采氣管線設備腐蝕機理及對策研究

摘 要：針對采氣管線設備腐蝕問題，本次研究結合我國采氣管線設備的腐蝕現狀，首先對采氣管線設備腐蝕的機理進行深入研究，在此基礎上，提出采氣管線設備腐蝕的相關對策，為保障采氣管線設備的安全運行奠定基礎。研究表明：采氣管線設備的腐蝕主要受到主要因素以及次要因素的影響，主要因素為天然氣中含有大量的腐蝕性物質，次要因素為管線內的溫度、壓力等，相關企業需要從增設防腐層、采取電化學方法防腐、提高管材質量以及加強采氣管道設備管理四方面入手，分別采取多項有效措施，全面提高采氣管線的安全性。

關鍵詞：采氣管線設備;腐蝕機理;腐蝕對策;防腐層;電化學防腐

0 前言

在天然氣開采作業的過程中，被開采出地面的天然氣首先將進入到采氣管線之中，通過管道輸送到處理站，集中對各氣井生產的天然氣進行處理。與長輸管道相比，由于采氣管線設備內的天然氣屬于原始氣體，并沒有對其進行凈化處理，所以天然氣中酸性物質的含量相對較高，所以對采氣管線的腐蝕性相對較大，在采氣管線設備長時間運行以后，受到持續腐蝕的影響，采氣管線設備非常容易出現各種類型的風險問題，如果采氣管線設備的運行出現問題，不但會影響采氣企業的產量，還會引發其他類型的風險事故[1]。針對此問題，本次研究主要是對采氣管線設備腐蝕的機理進行全面的研究，并提出有效的控制對策，為降低采氣管線的腐蝕速率奠定基礎。

1 采氣管線設備腐蝕機理研究

1.1 主要因素

采氣管線設備腐蝕的主要因素來自于天然氣自身，天然氣中含有大量的酸性物質，這部分酸性物質會對管道金屬產生化學腐蝕。首先，在采氣管道對天然氣進行輸送的過程中，管道內會產生各種類型的化學反應，天然氣中含有大量的氧氣、二氧化碳以及硫化氫，還含有少量的水分，在天然氣被開采出地面以后，隨著溫度的逐漸降低，天然氣中的水分會逐漸析出，在管道內以游離水的形式呈現，二氧化碳會與水產生反應，進而產生弱酸，通過進行全面的實驗發現，與強酸相比，弱酸對于管道金屬的腐蝕作用更為強烈，這主要是因為強酸在腐蝕管道金屬的過程中，會在金屬表面產生一層致密的保護膜，這層保護膜會使得管道金屬的腐蝕速率降低，而弱酸與金屬接觸以后，形成的腐蝕產物膜較為稀疏，無法對管道起到保護作用，所以弱酸對管道的危害性相對較大，二氧化碳和水接觸后形成的碳酸屬于弱酸，將會對采氣管道產生嚴重的腐蝕作用[2]。硫化氫也是影響管道腐蝕速率的重要因素，硫化氫會對管道金屬產生應力腐蝕。在另一方面，硫化氫與二氧化碳之間可能會產生協同腐蝕作用，目前兩者的協同腐蝕反應正處于研究階段。天然氣中還含有少量的氧氣和細菌，在氧氣的作用下，這部分細菌會對管道金屬產生微生物腐蝕，同時，目前的研究成果表明，如果天然氣中含有氫氣，這部分氫氣會使得碳酸的腐蝕速率加快，由此可見，氫氣屬于碳酸腐蝕的催化劑。

1.2 次要因素

采氣管線設備的化學腐蝕反應必然存在一定的反應條件，任何類型的化學反應都必須在一定的條件下進行，如果無法滿足基本條件，則化學反應將無法進行，采氣管道設備的腐蝕速率與這些腐蝕條件具有一定的聯系。所謂的次要因素就是腐蝕反應進行的條件，次要因素主要包括管道內的溫度、壓力、天然氣的流速等[3]。首先，如果采氣管線設備的運行溫度相對較高，則分子的活化能相對較大，此時化學反應進行的速度相對較快，管道金屬的腐蝕速率將會增加;其次，在輸送壓力方面，如果采氣管線設備的運行壓力相對較高，則氣體的分壓就會增加，進行化學反應的物質量將會增加，管道金屬的腐蝕速率必然會增加;在天然氣的流速方面，盡管弱酸對管道金屬腐蝕產生的保護膜較為稀疏，如果對管道起到完全的保護作用，但是會發揮降低腐蝕速率的效果，天然氣在被開采出地面后必然含有少量的顆粒物，如果天然氣的流速相對較快，這部分顆粒物將會對腐蝕產物膜產生破壞，使得腐蝕性物質與管道金屬之間的接觸面積增加，腐蝕性物質的流動速度也將增加，這就使得管道金屬的腐蝕速率增加。

2 采氣管線設備腐蝕對策研究

2.1 增設防腐層

為了降低采氣管道設備的腐蝕速率，相關企業首先需要采取增設防腐層的措施，防腐層主要是將管道內的腐蝕性物質與管道金屬相互隔離，由于腐蝕性物質無法接觸管道金屬，所以管道金屬的腐蝕速率必然會降低，目前國內外都開發了較多的防腐層材料，相關企業在使用的過程中需要對防腐層材料進行合理的選擇。在另一方面，在防腐層使用一段時間后，可能會出現嚴重的損壞問題，例如如果天然氣中的顆粒物相對較多，在天然氣流動的過程中，這部分顆粒物不斷摩擦防腐層，就會出現嚴重的防腐層破壞問題，在防腐層破壞之后，管道內不但會出現化學腐蝕，還會出現電化學腐蝕，該種狀況下管道金屬的腐蝕速率相對較快，因此，相關企業需要定期對防腐層的完好程度進行檢測，全面保障防腐層的完好性。

2.2 采取電化學方法防腐

電化學防腐是降低管道金屬腐蝕速率的重要措施，目前常見的電化學防腐方法主要可以分為兩種，分別是犧牲陽極的保護方法和外加電流的保護方法，對于犧牲陽極的保護方法而言，其適用于管道長度相對較短的管道，管道的長度越短，其使用成本就越低;對于外加電流的保護方法而言，其適用于管道長度相對較長的管道，管道的長度越長，則使用成本就越低。對于采氣管線設備而言，其管道的長度一般相對較短，因此可以選擇使用犧牲陽極的保護方法，即在管道沿線合適的距離埋設陽極包。但是在使用該種方法的過程中，隨著犧牲陽極使用時間的逐漸增加，犧牲陽極也會出現失效或者防腐效果降低問題，因此，相關企業在使用該種方法的過程中，還需要定期對犧牲陽極進行全面的檢測，以此防止出現犧牲陽極失效問題。

2.3 提高管材質量

提高管材的質量是降低采氣管線設備腐蝕速率的措施之一，所謂的提高管材質量就是盡可能的選擇抗腐蝕性強的管道材料，與長輸管道不同，采氣管線設備的距離相對較短，且遭受的腐蝕相對較為嚴重，使用抗腐蝕性強的材料雖然會增加成本，但是由于受到管道長度的限制，成本的增加相對較低，且可以全面保障采氣管線的運行安全，延長管道的使用壽命，由此可見，使用抗腐蝕性強的材料作為采氣管道材料是一種可行的方案。目前，國際上已經有氣田企業選擇復合型的抗腐蝕管道代替傳統的金屬管道，且已經取得了良好的效果，為了我國氣田企業中需要推廣使用該種方案。

2.4 加強采氣管道設備管理

為了全面提高采氣管線設備運行的安全性，加強管道設備的管理工作也十分關鍵，所謂的加強管理主要指的是定期對管道進行檢查、當管道內的防腐層進行檢測以及對電化學措施進行檢查，通過管道檢測可以及時了解管道的運行狀況，如果發現管道存在嚴重的腐蝕問題，則相關企業需要提前采取措施防止出現腐蝕穿孔問題，通過對各種防腐技術進行有效的檢測，防止出現防腐技術失效問題，這也是保障采氣管線設備安全運行的關鍵措施。

3 結論

通過本次研究可以發現，受到各種因素的影響，采氣管線設備在運行的過程中非常容易出現腐蝕問題，其中，天然氣的成分屬于管道腐蝕的主要因素，管道的各種運行參數屬于管道腐蝕的次要因素，為了全面降低管道的腐蝕速率，相關企業需要從增設防腐層、采取電化學方法防腐、提高管材質量以及加強采氣管道設備管理等多個方面入手，多種措施并行，全面保障采氣管線設備的運行安全。

參考文獻：

[1]張芳，何文鳳，張濤，等.油田采氣管線及集氣站內設備腐蝕機理研究及安全評價[J].化工管理，2017（35）：37.

[2]魏巍，常鑫，王善亮.采氣管線及集氣站內設備腐蝕原理探究[J].云南化工，2018，45（03）：251.

[3]昝英，譚巍，費明遠，等.躍進二號油田管線腐蝕及防護措施研究[J].青海石油，2006（2）：69-72.

作者簡介：

郭曉艷（1975- ），女，遼寧遼中人，工程師，主要從事安全環保管理工作。