天然氣長輸管道腐蝕機理及對策研究

佘思越 楊駿 李子豪 徐新然

摘要：長輸管道是天然氣輸送最重要的方式，天然氣中含有的某些雜質會對輸氣管道產生一定的腐蝕，對天然氣的運輸造成一定的安全隱患。天然氣長輸管道的防腐蝕效果直接關系到管道的安全性和可靠性，為了提升管道防護效果，本文主要對造成天然氣管道腐蝕的機理進行了分析，并提出了相應的防腐蝕措施。

關鍵詞：天然氣;長輸管道;腐蝕機理;防護措施

長輸管道輸送是天然氣的主要輸送方式，由于輸送介質具有易燃、易爆特性，因此，管道安全問題是天然氣輸送過程中必須考慮的課題。天然氣長輸管道在運行過程中，由于天然氣中含有的某些雜質會對輸氣管道產生一定的腐蝕，同時管道的埋地敷設也容易導致其被土壤侵蝕，對天然氣的運輸造成一定的安全隱患。所以，對天然氣長輸管道的腐蝕機理進行研究，并制定相應的防腐對策，對保證天然氣的安全輸送具有非常重要的意義。

1天然氣長輸管道發生腐蝕的危害

首先，天然氣長輸管道內腐蝕產生的雜質不僅會降低天然氣的純度，還會附著在管壁上，造成輸氣管道的嚴重侵蝕，甚至影響天然氣輸送的安全。其次，天然氣長輸管道內腐蝕生成的某些固體物質會隨著高速的氣流一起運動，對管道的內壁造成更為嚴重的沖蝕。再次，管道外腐蝕產生的有害物質還會滲透到土壤中，

進而引起土質及地下水被污染。最后，泄漏的天然氣不僅會造成能源的浪費，還會與空氣形成爆炸性混合物，遇到明火極易發生爆炸性事故，對人們的人身、財產安全構成了嚴重的威脅。因此有必要探索天然氣長輸管道腐蝕的原因，并采取相應的措施防止其被腐蝕，這對于安全、高效、平穩的輸氣具有重要意義。

2天然氣長輸管道腐蝕機理

天然氣長輸管道腐蝕主要是金屬管道與周圍物質在化學、電化學作用下發生反應，對管道造成破壞的過程，按照反應原理可分為化學腐蝕、電化學腐蝕和生物化學腐蝕三種類型。（1）化學腐蝕。化學腐蝕通常是指管道金屬與土壤、空氣及管道中介質接觸發生化學反應，導致金屬管道表明物質均勻流失，管壁變薄的過程。由于天然氣管道輸送的是可燃氣體，其中含有H2S、CO2、O2及其它硫化物等腐蝕性化合物，可對金屬管道造成化學腐蝕，但總體來說，化學腐蝕的危害程度相對較小。（2）電化學腐蝕。電化學腐蝕是由于金屬管道電極電位失去平衡，局部形成微電池，在富含電解質的溶液中，金屬失去電子金屬陽離子，形成陽極，電極電位較高的部位得到電子形成陰極，在電化學作用下管道被腐蝕。電化學腐蝕對天然氣長輸管道的腐蝕危害最大，可引起管道表明出現凹穴、甚至穿孔等，給可燃氣體輸送造成較大危險。（3）生物化學腐蝕。生物化學腐蝕通常是由硫酸鹽還原菌等細菌活動引起的，土壤中硫酸鹽還原菌能夠在一定條件下引起金屬管道腐蝕，硫酸鹽還原菌能夠使金屬管道電極電位失衡，在電化學作用下加速管道腐蝕過程。此外，管道所處的環境溫度及管道運行期間產生的溫度也影響管道腐蝕過程，溫度升高，管道的腐蝕速率會明顯加快。

3天然氣長輸管道腐蝕影響因素分析

（1）管道材料。天然氣管道的材質對腐蝕的影響主要表現在管材組織結構的均勻性，管材中是否含有雜質，管道焊接質量是否有熔渣，管道鋪設加工應力情況等。（2）管道防腐蝕層破壞。天然氣管道外防腐蝕層是管道最重要的防護，造成外防腐層破壞的原因較多，首先是施工設計時，外防腐層選擇不合理，造成防腐蝕層老化、破損速度較快;其次是施工缺陷，管道施工過程中在接頭、三通等部位缺少防腐蝕層，在鋪設過程中，劃傷、破壞管道防腐蝕層，管體埋藏較淺，導致防腐蝕層長期暴露，在物理化學條件下破損;再次，人為破壞造成管道防腐蝕層受損，管道沿線道路、溝渠工程開挖造成埋地管線防腐蝕層破損，油氣盜竊行為造成的管道破損等。

4天然氣長輸管道防腐對策研究

4.1使用管道防腐蝕涂層新技術

（1）熱噴涂防腐蝕技術。該防腐蝕技術主要是在管道金屬表面噴涂鋁、鋅等形成防護四涂層，鋁涂層能夠在金屬表面形成致密的金屬氧化膜，能夠有效的隔離腐蝕介質。鋅涂層附著在管道金屬表面能夠作為犧牲陽極材料，對金屬表面形成保護。熱噴涂技術在天然氣管道防腐方面應用效果較好，尤其對輸送介質中富含H2S和CO2等酸性氣體的管道能夠有效防護。

（2）雙層熔結環氧粉末防腐技術。該技術在管道金屬表面先噴涂一層熔結環氧粉末作為底涂層，然后以改性熔結環氧粉末作為外防護層，采用雙層熔結環氧粉末，提高防腐層的機械強度，使得防腐蝕層耐高溫、抗沖擊能力大大增強，同時保持了金屬管道陰極保護功能，不會對陰極保護產生屏蔽效果。

（3）噴涂聚脲彈性體技術。聚脲彈性體材料致密，具有PE和環氧兩種材料的優點，同時材料無接縫，能夠在管道金屬表面形成良好的隔離層，有效阻止外部腐蝕介質對管體的破壞。該工藝技術成本相對較低，涂層環保，材料理化性能好、經久耐用，在天然氣管道防腐方面應用越來越廣泛。

4.2陰極保護技術

陰極保護技術是最常用的管道防腐蝕技術，根據提供極化電流的方式，可以分為犧牲陽極保護技術和外加陰極電流保護技術兩種。（1）犧牲陽極保護技術。犧牲陽極保護技術是使用一種金屬或者合金與管道金屬形成電偶電池，要求被選用的金屬或合金電位比管道金屬更負，依靠負電性金屬溶蝕產生的電流來避免金屬管道出現陰極極化，以達到保護管體的效果。（2）外加陰極電流保護技術。管道外加陰極電流保護技術是使用外部直流電源給管道金屬通以陰極電流，使之陰極極化，從而避免管道金屬受到電化學腐蝕。外加陰極電流保護技術由參比電極、輔助陽極、直流電源等部分組成。

5結束語

綜上所述，天然氣長輸管道能否平穩安全的運行，關系到人們的生命安全、財產損失和企業的經濟效益，所以，加強天然氣長輸管道防腐工作具有非常重要的現實意義。在實際工作中，需要針對管道腐蝕的原因，采取積極有效的措施，延長管道的使用壽命，保證天然氣長輸管道安全平穩的運行。

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