天然氣管道的防腐設計與管理

蔡 云

蚌埠新奧燃氣有限公司，安徽 蚌埠 233000

我國天然氣資源分布不均衡，我國大量的天然氣主要分布在中西部地區，而天然氣的主要使用市場則分布在東部地區，為了有效的解決這一發展難題，國家不斷的采取各項措施，以促進資源的平衡利用和發展，西氣東輸工程就是我國政策的一個重要表現點。西氣東輸是一項非常復雜的工程，它涉及的內容很多，需要對其進行詳細分析和處理，其中管道的腐蝕問題一直是一項值得關注和探討的熱點話題，它是導致管道穿孔泄露的重要原因。實踐證明，對于管道的內壁如果采取有效的措施，腐蝕破壞的程度是可以大大降低的，這對于新時期的發展是非常重要的。

1 國內外輸氣管道內涂層的應用情況

在20世紀50年代初期，作為輸送非腐蝕性天然氣的干線運輸管道就已經開始使用了內涂層，內涂層技術的使用使得運輸效果大大提升，管道使用壽命大大提高，受到了人們的普遍歡迎。在1959年首次發表了分析內涂層大口徑管道改善流動增加輸量的理論和效果的現場試經驗性報告，這使得內涂層的技術進一步得到證實，這為大范圍的使用管道內壁涂層提供了基礎。從當前社會發展的形勢來看，天然氣輸氣管道使用內涂層技術的案例已經非常多，如1984～1990年間，英國北海天然氣管道就采用內涂層技術，成功的將1746km里程的天然氣管道使用了內涂層技術，使得運輸效果得到大幅度提升，社會開始大范圍的關注內涂層技術。

我國是一個資源分布不均衡的國家，東部資源較西部資源相比，相對匱乏，因此，合理開發利用西部資源對社會的可持續發展是非常有意義的。四川盆地蘊藏著豐富的天然氣資源，但其中大部分是含硫化氫、二氯化碳的酸性天然氣。我國從上世紀七八十年代開發大規模利用天然氣發展，從開發生產的幾十年來看，因天然氣腐蝕問題帶來的管道爆破事故高達數十起，這嚴重危害著人們的身體健康和生命安全。為了有效的控制腐蝕，我國各級政府和各級單位做了大量的工作和努力，通過采用內壁涂層技術，取得了非常重要的效果。

2 燃氣管道工藝設計過程中需要注意的幾個問題

燃氣管道的工藝設計對于天然氣的運輸具有非常重要的意義，設計的好壞直接決定著運輸的能力和作用。在天然氣管道采用內壁覆蓋層后不但可以減少內腐蝕，而且還可以有效的降低管道內的壁粗糙度，減少運輸過程中所帶來的阻力，有效提高天然氣運輸能力。隨著西氣東輸工程的穩步推進，對于天然氣長輸管道是否采用內壁覆蓋層的問題，已經引起了各方面的普遍關注和討論。

管道內壁的粗糙度，是造成天然氣運輸能力減少的主要因素，如果降低管道內壁的粗糙度，將會有效的降低摩阻，增強天然氣的輸氣量。天然氣流量可以在原先的基礎上提高12%～20%，這將會大大提高其運輸能力，促進社會的進一步發展和完善，當鋼管內壁采用環氧或稀酸樹脂覆蓋層時，鋼管內壁粗糙相對于新鋼管可以減少60%以上，這對于解決天然氣運輸量過小是非常有意義的。

同時，不僅要考慮內壁的粗糙度問題，還要相應的考慮到管輸能力、壓力問題和經濟評價。天然氣輸氣管道采用內涂層后，鋼管內壁的粗糙程度將會減小，同時水力摩阻系數也會隨之減少，天然氣輸氣管道輸流量與水力摩阻系數之間有著非常密切的聯系，他們相互影響，管道運輸能力將會隨著水力摩阻系數的減小而增大，這樣就必須要減少摩阻系數，以便更好的提高管道運輸能力；如果在輸氣量和終點壓力不變的情況下，管道的起點壓力將會隨著水力摩阻系數的降低而降低，由于起點壓力的降低，首站的壓縮機功率也將會相應的減少，這樣可以使增壓站的站間距相應的延長，從而有效的減少增壓站的個數，節約管道運輸成本；減少流動阻力雖然是內涂層的一個基本功能，但卻不是其全部的功能，如果我們僅從工藝的角度計算出摩阻系數的縮減率，作為內涂層的選用依據，這顯然是不充分的。另外，采用內涂層的管道需要增加的資金投入也是一個決定性的因素，要通過各類實例研究和分析，借鑒國內外類似工程的先進經驗，對管道工程的經濟效益做出綜合評價。

3 管道內涂層的優點和作用

3.1 管道內壁涂層的優點

對管道內壁進行涂層管理，可以有效的延長管道的使用壽命，為社會經濟發展提供方便。總體來說，干線輸氣管道使有內涂層具有以下優點：

一是能夠有效的改善流動性能。在天然氣管道運輸的過程中，天然氣流量直接決定著能否為城市發展提供有效的能量補充，如果不對運輸管道內壁進行涂層，粗糙的內壁會直接影響著天然氣流量的運輸效果，不利于天然氣的快速流動，通過將內壁進行涂層之后，就可以有效的避免這種狀況，使內壁變得光滑，增加流動速度，提高工程運輸效果，為社會發展提供強有力的支持；

二是防止施工期間的腐蝕。在運輸管道的施工期間，由于長時間的運輸以及在施工過程中需要用到焊接、以及地下溫度濕度的影響，這可能會導致運輸管道遭到一定程度的腐蝕，同時，氣體在運輸過程中，由于天然氣的成分原因，會對天然氣內壁帶來一定的腐蝕，長期使用，會影響運輸管道的使用壽命，影響運輸效果。但是通過將內壁進行涂層之后，就可以很好的解決這類問題的發生，提高運輸能力，在施工期間各種化學物質不會造成對管道內壁的腐蝕，使工期得以提前；

三是有助于管內表面的目視檢查。在進行天然氣管道的鋪設和使用之前，都要對其進行檢查，以保證其質量，同時使用一段時間之后，也要進行定期或不定期的檢查。如果不對其管道內壁進行涂層，由于其內部粗糙，用肉眼無法有效的觀察到里面的情況，而將內壁管道進行涂層之后，用肉眼都可以有效的檢查，這就提高了工作的效率；

四是減少管道內沉淀物。管道內的沉淀物一直是影響管道線路鋪設的一個重要的難題，由于長期使用，會造成管道內壁的物質脫落，形成一定期沉淀物，管道內的沉淀物會影響天然氣流動性能，使運輸量受到影響。通過將天然氣管道內壁進行涂層之后，可以有效的減少因年久失修造成的沉淀物增加現象，對于清理管道具有一定的輔助作用，進而能夠有效的減少環境污染。通過減少管道內的沉淀物，就可以減少管道的維修量，延長管道的使用時間，對于各類閥門及管件的使用期限也有一定的推動作用。

3.2 管道內壁涂層的作用

通過對天然氣運輸管道進行內壁涂層，可以有效的減少沉淀物，延長管道的使用時間。對于管道內壁涂層而言，最基本的效能就是減少氣體流動摩擦阻力，提高管道內天然氣運輸流量，為管道施工、管道的長期使用都具有非常重要的作用，但同時管道內壁涂層的其它優點也不能忽視，他們也同樣重要。首先是防止管道在儲存期的內壁腐蝕，即一般天然氣管道在出廠后不會立即被投入使用，從出廠到使用要經過幾個月的時間，這幾個月都是暴露在空氣中的，甚至有可能在露天的環境中，經過這幾個月的空氣侵襲，會使得管道內壁絕對精糙度降低，這樣會影響到管道的使用壽命，而具有內涂層的鋼管則可以達到長期儲存的效果，可以使管道內壁光滑。其次，借助于內涂層的光澤，可以提高管道的檢查速度，快速的發生缺陷，避免或減少運行使用過程中事故的發生，這對于工程質量的提高是非常有意義的。

4 內涂層涂料和施工作用

內涂層作為一項頗具優越性的應用技術，它的發展對于管道的防腐蝕應用具體重要表現，它在設計的過程中鍵在于涂料和涂敷作業兩個方面，涂料的性能和涂敷作業水平是這項技術推廣應用的前提，針對干線輸氣管道的特點和我國當前發展的實際能力，合適的內涂層應該具備以下發展特點；即附著力強，能夠有效快速的粘合；柔軔性好，質地要柔軟，很好涂抹均勻；耐化學性強，因為在管道內壁會在一定的腐蝕性，使用的內涂層要具有一定耐化學性，只有這樣，才可以更好的滿足發展需要；機械性能好，即耐磨性，抗沖擊性要好，能夠抵御很大的壓強；最后，要求內涂層的耐熱性要好，這樣在進行焊接的過程中燒損率就會降低，同時，溫度增加時也能夠不發生化學性變化，保護管道內壁，防止發生管道內壁腐蝕。

涂料本身的涂敷性能還應該盡可能滿足涂敷工藝的要求，例如合適的粘度、流動性能等，干線輸氣管道要求盡量干凈，不能出現雜質，保證氣質的清潔，防止過濾器堵塞，所以這就要求內涂層的附著力一定要強，能夠很好的進行粘合，并且能夠長時期的保持，不發生脫離，一旦發生脫離，將會使管道內的雜質增多，影響天然氣的運輸。對于內涂層的壓強也有一定的要求，在遇到較高的壓強時，能夠不變形，不起泡，不脫落；同時，為避免涂敷施工時損壞外防腐層，內外涂層的施工的先后順序是先內后外，內涂層必須要在200°以上的高溫下能夠正常工作，而不失去效用，這就要求內涂層必須要具有耐高溫的特性。最后，內涂層的光滑表面要有足夠的硬度和很好的耐磨性能，能夠經的起天然氣的沖刷而不失去效用，這就要求內涂層的抗化學性要比外涂層要高多。關于涂層的涂敷施工，國外已經進行了長時間的試驗，并且也取得了較為豐富的經驗，我們可以充分借鑒。

根據目前掌握的資料可以充分看出，國外干線輸氣管道應用內涂層技術已經非常成熟，在天然氣管道的運輸效果等方面做了大量的工作，獲得了許多的經濟效益。內涂層技術不管是在涂料方面還是在涂敷施工作業技術都已經成熟，可以有效的滿足長距離、大口徑管道運輸的需要，因此，在我國開展管道內壁涂層技術的條件已經具備。當前，在當前天然氣開發的關鍵階段，做好天然氣運輸管道的防腐工作至關重要，要通過內外涂層相結合的方式，充分吸收借鑒國外發展經驗，結合我國自身發展實際，制定出適合我國發展的內外涂層技術，保障我國天然氣的正常運輸，為社會發展貢獻更多力量。

[1]趙杰.嵌入電子防腐功能的太陽能控制系統設計[J].全面腐蝕控制，2011(1).

[2]黃澤俊.輸氣管道法蘭連接面的防腐蝕技術[J].石油化工腐蝕與防護，2010(5).

[3]孫海.某天然氣壓氣站管道防腐緩蝕劑注入系統的設置[J].石油與天然氣化工，2010(6).