天然氣輸送管道的腐蝕與保護(hù)

楊海鋒 單曉建 韓寶強(qiáng)(中石油東部管道有限公司 蘇浙滬管理處,江蘇 南京 210000)

能源是人類社會(huì)生存發(fā)展的必需品，尤其是隨著近代工業(yè)發(fā)展進(jìn)步，對(duì)能源的形式、種類和應(yīng)用手段提出了更多的要求。

就中國(guó)社會(huì)而言，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平低提高，能源利用的多樣性也十分迫切。以城市居民生活為例，以往大多采用煤炭為主要燃料，而煤炭能源的利用過程既不方便，又會(huì)產(chǎn)生大量的污染，很顯然無法滿足現(xiàn)代化成功是的需要；天然氣作為一種清潔、高效而廉潔的能源，逐漸走進(jìn)了居民生活，并成為主要的能源供應(yīng)方式。

截至2014年，我國(guó)的天然氣管道鋪設(shè)總長(zhǎng)度達(dá)到了6.2萬公里，這一數(shù)字將會(huì)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展繼續(xù)增長(zhǎng)；隨著天然氣輸送管道的日漸增長(zhǎng)，不同時(shí)期建設(shè)的管道設(shè)備也出現(xiàn)了多種問題，其中由于自然環(huán)境和人為因素的關(guān)系，天然氣管道的腐蝕破壞形成了惡劣的影響，亟待解決。

1 天然氣管道被腐蝕的因素

天然氣管道大部分為鋼鐵材質(zhì)，也包括一部分特殊塑料材質(zhì)，由于天然氣的成分中本身就具有一些腐蝕性成分，因此防腐蝕的工作不僅要從外部展開，更重要的是做好內(nèi)部的防范工作。以下針對(duì)產(chǎn)生腐蝕性現(xiàn)象的因素進(jìn)行簡(jiǎn)單分析：

1.1 固體腐蝕

固體腐蝕主要是針對(duì)管道掩埋部分而言的，一般來說，泥土、砂石、巖層的等固相成分中含有的大量復(fù)雜元素，在覆蓋管道的時(shí)候發(fā)生緊密接觸，增強(qiáng)了腐蝕性作用；例如，固體成分包含的氧化鐵成分，對(duì)腐蝕管道發(fā)揮了催化劑的作用。

1.2 水體腐蝕

水體腐蝕的范圍很廣泛，并不是指整個(gè)管道完全浸泡在水中的情況，一般來說是針對(duì)水分子中的離子發(fā)生作用的。例如，水分子中的離子長(zhǎng)時(shí)間與管道接觸，容易發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，與鋼鐵成分在表面形成氧化還原反應(yīng)。水體腐蝕作用一旦發(fā)生，其腐蝕速度就會(huì)越來越快，在維護(hù)方面也十分困難。

1.3 氣體腐蝕

氣體腐蝕也稱之為“大氣腐蝕”，由于大部分管道是暴露在大氣環(huán)境中的，因此不可避免地在發(fā)生電解反應(yīng)。尤其在潮濕或者酸雨性質(zhì)的環(huán)境中，腐蝕反應(yīng)發(fā)生的頻率更高。

1.4 離子腐蝕

離子反應(yīng)主要在管道材質(zhì)中進(jìn)行，金屬元素的化學(xué)性質(zhì)比較活躍，很容易和液相中的離子發(fā)生置換。而針對(duì)于長(zhǎng)距離天然氣輸送管道的材質(zhì)構(gòu)建，為了更加堅(jiān)固，往往會(huì)加入一些合金成分，這反而對(duì)防腐蝕作用更加的不利。因此在當(dāng)前的天然氣管材制造中，傾向于單項(xiàng)合金，材質(zhì)的純度越高，抵抗腐蝕性的效果就越好。同樣，鍛造工藝也是影響金屬發(fā)生離子反應(yīng)的主要因素，金屬成分空襲大、不規(guī)律、粗糙等，都會(huì)加速腐蝕速度。

1.5 細(xì)菌腐蝕

細(xì)菌腐蝕的影響并不大，主要是指土壤、空氣、水源中的氧化細(xì)菌、還原細(xì)菌等。

2 天然氣管道防腐蝕的措施

針對(duì)多種多樣的腐蝕影響因素，為了將天然氣管道的腐蝕性危害降到最低，需要采取一定的防腐蝕措施。目前具有針對(duì)性的工作主要有三種：

2.1 隔絕阻斷

天然氣管道發(fā)生腐蝕性作用，很大一定程度上是由于產(chǎn)生腐蝕性作用的成分接觸造成的，無論是固體、液體或是氣體，采取隔絕阻斷的方式可以有效降低腐蝕性。

常規(guī)的手段如采用隔絕層的方法?，F(xiàn)有的天然氣管道內(nèi)部一般都會(huì)鋪設(shè)內(nèi)襯材質(zhì)，從早期的橡膠材質(zhì)到四氟材質(zhì)，以及現(xiàn)在的高分子樹脂材料等，都是對(duì)管道內(nèi)部發(fā)揮阻斷隔絕的方法。而管道外部的隔絕阻擋方法，主要通過油漆或防腐涂層實(shí)現(xiàn)，將涂料覆蓋在外側(cè)形成隔絕層，腐蝕性元素?zé)o法和管道直接接觸。

2.2 電化學(xué)保護(hù)

電化學(xué)保護(hù)是針對(duì)于天然氣管道材質(zhì)本身的一種防腐蝕保護(hù)措施，其原理在于，管道中的金屬腐蝕性表現(xiàn)為，陰極會(huì)被腐蝕而陽(yáng)極不會(huì)受到腐蝕，因此可以利用外部施加電流的方式保護(hù)管道表面。這種保護(hù)措施與環(huán)境因素的管理度很大，干燥環(huán)境和潮濕環(huán)境的保護(hù)電位也是截然不同的，通常為-850毫安。

2.3 金屬材質(zhì)防護(hù)

針對(duì)于天然氣管道的保護(hù)，最本質(zhì)的解決方案是增強(qiáng)管道材質(zhì)本身的防腐蝕性。由于天然氣管道鋪設(shè)要面臨的復(fù)雜環(huán)境，普通的材質(zhì)管道是無法滿足強(qiáng)度和硬度要求的，這也是大面積使用鋼材質(zhì)的原因。根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)，發(fā)現(xiàn)可以通過對(duì)鋼鐵材質(zhì)的一些特殊處理或者添加防腐蝕性合金，用來提高自身的抗腐蝕性，同時(shí)延緩金屬材質(zhì)的老化。例如，最常用的是在材質(zhì)中加入鎳合金。

3 結(jié)語(yǔ)

天然氣能源的在未來我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，增強(qiáng)天然氣輸送管道安全的建設(shè)，不僅有助于提高能源的利用率，同時(shí)能源安全和環(huán)境保護(hù)等諸多問題。根據(jù)現(xiàn)有的趨勢(shì)發(fā)展，一方面要加強(qiáng)維護(hù)手段、提高現(xiàn)有管道使用周期，另一方面要積極尋求新興技術(shù)材料的開發(fā)應(yīng)用，完善天然氣管道防腐蝕的系統(tǒng)性開發(fā)。

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