摘 要 ： 东北产 天 然 气硫 化 氢含 量 高 ， 川 易使 集 输 管 线产 生硫 化 物 应 力 腐蚀 开裂 （ Ｓ ） 氢诱发 裂纹 ＳＣ 、
（ Ｉ） Ｈ Ｃ 以及 电化 学腐蚀 ， 影响集输管线 的安全运行 。通过对腐蚀 因素 （ 如土壤 盐分 、 土壤 电阻率、 输送
介 质 Ｈ Ｓ含 量 、 离子 、 Ｏ 含 量 、 送压 力 、 。 氯 Ｃ。 输 管材 因素 等 ） 行研 究 ， 进 并利 用腐蚀 分析软件 Ｏ Ｉ ｏｒｓ ｎ Ｌ ｒ ｉ Ｃ ｏｏ Ａ ａ ｚｒ 川 东北某 集 气管线进 行 腐蚀模 拟 ， 输送 介质 成分 、 ｎｌ ｅ 对 ｙ 对 管材组 分等 因素 对 管道 腐蚀 的影 响进 行
土壤含水率
１ ２ ２～ ５
土壤腐蚀性
弱
土壤含水率
３～７ ＞ ０ ； ４
强 中 强
ｌ Ｏ～１ ；５— Ｏ ２２ ３ ７～１ ；０— Ｏ ０３ ４
极 弱
＜３
１ １ ３ 土壤 盐 分 ．．
Ｃ Ｏ 溶解在水中后形成碳酸 ， 使水 的 ｐ Ｈ值 降低 ，
水呈 酸性 ， 就会 使管 体发 生 氢 去极 化 腐蚀 。在 Ｃ 与 Ｏ Ｈ ｓ共 存 的体 系 中 ， 系 中 Ｈ： 体 ｓ的作 用 主要 表 现 为 ３
１ 腐蚀 因素
土壤电阻率
＜２ ０
２０～５ Ｏ ＞５ ０
弱
通常对宏腐蚀 电池起主导作用的地下腐蚀 ， 特别 是阴极与阳极相 距较远 时， 电阻率起着主导作用 ， 但 当微腐蚀 电池起主导作用时 ， 由于阴阳两极处 于同一
地点 ， 它们之 间的土壤 电阻可 以不计 。
１ １２ 土壤 含 水量 ．．
种形 式 ：
土壤 中通 常含 有硫 酸盐 、 酸盐 和 氯 化 物 等 无机 碳
盐， 土壤 中可 溶盐 含量 一般 在 ２ 以 内 ， ％ 由于 它是 电解
液的主要成分 ， 以土壤含盐量越高 ， 所 土壤 电阻率越 低， 土壤腐蚀性越强。含盐量还会影响土壤溶液中氧 的溶解度 ， 含盐量高， 氧气溶解度就会下降 ， 相当于削
分析 ， 出必须对 高含硫气田集输管线进行腐蚀 防护的结论。 得
关键 词 ： Ｓ 川 东北 ； 蚀 因素 ； Ｈ２ ； 腐 腐蚀模 拟 中 图分类 号 ：Ｅ ８ ｒ９８ ｒ 文 献标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ４—９ １ （０ １０ ０ ３— ３ １０ ６４ ２ １ ）４— ０ ４ ０
蚀产 物 的存 在 影 响具 有 较 好 保 护 性 能 的 Ｆ Ｃ 腐 蚀 ｅＯ
产物 膜 的生成 ， 统 最 终 的腐 蚀 性 取 决 于 ＦＳ与 Ｆ— 系 ｅ ｅ Ｃ 膜 的稳 定性 及其 保 护措施 。 Ｏ
１ ２ ５ 输 送 压 力 ．．
输 送介质 中 ， 游离水 、 ： 量 、 离子 、Ｏ 含 量 、 Ｈ Ｓ含 氯 Ｃ 输送压力等 因素 都与集输管 线腐蚀有 密切关系 。
生显微 开裂 ， 而形 成 孔 蚀核 。并 且 随 着 氯 离 子 的不 从
％
断渗 入 ， 闭塞 电池 的 作 用 下 ， 速 了孔 蚀 破 化 。 因 在 加 此 ， 酸 性 天然 气 气 井 中 ， 矿 化水 接触 的油 套 管 穿 在 与
孑 速 率较快 。 Ｌ
１ ２ ４ Ｃ ， 量 ． ． Ｏ 含
（ ｎ ｉｅｒ ｇＴ ｃｎ ｌｇ ｎ ｔｕ ｅｏ ｏ ｔｗ ｓ ｅｒｌｕ Ｂ ａ ｃ ，ｉｏ ｅ ， ｙ ｎ １ ００ Ｃ ｉａ Ｅ ｇｎｅｉ ｅｈ ｏｏ ｙＩｓ ｔｔ ｆ ｕｈ ｅｔ ｔｏｅｍ ｒｎ ｈ Ｓｎ ｐ ｃＤｅａ ｇ６ ８ ０ ， ｈｎ ） ｎ ｉ Ｓ Ｐ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｎ ｔｒ ｌｇ ｓ ｉ ｏｔ ｅ ｓ Ｓ ｃ ｕ ｎ ｃ ｎ ａｎ ｃ Ｓ， ｈ ｃ ｋ ｓ ｉ ｅ ｓ ｏ ｃ ｕ ｅ Ｓ Ｃ， Ｃ ａ ｄ ｅ ｅ ｔ — ｓｒ ｃ ： ｈ ａｕ ａ ａ ｎ ｎ ｒｈ ａ ｔ ｉｈ ａ ｏ ｔｉ ｓ ｍｕ ｈ Ｈ２ ｗ ｉｈ ｍａ ｅ ｔ ａ ｙ ｔ ａ ｓ Ｓ ＨＩ ｎ ｌ ｃｒ ｏ ｃ ｅ ｃ ｏｒ ｓｏ ｎ ｔ ｅ ｇ ｓｌ ｅ ｔ ｕ ｆ ｃｉ ｇ ｔ ｅ ｓ ｅ ｏ ｅ ａｉ ｎ ｏ ｅ ｇ ｔｅ ｉ ｇ ｌ ｅ Ｂ ｎ ｙ ｉｇ ｃ ｒｏ ｉｎ ｆｃ ｏ ｓ ｓ ｃ ｓ ｈ ｍｉａ ｃ ｒｏ ｉｎ ｉ ｈ ａ ｉ ， ｓａｆ ｔ ｈ ａ ｐ ｒ ｔ ｆｔ ａｈ ｒｎ ｉ ． ｙ ａ ａ ｚｎ ｏｒ ｓｏ ａ ｔｒ ， ｕ ｈ ａ ｌ ｎ ｈ ｅ ｎ ｆ ｏ ｈ ｎ ｌ Ｈ２ ｏ ｔｎ ｎ Ｏ２ ｏ ｔｎ ，ｈ ｅ ｉｅ ｙｐ ｅ ｓ ｒ ， ｎ ｅｃ ｍｐ ｓ ｉｎ ｆｐｐ ｔｒ ｓ ｅｃ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｓ Ｌ ｏ ｒ ｓｏ ａ Ｓ ｃ ｎ ｅ ｔ ｄ Ｃ ｎ ｅ ｔ ｔ ｅ ｄ ｌ ｒ ｒｓ ｕ ｅ ａ ｄ ｔ ｏ ｏ ｉ ｏ ｓｏ ｉ ｅｍａｅ ｉ ， ｔ ，ｈ ｓ ａ ｅ ｅ Ｏ ＩＣ ｒｏ ｉｎ Ａｎ — ａ ｃ ｖ ｈ ｔ ｌ ａ ｕ ｌ ｚ ｒｔ ｉ ｌ ｔ ｈ ｒ ｉ ｇ ｃ ｎ ｉ ｏ ｆａ ｐ ｐ ｌ ｅ ｉ ｏ ｔ ｅ ｔ ｉｈ ａ ． ｈ ｓｐ ｐ ｒｍｉ ｈ ｅ ｈ ｌ ｆ ｌ ｏ ｅ ｅ ｔ ｎ ｏ ｒ ｖ ｎ ｉｅ ｙ ｅ ｏ ｓｍｕ ａｅ ｔ ｅ ｗｏ ｋｎ ｏ ｄ ｔ ｎ ｏ ｉ ｅ ｉ ｎ ｎ ｒ ａ ｃ ｕ ｎ Ｔ ｉ ａ ｅ ｇ ｔ ｅｐ ｕ ｒｓ ｌ ｃｉ ｆ ｅ ｅ ｔ ｉ ｎ ｈｓ Ｓ ｂ ｆ ｏ ｐ ｖ
表 １ 一般地 区土壤 腐蚀 性分 级标准
腐蚀等级
强
由
异大 ， 土壤潜在腐 蚀性较强 ， 且所产 天然气具 有高含
硫 的特点 ， 飞 仙 关 组 Ｈ Ｓ含 量 在 １ ％ 左 右 ， Ｏ 如 ４ Ｃ
ｎ・ ｍ
含量在 ８６ ． ％左右 。高含硫天然气易造成集输管线硫
化物应力腐蚀开裂 （ Ｓ ） 氢诱发裂纹 （ Ｉ ） ＳＣ 、 Ｈ Ｃ 以及 电 化学腐蚀 ， 为集输 管线 的安全运行带来威胁 Ｊ 。因 此有必要对造成集输管线腐蚀的因素进行分析。
１ ２ １ 游 离水 ． ．
管线输 送 压力越 高 ，Ｏ Ｃ 气体 的分 压也越 大 ， 溶解 度 随之增 加 ， 而增 大管 线 的腐 蚀 速率 。 从 １３ 管材 因素 ． 管道 材质 是 影 响高 含 硫 气 田集 输 管 线 耐 腐 蚀 性
影响因素众多 ， 研究各主要影响因素的作用是对土壤 进行腐蚀性分析的基础 。
收稿 日期 ： １ — ４ ２ ２ ０ ０ —２ ０ 收修改稿 日期 ： １ 一 ２ １ ２ １ ｏ 一ｌ ０
土壤含水量是土壤发生 电化学腐蚀 的先决条件。 假设土壤介质中的金属腐蚀为腐蚀 电池 ， 在含水量较 低时 ， 含水量增加 ， 使腐蚀电池 回路 电阻减小 ， 腐蚀性 增加 ， 直到某临界值时 ， 土壤中可溶性盐全部溶解 ， 回
路 电阻达到 最小 。进 一 步 提高 含 水 量 ， 可溶 性 盐 浓 则
度降低 ， 土壤胶粒膨胀 ， 隙变小 ， 孔 阴极过程 受阻 ， 土
４ ４
Ｐ ｐ ｌ ｅ Ｔ ｃ ｎｑ ｅａ ｄ Ｅ ｕｐ ｎ ｉｅｉ ｅ ｈ ｉｕ ｎ ｑ ｉｍｅ ｔ ｎ
Ｊ １２ １ ｕ． ０１
Ｏ 引言
１ １１ 土壤 电 阻率 ．．
随着 川渝 地 区 的发 展 ， 川东 北 天 然 气 的开 发 越 来 越 受 到重视 。川东 北气 田位 于 山区 ， 道 敷 设 环 境 差 管
土壤电阻率是土壤腐蚀 的一个综合性 因素 ， 土 是 壤介质导 电能力 的反 映。土壤的腐蚀性一般按土壤 电阻率大小分级 ， 如表 １ 所示 。
壤腐蚀性降低。 按照石油行业标准《 钢制管道及储罐腐蚀与防护 调查方法标准》 土壤腐蚀性与含水率之间关系如表 ２ ，
所示 。
表 ２ 土壤腐蚀性与土壤含水率的关 系
土壤腐蚀性
极 强
附到 钢 铁 的表 面 上 ， 因此 ， 离 子 的存 在 会 阻碍 保 护 氯 性 的硫化 铁 膜 在 钢 铁 表 面 的形 成 。氯 离 子 可 以通 过 钢铁 表面硫 化 铁膜 的 细孔 和 缺 陷渗 入 其 膜 内 ， 膜发 使
Ｃｏ ｒ ｓｏ ａ ｔ ｒ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｓＰｉ ｅｉ ｅ ｉ ｓ Ｆ ｅｄ Ｃｏ ｔ ｉ ｉ ｇ Ｓ ｌ ｒ ｒ ｏ ｉ ｎ Ｆ ｃ ｏ ｓ ａ ｃ ｆＧａ ｐ ｌ ｎ Ｇａ ｉｌ ｎ ａ ｎ ｎ ｕ ｆ ｎ ｕ
ＬＩ Ｍｉ ｇ， ＡＮＧ Ｕ ｎ Ｗ Ｙｉ
２１ ０ １年
管
技
５ 设 告
２０１ １
Ｎｏ ４ ．
第 ４期
Ｐ ｐ ｌ ｅ Ｔ ｃ ｎ ｑ ｅ ａ ｄ Ｅｑｕ ｐ ｎ ｉ ｅｉ ｅ ｈ ｉ ｕ ｎ ｎ ｉ ｍｅ ｔ
高 含 硫 气 田集 输 管 线 腐蚀 因素 分 析
刘 明 ， 王 毅
６８０ ） １０ ０ （ 中石化西南油气分公 司工程技术研究院 ， 四川德阳
弱 了土壤腐 蚀性 的 电化学 阴极 过程 。 按照石油 行 业 标 准《 制 管 道及 储 罐 腐蚀 与 防护 钢
（ ） Ｈ ｓ分压 小 于 ７Ｐ １在 ： ａ时 ， 系 中 的 Ｃ 是 主 体 Ｏ
要腐蚀介质 ， 当环境温度高于 ６ ０℃时 ， 对钢材的腐蚀程
度主要取决 于 ＦＣ ， ｅＯ 腐蚀 产物膜对 钢材的保护程度 ， 基
高含硫气 田集输 管线 的腐蚀 因素主要包括 土壤 因素、 输送介质 因素、 管材因素 ］ 。
１ １ 土壤 因素 ．
土壤是固、 气三相物质所组成 的混合物 ， 液、 由于 存在水分 和盐类 ， 使土壤具有 电解质溶液 的特征 ， 因 而金属在土壤 中将 发生 电化学腐蚀 。土壤腐蚀性 的
ｍｅ ｓ ｒ ｓ ａ ａｎ ｔｃ ｒｏ ｉｎ ｗｈ ｃ ｃ ｕ ｓ ｉ ｈ ｒ ａ ｏ ｔ ｉ ｉｇ Ｈ２ ． ａ ｕ ｅ ｇ ｉ ｓ ｏ ｒ ｓｏ ｉ ｈ ｏ ｃ ｒ ｔ ｅ ａ ｅ ｓｃ ｎ ａｎ ｎ ｎ Ｓ