天然氣管道腐蝕原因及防治措施

楊明海(嵊州中石油昆侖燃氣有限公司，浙江 嵊州 312400)

1 天然氣管道腐蝕的形成原因

1.1 設計方面的因素

1.1.1 設計工藝不適用

管道的工藝設計，是為了讓管道能夠發揮其應有的介質儲存和輸送功能，工藝設計的合理適用，關系到設備的采購成本，更可能影響到管道運營平穩和安全。如果工藝設計不與實際情況相結合，就可能出現設備閑置浪費、管道泄漏點增加、管道隱患難以整改、作業風險增加、內檢測無法進行等等問題。

1.1.2 管道敷設土地協調內容不明確

管道敷設所經過的道路兩側，比如：農田、魚塘、廠房、公有私有用地、航道、河流、集體所有山坡以及其他可能產生用地爭議的區域等地段，其中都涉及管道敷設施工的協調工作，大多以租用或者征用兩種形式進行。

在管道敷設的地段協調協議上，需要有對管道投產后地塊用途限制、管道保護范圍、管道保護方式、管道后期維護保養檢測權力等，關系到后期管道管理，如果協調內容不明確，后期管道管理工作會出現難以處理的問題，比如：構筑物或臨時性建筑物占壓、安全距離不足、種植深根植物、敷設地段被圍閉、管道標志樁等附屬設施被移動拆除、道路改建擴建施工與管道沖突等。各種不安全的事件作為外因積少成多，增加了管道遭受破壞的風險。

1.2 管理機制不完善的問題

管道管理機制是天然氣管道巡檢工作的指導標準，是管道保護工作的基本措施，更是管道安全運營的保障。目前國內天然氣管道巡檢工作一般采用專職巡線員的方式進行，但是仍然存在一些不完善的地方。例如：管道巡查管理細則的標準化程度不足，管道巡查工作無法全天候進行，第三方施工信息反饋不及時，巡查人員專業水平低，勞動紀律容易松散，監督工作受到不同程度制約等問題。由此容易引發一系列管道保護工作不及時，而導致管道遭到破壞或者處于不安全狀態的事件發生。

1.3 管道外腐蝕的自然原因

天然氣管道的外部腐蝕主要發生在管道的外壁與地下環境中的土壤之間。土壤是礦物質、有機物、細菌、水和空氣的混合物。當管道的外部防腐損壞時，管道的金屬外壁將與土壤、空氣、水和礦物質接觸，從而導致化學和電化學腐蝕。

從外部環境來講，天然氣管道鋪設在地下，鑒于土壤中的金屬物質很多，土壤對于運輸管道外壁的影響就不僅僅是自然腐蝕了，金屬物質和管道外壁接觸造成電腐蝕。電腐蝕相比于自然腐蝕，速度更快，危害性更大。加之天然氣的運輸涉及到的跨區域跨地形，這就使土壤的差異性難以把控。在統一的管道標準下很難適應各地的土質，這不僅為解決管道外部腐蝕問題帶來了很多麻煩，也因為缺乏針對性對企業在當地的鋪設造成不必要的成本影響。比如：在本就良好的土壤環境下，仍然用并不需要標準厚度的保護層，減少了經濟效益；在土壤環境惡劣的情況下，保護層的厚度又不能有效的保護管線。因此，外部環境對于運輸管道的嚴重腐蝕現象已經是急需解決的問題。

空氣是氮氣、氧氣、二氧化碳和水的混合物，其中氧氣、二氧化碳和水會引起金屬腐蝕，這種腐蝕稱為空氣腐蝕。例如當管道的溫度遠低于環境的露點時，大氣中的水蒸氣將凝結在管道的外壁上而形成露水，在露水中溶解的礦物質，氧氣和二氧化碳的影響下，會發生電化學反應，這是空氣腐蝕的過程。為了避免管道因空氣腐蝕而造成的損害，通常采用外部隔熱和外部防腐涂層，以避免長距離管道的外壁與空氣接觸并結露。長距離管道通常埋在地下。土壤是空氣、水和無機鹽及微生物的復雜混合物，在兩者的作用下，長距離管道表面會發生原電池反應，導致逐漸腐蝕，這是典型的電化學腐蝕。

幾乎所有現有材料都可能發生微生物腐蝕，管道也不例外。天然氣管道如果埋在地下，與空氣隔離，比較適合某些厭氧細菌的生存，細菌和微生物會破壞管道的外部防腐涂層，進而威脅到管道的外壁。根據最近的研究，導致管道腐蝕的細菌和微生物通常是自然環境中鐵硫循環的參與者，鐵硫循環會在管道外壁上引起點蝕，并加速其電化學反應。

2 目前天然氣管道腐蝕防護措施

2.1 天然氣管道防腐層的防護技術

在實施天然氣管道防腐措施時，應考慮到管道的實際運行特點，需要根據不同的管道情況進行有針對性、有效的維修。修復延伸到地面的管道中的腐蝕層時，用鋼刷清除腐蝕保護層，以確保有效清洗掉腐蝕的影響。該工藝中，應將腐蝕程度分級為3級以上，完成防腐層防護技術工作后需要進行噴漆環節，需要特別注意的是潤滑層厚度需要控制在70 μm以上。最后，將干膜的顏色應用于管的最低層，涂抹時還需要進一步對厚度問題進行把控，其厚度范圍控制在140 μm。這項抗腐蝕措施提高了燃氣管道的防腐能力，同時也使管道的連續性得以保證[1]。

2.2 深層次加強管線強化技術

管道的腐蝕問題是當前管道運輸過程中必須解決的重點問題和難點問題，將極大地影響了管道運輸的質量和效率。故而，可以從深層次加強管線技術的角度出發去發現問題、分析問題和解決問題，加強對管道鋪設技術的監督與管理，加強規范性，加強日常的維修和檢查力度，最大限度地減少腐蝕所帶來的負面影響。主要內容如下：首先，針對管道問題，必須對周邊的環境做出深入的了解，這點是必不可少的。其次，必須進一步保證管線位置的精確性和合理性，充分考慮環境對管道的影響，規避不良風險。最后，針對一些較深的管道腐蝕問題，則必須清除該區域的銹蝕，確保在Sa2級之上清除銹蝕。在取得良好的除銹效果后，科學合理運用涂裝措施，從而取得較好的防腐功效。

2.3 涂裝工藝

通過現場檢查和驗證，需要分別對涂層完好部位和鼓泡部位進行打磨對比，涂層完好部位經打磨后，管道本體會存在一層鐵銹，輕微打磨后便露出金屬本色，但鼓泡部位經打磨后存在疏松的腐蝕產物。因此，涂層存在缺陷是外腐蝕發生的主要原因，需要做好以下幾點：首先，管道外表面及凹坑部位浮銹等雜質未清理干凈。涂層鼓泡部位經打磨后存在疏松的鐵銹，即使涂層完好部位，打磨后也存在浮銹情況，因此還需對這些鐵銹進行有效的清除。其次，外防腐過程中，噴漆質量未達標，隨著管道運行，在溫度變化的情況下會造成涂層出現龜裂，雨水等沿著漆面縫隙到達金屬表面，發生腐蝕。所以還需選擇質量較好的噴漆種類，對溫度變化方面的因素進行考量，制定合理的防范措施，加強噴漆工藝的掌控，達到合格的涂裝質量。

2.4 內層防腐的應用

管線的內部涂層可以有效降低管道內部的摩擦損耗，提高天然氣管道運輸的速度。結合以往的應用經驗，可以通過液體固化劑和環氧樹脂結合對管道內壁進行防腐處理，合理應用上述表面材料，可以提高線路傳輸效率。內層防腐技術在大型天然氣管道防腐方面有著重要的作用，特別適用于確保大型風管的安全運行。

3 提高天然氣管道腐蝕防治工作的有效策略

3.1 相關企業需要重視做好日常管理的工作

天然氣管道防腐是一個復雜且漫長的過程，在平時的工作中，相關人員需要加強對管道故障的管理。因此，在管道防腐處理過程中，需要將重點放在預防工作上，將使用的防腐材料、防腐技術等內容嚴格記錄好，并定期對管道實施檢測，以確保管道內部壓力、容器壓力處于合理狀態，避免一些安全問題的發生。在日常管理工作中，應根據天然氣公司提出的要求，從而制定并完善管理規范，引導工作人員形成安全責任意識，從而為天然氣運輸工作的安全、平穩運行提供保證。

3.2 采用陰極保護、內外同治、定期檢測等措施

針對內腐蝕問題，可采取氣源分析、多層過濾等手段對天然氣管道的輸送介質進行控制。主要實施方式為上游公司在采氣后，經過多級過濾，同時在接收門站安裝色譜分析儀去分析氣體成分，預防硫化氫、二氧化碳等雜質超標；在下游接收區，需要安裝過濾器進行過濾，通過過濾設備的物理、化學吸附作用，以防止或減少水汽、硫化鐵、粉塵進入管道，從而減小，減緩管道內腐蝕問題。

針對應力腐蝕破裂，可以采取的主要保護措施是選擇合適的材料來防止應力腐蝕。因此材料的選取既要具有一定的抗腐蝕性，又要具有低應力敏感腐蝕性；在連接金屬的方法中，焊接是最為重要的，因為焊接時的縫隙是最容易受到腐蝕的，所以，要設計更為合理的結構，并且在加工制造的過程中，盡量減少縫隙產生的可能，這同樣是防止應力腐蝕的高效辦法。最后，可以在焊接過程中加入相應的防腐蝕劑，用來隔離腐蝕環境，形成保護層[2]。

3.3 協議明確雙方權力義務、禁止危害管道行為

在土地使用協議中，應當明確說明天然氣管道在鋪設建成投入使用后的相關規定，地塊的使用不得違反《天然氣管道保護法》、《城鎮燃氣設計規范》等法律法規的要求；明令禁止禁止在天然氣管道保護范圍內出現危害天然氣管道安全的行為。以明確權利義務、禁止危害行為等相關方式簽訂協議，以此才能夠保證天然氣管道建成后管理工作的順利開展。

3.4 重視做好施工過程中的防范措施

3.4.1 需要重視建立相關管理機制，明確監管責任

建立施工項目監管機制，制定項目施工管理辦法以及相關細則，并不斷完善，持續改進。以良好的機制帶動施工監管工作的開展。通過制度將施工負責人、監理人員、甲方工程監管人員三個責任崗位按照崗崗有責任、層層抓質量的要求，把監管責任明確并落實到崗位和個人身上，對于每一層級負有項目施工管理責任的相關人員，要對自己分管的工程質量進行負責。

3.4.2 注意穿越深度及穿越層的穩定，增加標志、采取保護設施

在管道施工期間，如果遇到無法避免的穿跨越施工時，應注意穿越深度及穿越層的穩定，定向施工的同時，同步采集管道的平面坐標和高程，以便換算縱坐標。需要精確地記錄穿跨越管道所在位置的坐標信息，同時增加地面標志牌、航道標等具有管道說明的標志物。穿跨越路面的天然氣管道，需要使用鋼套管或者水泥預制套管進行保護，對于沉入河道中的天然氣管道，需要采用護岸、護底、配重塊等保護設施，這樣才能使管道免于遭受破壞。

3.5 重視運營過程中的保護措施

3.5.1 建設內外聯防機制，制度化管理團隊

因為管道巡檢工作無法做到24小時不間斷，所以對外需要建立政府與企業聯合的聯防機制。發揮我國社會主義制度的優越性，發動社會各級各界關心和關注國家重要的管道設施建設，公安、城管、安監等各個部門與企業聯合執法，管道附近村民委員會和民眾也應動員聯合防控，取得社會各界聯合管理的最佳效果，同時也造福于管道所在的鄉村和民眾。針對管道管理團隊專業性不強的因素，對內應當挑選專業人員建立綜合素質較高的管道巡防隊伍，利用微信群，高清手機攝像頭等現代化軟硬件，對天然氣管道的管理信息傳遞機制進行創新，不斷完善巡查管理制度辦法，使用符合實際要求的制度化管理團隊。

3.5.2 分類，程序化，標準化管理

建立并完善第三方施工管理細則，將其中管道管理人員遇到第三方施工情況、施工事件處理的程序細化，并將第三方施工的不同類別進行標準化完善。第三方施工主體與在天然氣管道的關系可分為以下幾類：如果第三方施工與天然氣管道沖突，在滿足施工過程不影響天然氣管道安全的前提下，要求對方變更設計施工并提供施工方案；如果第三方施工主體與天然氣管道交叉時，可分別考慮修筑管涵，或者天然氣管底澆筑混凝土（主體在管道下方）的方式進行保護；當第三方施工主體與天然氣管道平行時，需要參照設計規范以及行業標準中要求處理。

4 結語

綜上所述，天然氣管道出現嚴重的腐蝕現象，會導致天然氣管道出現泄漏的危險，不但會導致企業產生重大經濟損失，還會對社會造成更嚴重的后果，比如污染生態環境或者發生爆炸等。因此，在天然氣管道日常運行的過程中，相關企業需對其中存在的問題真正予以重視，對導致天然氣管道出現腐蝕問題，一定要加強相關的研究和分析，從根本上加以解決。要制定科學合理的防治措施，采取有效的技術和防控手段，使天然氣管道的安全運行得到根本保證，為發展經濟保障生活，建設和諧社會發揮更大的積極作用。