚀形貌的测量仪器，具有测量速度快、
测量精度高的特点，该工具通过8个激光束来测量和
绘制管线表面的腐蚀点；美国西南研究院研制了利用
阵列涡流技术检测腐蚀形貌的仪器，该仪器利用涡流
探头阵列，根据管壁表面提离距离的不同，来确定腐
蚀深度。目前，我国尚没有管道腐蚀形貌检测技术的
相关研究报道。
2．7 管道腐蚀监测技术
针对不同的腐蚀环境，人们研究了各种各样的
管道腐蚀监测技术。早期的腐蚀监测方法有监测孑L
法、挂片失重法等。为了及时发现腐蚀造成的破坏，
发展了现代监测技术，如超声波法、电阻法、电偶法、
声发射法、射线技术以及各种探针技术等。近年来又
出现了许多新的监测技术，如线性极化技术、交流
阻抗技术、电感法、恒电量技术、电化学噪声技术、
场图像技术、薄层活化技术、氢传感器以及基于阵列
电极的内腐蚀外监测技术等。
2．8 管道变形监测技术
变形监i见4评价技术是结构健康监测技术在油气
管道中的应用。结构健康监测指利用现场无损伤的监
测方式获得结构内部信息，通过对包括结构响应在内
的结构系统特性分析，达到检测结构损伤或退化的目
的。它涉及传感技术、测试技术、信号分析、计算机
技术、网络通讯通信技术、模式识别等多个研究方向，
可以分为三个阶段。通过健康监测系统的运行，可实
时监控结构的整体行为，对结构的损伤位置和程度进
行诊断，并开展智能评估，并发出预警信号，为结构
的维修、养护与管理决策提供依据和指导。
目前，发达国家的结构健康监测技术已经进入
第三阶段，而我国油气管道变形监测评价技术处于起
步阶段。
3 结束语
管道输送由于其成本低、效率高以及地域适应
性强等优点，必将得到迅猛发展，而管道安全保障的
需求也将日益增强，管道腐蚀防护相关技术的应用
需求也将随之提高。通过对石油天然气管道腐蚀防护
相关技术研究进展的分析，对于油气管道腐蚀防护，
我国在基础理论以及检测方法研究和新技术应用等
方面均开展了大量的、系统性的和关键性的重大科技
攻关，相关科研成果已得到广泛应用。
参考文献
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Research Progress of Corrosion Protection Technology for Oil and Natural Gas
Pipeline
HE Ren-yang’
，TANG Xin ，ZHAO Xiong ，PEI Ting．gang
r1．ChinaSpecialEquipmentInspection andResearchInstitutePressurePipelineDepartment,Beijing 100013 China；
2．PetroChina Tarim Oilfield Company,Kuerle 841000，China)
Abstract： Corrosion is one of the key factors to impact on petroleum and natural gas pipeline reliability and the service life．
Recently,oil and natural gas gathering and transportation pipeline construction is being developed rapidly．However,the conveying
medium has complex composition and strong corrosion，which result in that the pipeline corrosion becoming increasingly prominent
．
In this paper,the related corrosion protection technology with respect to the petroleum an d natural gas pipeline，internal corosion an d
outer corosion characteristics were summarized，and the corosion protection detection and monitoring techn ology research progress
and application status were introduced．
Key words： oil and gas pipeline；corosion protection；internal corrosion；external corosion；inspection；monitoring

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