天然氣管道內減阻涂層防腐研究

曾佳金，周新強

（中國石油西氣東輸南昌管理處，江西南昌 330000）

對于天然氣管道而言，為了提高天然氣的輸送效率，一般會在管道內壁設置一層內減阻涂層，進而使得天然氣的流動阻力降低，這是提高天然氣管道運營企業經濟效益的重要措施。另一方面，由于天然氣在輸送的過程中可能會析出一定量的水分，再加上天然氣中含有一定量的腐蝕性成分，這部分成分溶于水中會對管道內壁產生一定的腐蝕，為了保障天然氣管道的運營安全，十分有必要在內減阻涂層上增設一層防腐材料，但是受到內減阻涂層以及天然氣輸送條件的影響，對防腐材料的要求相對較高[1]。針對該問題，本次研究在對內減阻涂層防腐技術進行綜合分析的基礎上，對防腐材料進行了對比優選，最終確定出一種可用于內減阻涂層的防腐材料。

1 天然氣管道內減阻涂層防腐技術要求

1.1 防腐涂層具有較強的剪切強度

對于天然氣管道而言，防腐材料必須具有較強的剪切強度，這主要是因為管道運行一定時間后，需要對其進行清管作業，如果防腐材料的剪切強度相對較差，則容易出現防腐材料脫落問題，防腐材料脫落以后不但會使管道的內腐蝕速率增加，脫落的防腐材料還可能隨著天然氣進入到過濾器中，此時就會引發過濾器堵塞問題，同時，脫落的防腐材料還會對天然氣的質量產生嚴重的影響。

1.2 防腐涂層具有較強的耐壓和黏結強度

相對于原油管道而言，天然氣的輸送壓力相對較高，管道沿線的壓力變化相對較大，在壓力快速變化的前提下，一般的防腐材料可能會出現起泡和脫落問題，根據相關專家的研究結果，當防腐材料出現起泡問題后，天然氣的輸送效率將嚴重下降，因此，天然氣管道內部最好可以選用熱固性涂層，該種類型的涂層材料抗壓能力和黏結強度都相對較強，能有效降低管道內出現涂層爆皮問題和剝離問題的概率[2]。

1.3 具有濕態附著力

對于天然氣管道而言，由于管道沿線的溫降相對較大，所以在管道沿線可能會出現液體析出問題，在管道沿線的低洼位置處，大量的液體聚集，聚集的液體會對涂層產生嚴重的影響，進而造成防腐材料黏結力下降問題，因此，在選擇防腐材料的過程中，還要求防腐材料具有較強的濕態附著力。

1.4 涂層表面光滑且具有一定的致密性

當天然氣管道內壁相對較為光滑時，能使得天然氣的輸送效率大大提升，這也是增加天然氣輸送、增加壓縮機站距離以及降低壓縮機組數量的根本措施，可以為天然氣管道運營企業創造更大的經濟效益。從物理的角度分析，當天然氣管道內的介質流動狀態進入到紊流的阻力平方區時，管道內壁的粗糙度將會直接影響天然氣流動的阻力系數，因此，在選擇防腐材料的過程中，首先需要保證防腐材料表面光滑的狀態，同時最好可以具有一定的致密性，這樣能有效地提高防腐材料的使用周期。

1.5 具有耐磨性

一般情況下，我國天然氣管道內的防腐材料厚度都在250μm以下，在天然氣輸送的過程中，天然氣中可能會存在直徑相對較小的固體顆粒，會對管道內的防腐材料產生沖刷，進而使得防腐材料出現嚴重的磨損以及脫落問題，因此，在選擇防腐材料的過程中，最好可以選擇具有耐磨性的材料，防止出現防腐材料因磨損問題而失效的狀況。

1.6 化學穩定性強度

我國部分區域輸送的天然氣并不純凈，在天然氣中含有大量的硫化氫、二氧化碳等腐蝕性物質以及重質烴類組分，這些物質可能會對防腐材料產生化學影響，因此，防腐材料必須具有很強的化學穩定性，對于酸堿類物質以及高壓氣體必須具有很強的抗滲透能力[3]。

1.7 耐熱性強

對于天然氣管道而言，基本都會在內壁和外壁上增設專門的防腐材料，一般采用的都是向內后外的防腐材料涂裝技術，在對內防腐材料進行涂裝作業的過程中，需要使用250℃的高溫，涂裝作業時間大約在30min左右，這就要求內防腐材料必須具有很強的耐熱性，否則在進行涂裝作業的過程中，防腐材料會由于過度烘烤進而出現老化分解問題，此時防腐材料的性能將會嚴重降低。

2 天然氣管道內減阻涂層防腐材料對比選擇

2.1 雙組分液體環氧涂料

雙組分液體環氧涂料類型的防腐材料主要是以環氧樹脂作為主要的防腐材料，然后使用胺類物質作為固化劑，該種類型的防腐材料主要具有四大特點：①附著力相對較好；②耐磨性以及抗腐蝕性相對較強；③具有很強的機械性能，在使用的過程中能有效避免出現起泡問題；④抗滲透性相對較強。但是目前我國使用的該種類型防腐材料中固體的含量相對較低，稀釋劑的含量相對較高，因此，進行施工的工藝相對較為復雜，對環境和人體都會出現一定的危害，在另一方面，該種類型防腐材料的單次成膜率也相對較低，進行施工作業的過程中一般都需要進行多次涂覆，因此，該種防腐材料的施工成本相對較高。

2.2 環氧粉末涂料

環氧粉末涂料是一種十分常見的管道內防腐材料，其主要成分以熱固性環氧樹脂為主，其中還含有一定量的固化劑，該種類型防腐材料具有耐高溫、牢固性強、耐化學物質以及光滑等眾多的優點，目前該種材料已經得到了大規模的推廣和應用。但是當該種防腐材料的厚度小于250μm時，就會出現眾多的應用劣勢。首先，其完整性相對較差，與其他類型的液體材料相比，該種材料與管道內壁之間的黏結性相對較差，在進行噴涂作業施工的過程中，需要對該種材料進行高溫加熱，如果在整條天然氣管道內壁上都增設該種類型的防腐材料，則成本相對較高。

2.3 環氧酚醛類涂料

環氧酚醛類涂料也是一種常見的管道內防腐材料，該種類型的材料具有硬度高、耐熱性強以及耐酸性強等各種應用優勢，但是在使用的過程中，需要對其進行高溫固化養護，同時該種類型材料的耐堿性相對較差，在長時間使用以后，可能會由于材料變脆進而引發材料脫落問題。

2.4 環氧聚氨酯涂料

環氧聚氨酯涂料在用于天然氣管道內防腐的過程中具有固化速度相對較快以及固化溫度相對較低等優勢，且這種材料的耐磨性也相對較強，但是其耐化學腐蝕的能力相對較弱，黏結性也相對較差，如果管道內存在水分，則會出現防腐材料脫落問題。

通過以上對比，并進行現場試驗后發現，對于天然氣管道內減阻涂層的防腐問題而言，最佳的防腐材料為雙組分液體環氧涂料，該種材料的來源相對較為廣泛，與其他材料相比其性能較為優越，且使用壽命相對較長，因此，推薦使用雙組分液體環氧涂料作為天然氣管道內減阻涂層的防腐材料。

3 結語

通過本次研究可以發現，受到各種因素的影響，天然氣管道內部會出現嚴重的內腐蝕問題，因此，需要在內減阻涂層上增設防腐材料，同時，對防腐材料的性能要求相對較高，通過對雙組分液體環氧涂料、環氧粉末涂料、環氧酚醛類涂料以及環氧聚氨酯涂料四種常見防腐材料進行對比后發現，雙組分液體環氧涂料的性能較為優越，且使用壽命相對較強，因此可以將該種材料作為內減阻涂層的防腐材料。