天然氣管道的腐蝕因素分析與控制對策研究

張羽翀

摘要：在對天然氣管理到腐蝕機理的研究過程中發現，影響管道腐蝕的因素有很多，如地質環境因素、管道材質和制作工藝因素以及管道外腐層因素等。而管道防腐技術有分為外防腐層技術、內涂層技術以及陰極保護技術，每種防腐技術都具有不同的作用機理。

關鍵詞：天然氣管道;防腐技術;因素;機理

管道防腐技術在天然氣運輸中起到了重要的保護作用，這種技術的運用越來越廣泛。本研究對天然氣管道腐蝕機理、影響天然氣管道腐蝕的因素、管道防腐技術等內容做了闡述，得出的結論是影響天然氣管道腐蝕的因素很多，而防腐技術的使用取得了較好的效果。

1.天然氣管道腐蝕機理

天然氣管道腐蝕在管內、外均可發生，天然氣管道內腐蝕可以具有均勻腐蝕、坑蝕、應力腐蝕開裂以及沖刷腐蝕。另外，天然氣管道腐蝕可分為生物化學腐蝕、電化學腐蝕以及化學腐蝕等。生物化學腐蝕主要說的是那些由于細菌的生命活動引起或者加速的金屬腐蝕;電化學腐蝕主要指的是那些因電解質溶液失去電子而形成的金屬腐蝕，這是一種與電流流動有關，并且發生在電解質中的腐蝕;而化學腐蝕是指那些管道金屬與管道、空氣以及土壤中的各種化學介質發生化學反應，但金屬表面均沒有化學能轉化為電能的腐蝕。這三種腐蝕類型都是天然氣管道腐蝕中常見的，它們發生環境存在一定的差異。

2.影響天然氣管道腐蝕的因素

天然氣管道腐蝕的發生是具有一定的條件，而且影響天然氣管道腐蝕的因素也比較多。我國天然氣大多都含有硫化氫、二氧化碳等酸性氣體或水汽，并且天然氣管道較長，經過區域的氣候存在很大的差異，所以天然氣管道內腐蝕是非常常見的。另外，影響天然氣管道腐蝕的影響因素主要有以下幾個方面：第一，影響內腐蝕的介質。管道內影響腐蝕的介質主要有水汽、硫化氫、二氧化碳以及其它介質，通常情況下管道內的水只有以氣態形式存在時才不會造成嚴重的內腐蝕。但有的時候管道內的水汽會液化成水膜并吸附在管道內壁，當有酸性氣體經過時就會溶解到水膜中，長時間就可以腐蝕天然氣管道內壁。雖然目前管道輸送的天然氣都處理成干氣，但是當壓力和溫度發生變化時，通常會因為天然氣飽和含水率低而出現液態水，繼而發生管道內腐蝕;二氧化碳也是管道內的主要腐蝕介質，而影響二氧化碳腐蝕程度的因素有濃度、溫度、壓力等，二氧化碳腐蝕主要是由于自身溶于水形成碳酸而造成的;由于天然氣輸送中對硫化氫含量的要求非常高，因此在管道輸送中硫化氫的含量非常少，特別是輸送管道的下游，但在氣田開采及集中輸送時也會發生硫化氫腐蝕，而且硫化氫的濃度越高腐蝕越強烈;除了二氧化碳、硫化氫等腐蝕介質還有一些其他介質，比較有代表性的就是氯離子，它的半徑較小而且活性很高，所以很容易破壞腐蝕產物膜;第二，管材和制作工藝也是影響管道腐蝕的重要因素。不同管材的耐腐蝕性是不一樣的，我國天然氣管道通常采用碳鋼作為管材，雖然生產及相關技術較為成熟，但這種材料的耐腐蝕性并不高。然而，馬氏體不銹鋼具有較好的抗二氧化碳和氯離子腐蝕能力，雙相不銹鋼的抗腐蝕能力也非常好，所以在天然氣管道材料選擇時要選抗腐蝕能力好的材料;另外，天然氣管道的制作工藝對其抗腐蝕性也有很大的影響，比如說焊接工藝對管道焊口的耐腐蝕性影響非常大，如果焊口處有焊渣殘留就會加速焊口的腐蝕。因此，要提升管道制作質量;第三，天然氣管道的掩埋深度對管道腐蝕也有很大的影響。當管道掩埋深度和管徑發生變化時，非常容易形成積液，積液處就是最容易發生腐蝕的地方。另外，當氣體流速和壓力較高時，管徑改變及彎頭處非常容易產生沖刷腐蝕;第四，輸送工藝對管道腐蝕也有著巨大的影響。常見的輸送工藝有溫度、壓力、流速等，這些因素發生改變時很可能導致天然氣管道內腐蝕，比如說管道溫度在20℃時管道鋼對應力腐蝕最為敏感;當流速過高會導致較嚴重的沖刷腐蝕。

3.管道防腐的技術對策

要想確保管道的安全運行和延長管道的使用壽命，就要采用一些管道防腐技術，這些常用的防腐技術有外防腐層技術、內涂層技術以及陰極保護技術，隨著防腐技術的不斷發展，很多技術也得到了不斷地更新。

3.1外防腐層技術

在天然氣管道防腐過程中，外防腐層技術發揮了巨大的作用，并外防腐層技術也在不斷地發展與更新，它正朝著高性能、復合化、壽命長和經濟性好的方向發展。在外防腐層技術實施中通常采用的是環氧粉末、三層PE結構防腐層、聚乙烯包覆層等材料，這幾種材料的性能良好且實施技術比較成熟，同時還具有一定的經濟適用性。因此，這種技術將未來的幾年也得到較為廣泛地應用。不過隨著管道防腐工作的不斷發展，將對外防腐層技術使用材料提出更高的要求，所以科技工作者還要加大對外防腐層技術使用材料的研究開發力度，需要進一步開發出防腐性能好、易于涂施、價格便宜外防腐層材料，只有這樣才能更好地順應社會的發展以及滿足管道建設的需求。

3.2內涂層技術

內涂層技術也是天然氣管道防腐技術之一，這種技術主要是解決天然氣管道的內腐蝕問題，內涂層技術發揮的作用是減少磨擦阻力損失、提高看管線的輸送速度，降低了運輸成本。天然氣管道內涂層所擁有的優勢主要表現為它可以改善流動性能、防止施工期間的腐蝕、有助于管子內表面的目視檢查、減少維修量，延長管道和閥門及管件的壽命以及減少沉積物，改善清管效果，減少環境污染。而管道內涂層通常采用的材料有液體環氧、環氧粉末以及其它。管道內涂層技術在國內外天然氣運輸中均得到了較為廣泛地應用，這主要是因為管道內涂層技術在管道增輸、節能方面有較好的性能，并且這種管道防腐技術將得到進一步的發展與應用。但為了順應天然氣業的快速發展，研究人員還需進一步加大研究開發新材料的力度，爭取開發出更多的減阻效果好、性能穩定、施工簡單、價格便宜的內涂層材料，只有這樣才能進一步擴大內涂層技術的使用范圍。

3.3陰極保護技術

陰極保護技術在天然氣管道防腐中也得到了廣泛地應用，這種技術的核心是向被保護的鋼質管道通過一定量的直流電流，這樣可以是管道表面產生陰極極化，從而減小了造成鋼質管道土壤腐蝕的各種原電池的電極電位差，最終達到防止管道腐蝕的目的。在陰極保護技術實施過程中，主要通過犧牲陽極陰極保護和外加電流陰極保護來實現。但陰極保護技術實施要滿足特點的條件，這些需要滿足的條件有腐蝕的介質一定得是能導電的;被保護的金屬管道材料在所處的介質中是比較容易進行陰極極化的;保護管道和非保護管道都需要進行電絕緣;被保護管道間的電連續性也是實施陰極保護技術的必要條件。

4.結論與認識

天然氣是我國重要的能源，它的運輸是非常關鍵的。但在天然氣管道輸送過程出現的管道腐蝕現象產生了很多比較嚴重的后果，而且這種現象也是比較常見的。為了保證天然氣管道運行安全以及提高管道使用壽命，就需要利用好管道防腐技術。同時為了順應天然氣輸送的快速發展，還要加大對防腐技術的研究力度。

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