長輸天然氣管道腐蝕與防腐措施探討

王康

摘 要：隨著我國經濟的高速發展，以煤炭為主的能源消費對環境造成了嚴重的污染。天然氣作為一種新型的清潔能源，具有很好的應用市場，長輸管道防腐工作的好壞將直接關系到天然氣輸送的安全性和可靠性以及天然氣輸送管道的使用壽命。因此，做好加強天然氣管道防腐工作是至關重要的，本文對天然氣管道腐蝕的影響因素進行總結，其中，外界因素是管道腐蝕的主要誘因，還要綜合考慮內部因素以及生產運行因素。與之相對應的防腐方法主要是涂防腐層和陰極保護法，其中強制電流法是目前長距離管道最主要的保護方法。

關鍵詞：長輸天然氣管道；管道腐蝕；防腐措施

引言

天然氣作為一種清潔型能源，在經濟環保理念大力推行的時代中，社會對其需求量呈現出逐年遞增的形式。天然氣的運輸對管道表現出強烈的依賴性，金屬為構建管道的主要材料，在長期的埋設環境中，極易出現腐蝕問題，此時管線強度有所降低，管道固有結構的完整性受到影響，其運轉的安全性得不到切實的保障。所以積極的探尋天然氣長輸管道防腐蝕措施，能夠在延緩其應用年限發揮巨大的作用。基于此，本文展開相關論述。

1長輸天然氣管道腐蝕類型

1.1大氣腐蝕

當長輸天然氣管道置于大氣環境中時，其表面通常會形成一層極薄的不易看見的水膜。當這層水膜達到20～30個分子厚度時，它就變成電化學腐蝕所需要的電解液膜。如果天然氣管道表面只是處于純凈的水膜中，一般不足以造成強烈的電化學腐蝕，而大氣環境下形成的水膜往往含有水溶性的鹽類及溶入的腐蝕性氣體。因此架空敷設在潮濕環境中的天然氣管道表面極易發生大氣腐蝕。

1.2細菌腐蝕

細菌腐蝕常常伴隨在土壤腐蝕的過程中，參與細菌腐蝕的細菌主要有鐵細菌、氧化菌、硫酸鹽還原菌、硝酸鹽還原菌等，其中最具有代表性的是厭氧性硫酸鹽還原菌。分布在河、海、湖泊水田、沼澤的淤泥中以及透氣性差，pH值=6～8的堿性土壤中。當陰極反應發生時產生的氫會與硫酸鹽發生反應，最終生成硫化鐵等腐蝕產物，在管道表面進行覆蓋，形成孔蝕。另外，此還原菌還能來利用土壤中的有機物質進行大量繁衍，有硫化氫臭雞蛋味和土壤顏色發黑是硫酸鹽還原菌腐蝕現場的特點。

1.3土壤環境

土壤中存留大量的縫隙這是不可否認的事實，縫隙中含水量很高且充有氣體雜質，基于部分鹽類存在水中這一實況，此時水演變成導體的角色。又因為敷設地下的管道周邊土壤在性質上存在一定的差異性，所以其對金屬材料化學性質的影響程度上也存在差異性，此時管道結構上呈現多樣性。例如，管道內有雜質滯留、金屬表層凹凸不平等狀況出現之時，管道內局部金屬易形成電力，其會驅動帶電荷的金屬離子滲入進土壤中，這些金屬離子會因為存在多余的電子而形成負電壓，而未被電離的電子表現出正電壓的態勢，在這樣的局勢中氧化還原反應在管道兩側形成。金屬管道電子得失以后便會和土壤一起構建一個回路，電化學電流會在該回路內流通，此時土壤便成為腐蝕金屬管道的誘因。

1.4長輸天然氣管道內腐蝕

天然氣管道在運行過程中內壁與輸送介質常年直接接觸，輸送介質中除了被輸送的天然氣外，通常還含有硫化氫、二氧化碳、溶解氧及水合物等雜質，隨著輸送溫度、壓力、流速的變化，由于這些雜質的存在，會對長輸天然氣管道內壁造成嚴重的腐蝕。主要原因：①長輸天然氣管道具有輸量大、輸送距離長等特點，需要高溫高壓的輸送環境，而高溫高壓的環境會激發酸性氣體的運動能力和活性，從而加劇了與天然氣管道內壁金屬的腐蝕速率；②天然氣管道在輸送介質的過程中會出現自由液相，管內一般會形成氣、固、液三相共存的狀態，隨著三相混流物沖刷和腐蝕共同作用，會加深對管壁的腐蝕，尤其是在彎頭處管壁因腐蝕變薄，容易形成氣體泄露事故；③化學腐蝕和電化學腐蝕，當管道內含有水及硫化氫、二氧化碳等雜質時，達到一定條件，這些雜質就會與金屬管道發生化學腐蝕或電化學腐蝕，從而加快了天然氣管道內壁腐蝕。

2長輸天然氣管道防腐措施

2.1管道外腐蝕防腐措施

為了保障長輸天然氣管道的長期安全穩定運行，需要對長輸天然氣管道進行防腐保護。目前，常用的防止天然氣管道外腐蝕的方法是采用外防腐涂層和陰極保護聯合作用。外防腐涂層是比較經濟的，也是主要的天然氣管道外防腐手段，陰極保護作為外防腐涂層的補充防腐手段。

2.2內部防腐層

內防腐層主要是在管內壁和管流之間提供隔離空間，避免金屬管道與腐蝕物質發生直接接觸。在天然氣長輸管線中進行涂層，除起到防腐作用以外，而且可以降低摩擦阻力，提高輸量。一般情況下，管道內側的防腐涂層可以選擇環氧樹脂或合成樹脂等，常用的有聚酰胺環氧樹脂和胺固化環氧樹脂，涂層厚度為0.038-0.2mm，為保證涂層與管壁粘結的牢固性需要對對便面進行處理。

2.3加緩蝕劑

緩蝕劑由于使用方便、成本低和見效快等特點引起了人們的重視。一般認為緩蝕劑的作用機理是成膜理論、吸附理論和電化學理論，緩蝕劑中的原子通過化學鍵與管壁金屬形成保護膜，從而保護管道。常用的緩蝕劑主要有咪唑啉類、胺類、有機磷酸鹽類、炔醇類、嗎啉類等等。這些分子及化學結構均由極性基團和非極性基團構成。其中在酸性環境下，咪唑啉類可以發揮明顯的效果。

2.4涂層保護

天然氣長輸管道外防腐蝕層的擇選環節上應該滿足以下幾點要求：（1）技術的可行性，防腐蝕性質的優良性，機械性能與絕緣性能均處于較高層次上；滲透率較低從而達到防止水分滲入的目標，能夠抵御植物根尖的穿插與刺傷，抗微生物侵蝕能力較強，并且具有一定的黏連性確保與鋼管裝備的吻合性，缺口填補、損傷完善環節上不存在較大的難度系數。（2）實用性與科學性。實質上就是指被選用的天然氣長輸管道外防腐蝕層不僅僅能夠實現防腐蝕這一目標，而且耗費的人力、物物力、財力資源均處于較低層次上。

結語

綜上所述，由于我國天然氣長輸管道的建立也有一些年限了，管道腐蝕問題日益突出，嚴重影響到了天然氣輸氣安全及天然氣經濟目標的實現。因此，天然氣企業應高度重視管道的腐蝕問題，全面分析造成管道腐蝕的原因，并組織相關技術人員采取積極有效地措施來防治管道腐蝕問題，確保輸氣安全。未來我國天然氣行業發展的前景是非常廣闊的，對各方面的技術水平將會提出更高的要求。所以，防腐工作的相關技術人員應攻克難關，不斷提高長輸管道防腐保護技術水平，進而促進天然氣行業的健康、可持續發展。

參考文獻

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