輸氣管道防腐涂層選擇淺談

張斌斌

摘要：埋地管道長期置于地下，周圍環境會對管道造成嚴重的外腐蝕（主要為管體外部受到的土壤腐蝕、地下水腐蝕及雜散電流腐蝕等），管輸介質中的腐蝕性介質還會造成管道的內腐蝕，除造成管道破裂、滲漏或過早報廢，還會造成爆炸、火災、人員傷亡、環境污染等危害。目前最普遍、最經濟和最有效的防腐方法是采用防腐涂層。

關鍵詞：外腐蝕;管道破裂;防腐涂層;

1.管道防腐涂層選擇

1.1管道外防腐涂層選擇

埋地管道外腐蝕主要指的是金屬管道在其周圍土壤環境的作用下，發生物理溶解或化學、電化學變化，使得埋地管道外壁遭到破壞。土壤作為主要造成埋地管道腐蝕的外腐蝕環境，是由氣相、液相和固相構成的不均一復雜體系，其影響因素主要有土壤的含水率、電阻率、含氧量、氧化還原電位、透氣性等，對于埋地金屬管道，防止管道外部腐蝕的主要手段是采用防腐涂層，它作為防腐措施不僅是行之有效的，而且是經濟合理的。

（1）管道外防腐層選擇原則

①防腐材料的耐腐蝕性、化學穩定性、耐植物根莖穿透性、耐磨性、抗沖擊性、吸水抗滲性、抗老化、抗陰極剝離、抗土壤應力、耐溫等性能應滿足管道沿途土壤環境狀況和工況條件的要求;

②具有良好的電絕緣性，對金屬表面的附著力好，使用壽命長;

③涂敷工藝成熟，施工方便，涂層質量易保證和控制，易于預制、運輸和維護，補口補傷簡便、快捷、可靠;

④防腐材料來源廣泛，價格合理，易于機械化施工，無污染或污染很小且符合有關環保要求。

（2）埋地管道外防腐涂層適應性評價

兩層聚乙烯的適用環境：大部分土壤環境，特別是對機械強度要求高、土壤應力破壞作用較大的地區。優點：機械性能好，耐低溫及電絕緣性能好。缺點：與鋼表面粘結性較差，補口質量要求高。

溶解環氧粉末的適用環境：一般土壤環境，特別適用于粘質土壤和定向鉆穿越段。優點：耐腐蝕、耐溫、抗陰極剝離和抗土壤應力好。對環境污染小，使用溫度范圍比PE 廣，損傷易發現，易修補。缺點：價格較高，涂層薄而硬，易被沖擊破壞，水汽滲透率高，施工要求高，設備也較復雜。

聚乙烯膠帶的適用環境：大部分土壤環境，特別適用于現場涂裝作業。優點：機械性、防腐綜合性、防水密封性良好，施工簡單。缺點：防水性、粘結性低易受環境影響。

（3）外防腐涂層確定

X氣田土壤主要為細砂，黃色，很濕，結構松散到稍密，以石英、長石為主要成分，顆粒級配良好。根據水、土化學分析結果，地下水及土壤對鋼結構有弱腐蝕性，根據工程管線沿線自然條件和工程地質狀況，在防腐層施工進程、技術難度、防腐性能滿足工程要求的前提下，考慮防腐涂層的綜合性能與涂敷作業的簡便性，宜采用性能優異且價格較低的防腐涂層。建議工程外防腐涂層采氣管線和集氣管線外防腐涂層采用二層PE防腐涂層，干線采用三層PE防腐涂層。

2管道內防腐涂層選擇

引起天然氣管道內腐蝕的原因包括：CO、HS及凝析水等腐蝕性介質引發的管道內壁腐蝕;被還原硫、過量氧、硫的各類氧化物的腐蝕;沖刷腐蝕。沖刷腐蝕對材質影響不大，通常采用大圓周半徑彎頭及三通或控制流速來控制。所以管材的抗腐蝕性應主要考慮的因素是輸送介質。CO水溶液對鋼鐵的腐蝕在氣田生產中很普遍，其對鋼材的腐蝕主要以溝槽、蝕坑或不同大小的腐蝕區形式出現。Cl對金屬腐蝕的影響表現在兩個方面：一是降低材質表面鈍化膜形成的可能或加速鈍化膜的破壞，從而促進局部腐蝕;另一方面使得HS、CO在水溶液中的溶解度降低，從而緩解材質的腐蝕。在對鋼管的腐蝕作用中CO是腐蝕的介質，水是載體，而Cl是催化劑。

X氣藏CO平均含量為0.74%，摩爾含量為1.288-2.07%，地層水為CaCl型，Cl平均含量約21.323g/L，pH值平均為6.3，不含HS。氣體中含一定量的C1-C6，平均1.0×10m天然氣每天可產0.02m左右的凝析油，屬低碳、不含硫、低含凝析油的天然氣，輸送時脫水、脫油。

（1）管道內壁用防腐涂層

環氧樹脂：附著力強，化學穩定性、電絕緣性好，耐彎曲性、機械強度高，收縮性小。

聚氨酯：耐磨性、化學穩定性、電絕緣性好，附著力強，施工方便。

玻璃鱗片：耐磨性好，硬度高，附著力強，高抗滲透性，耐壓性優異。

環氧粉末：附著力強，耐腐蝕，耐沖擊，防腐性能極佳，防銹，施工性優良。

（2）內防腐涂層確定

X氣田輸送天然氣時脫水、脫油，CO在0.02-0.2之間，即CO會引發腐蝕，但不會產生嚴重的腐蝕。在管道壁厚計算時，已考慮到CO對管材內壁的腐蝕，所以在壁厚計算時已加上了腐蝕裕量，其中裕量厚度為管道失效時的最大允許厚度，滿足耐蝕要求，且脫水本來就是減緩內腐蝕的一個有效手段，再加上涂鍍層因是在管內施工尤其是小管徑管道，難度大，對力學環境要求苛刻，易老化，使得應用受到限制且應用內涂層增加費用和工作量。所以綜合分析，管道不應用內防腐涂層。

3 小結

管道防腐涂層選擇，根據本工程管道沿線自然條件和地質狀況，在防腐層性能滿足工程要求的前提下，考慮防腐涂層的綜合性能與涂敷作業的簡便性、經濟性等因素，經綜合比較，確定工程外防腐涂層采氣管線和集氣管線采用二層 PE 防腐涂層，集氣干線采用三層PE防腐涂層。考慮到CO對管道內壁的腐蝕，在管道壁厚計算時已加上了腐蝕裕量，其中裕量厚度為管道失效時的最大允許厚度，滿足耐蝕要求，加上脫水本來就是減緩內腐蝕的一個有效手段在，而且在小管徑管道進行涂鍍層施工時，難度大，對力學環境要求苛刻，使得應用受到限制且應用內涂層增加費用和工作量，所以管道不應用內防腐涂層。

參考文獻：

[1] 徐贛川，杜磊.防腐涂料在石油天然氣管道中的應用[J].上海涂料，2008，46（6）：23～26.