淺談天然氣輸氣管道腐蝕與防護

杜峰

摘 要：天然輸氣管道腐蝕與防護是目前我國最受關注的話題之一，而天然氣管道事故發(fā)生最主要的原因就是天然氣輸氣管道的腐蝕。本文針對目前天然輸氣管道的現(xiàn)狀找出了令其腐蝕的具體原因，并根據(jù)腐蝕問題，提出了相應的防護措施。

關鍵詞：天然氣管道；腐蝕；防護措施

中圖分類號： TE98 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）11-196-2

0 引言

制造天然氣管道的材料一般為鋼鐵這種金屬物質(zhì)，因鋼鐵這種金屬物質(zhì)本身的特性導致極其容易被周圍的工業(yè)廢料、土壤、工業(yè)大氣等介質(zhì)所影響而產(chǎn)生腐蝕。同時管道輸送的天然氣中有有機硫、二氧化碳等物質(zhì)，這些物質(zhì)會對管道的內(nèi)表層產(chǎn)生影響，導致管道的內(nèi)表層被腐蝕。所以天然氣管道不管是內(nèi)表面還是外表面都極其容易受到周遭介質(zhì)的影響而導致腐蝕。只有經(jīng)過對地下天然氣管道的研究找出產(chǎn)生腐蝕的原因并加以防護才能避免天然氣管道腐蝕的發(fā)生。

1 天然氣管道的具體腐蝕原因

1.1 腐蝕的種類

金屬物質(zhì)因周圍的介質(zhì)產(chǎn)生的化學或電化學作用而導致?lián)p壞就是腐蝕反應。電化學腐蝕、化學腐蝕和生物化學腐蝕是金屬物質(zhì)腐蝕反應中的三種腐蝕類型。管道中的各種化學介質(zhì)或土壤、空氣與金屬產(chǎn)生的化學作用引起的腐蝕就是化學腐蝕，同時化學腐蝕不會將化學能轉化為電能，這種腐蝕反應會使管道的表面流失，并且流失的較為均勻，導致管道壁越變越薄。電化學腐蝕是一種相關于電流流動的腐蝕反應，因不同的電極電位而在管道表面形成微電池，導致在電解質(zhì)溶液中管道金屬物質(zhì)沒有電子，只能成為離子后被溶解成為陽極，而電極電位在其中較高的部位能夠得到電子，這個部位就會成為陰極。生物化學腐蝕就是因管道內(nèi)有細菌的生命活動而產(chǎn)生的一種腐蝕反應，管道內(nèi)若是有細菌活動，將會加速對管道金屬物質(zhì)的破壞。在這三種腐蝕反應當中，電化學反應發(fā)生的情況較多，電化學反應會對鋼鐵管道的表面產(chǎn)生非常嚴重的影響，直接使管道發(fā)生穿孔或凹穴[1]。

1.2 影響腐蝕的主要因素

組成管道的金屬材料的安裝質(zhì)量、其本身的特性和防腐蝕措施效果會直接對輸氣管道造成影響，同時周圍的各種介質(zhì)自身的特性和其環(huán)境條件也會影響輸氣管道的腐蝕，例如電阻率、PH值、雜散電流等因素。如果安裝管道的地帶是黏土、巖石等地層結構不夠均勻的地帶，會使管道外發(fā)生腐蝕；鹽堿含量較高的地帶和土壤的電阻率較小的地帶也會對管道產(chǎn)生影響造成管道外腐蝕。若是管道外的防腐蝕層已經(jīng)發(fā)生了破壞并且已經(jīng)潮濕也會導致管道產(chǎn)生管道外腐蝕。

2 控制天然氣管道腐蝕的具體措施

2.1 控制管道外腐蝕的措施

目前國際上控制管道外腐蝕的方法有四種，分別是整流器、犧牲陽極、涂層和連接線。整流器也就是地床裝置，它能夠?qū)﹄娏餍枨筝^大的情況提供陰極保護。犧牲陽極則能對有涂層管道的外露部位提供陰極保護，同時對電流需求量小的裸管提供陰極保護。涂層能夠?qū)⑹彝鈽枪艿赖耐饴恫课蛔畲蟪潭鹊臏p少。連接線則能同時結合外界管線和輔助構筑物進行統(tǒng)一的保護，避免電解腐蝕情況的發(fā)生。

2.2 控制管道內(nèi)腐蝕的措施

若想完全控制管道內(nèi)的腐蝕，必須依照實際情況來進行防腐蝕措施，對管道進行脫硫、脫水。對于進入管道的天然氣提出更高的要求，嚴格控制天然氣的純凈程度，統(tǒng)一規(guī)定進入管道天然氣含有的硫化氫不能超過每立方米20mg，沿線的最低溫度必須高于進入管道天然氣的露點。

若想緩解或阻止管道金屬物質(zhì)在周圍介質(zhì)中的腐蝕，可以使用緩蝕劑，但緩蝕劑只能在低濃度下的情況下緩解或阻止管道金屬物質(zhì)在周圍介質(zhì)中的腐蝕。氧化膜型緩蝕劑、吸附膜型緩蝕劑和沉淀膜型緩蝕劑是緩蝕劑的三種類型。同時緩蝕劑還能夠在腐蝕環(huán)境中對金屬材料進行保護，同時能使腐蝕環(huán)境產(chǎn)生改變。緩蝕劑防腐的基本原理就是能在天然氣管道壁上形成保護薄膜，阻止硫化氫和水直接接觸天然氣管道壁，其腐蝕反應也就無法形成。

3 對天然氣管道腐蝕的防護措施

3.1 在管道中設置防腐涂層

天然氣管道中的防腐涂層能夠有效的將土壤環(huán)境和管道金屬進行隔離，阻止土壤環(huán)境直接接觸管道金屬，防腐涂層將物理阻隔作用發(fā)揮的十分徹底，為天然氣管道的防腐設置了第一道防線，也為對管道的陰極保護提供了較好的電絕緣條件。

但因管道各種復雜的地形和土壤環(huán)境的影響，防腐涂層會受到很大的破壞，所以在管道的防腐措施當中，防腐涂層相比其他防腐措施還是比較薄弱，所以防腐涂層應當要有良好的抗介質(zhì)滲透性，當防腐涂層成膜之后，能夠有效的降低氧、水等腐蝕因子對于管道的滲透，將腐蝕因子與管道進行隔離密封。同時防腐涂層還要有良好的附著性和耐蝕性，濕膜的鐵基體附著力必須比較強，對于水、酸、鹽等溶劑介質(zhì)有有效的耐受性。對于惡劣條件對管線涂層產(chǎn)生的影響，防腐涂層必須能有效的化解，例如地質(zhì)蠕動、外力沖擊等。通常來講，天然氣輸氣管道的涂層必須要具備以下性能。

首先是具有較強的粘接力：只有選擇對管道具有較好粘接力的涂層，才能夠防止由于受到外力的影響導致管道涂層出現(xiàn)粘接力失效的問題。如果涂層喪失應有的粘接力，就會導致鋼管與涂層之間聚集一層潮氣，最終使得涂層喪失應有的防腐功能。

其次，要具有較強的耐化學介質(zhì)浸泡的性能。因為土壤中具有非常復雜的成分，而且不同地區(qū)的土壤也具有不一樣的成分，其中包括不同濃度和類型的煙、堿、酸等各種成分，如果涂層不能夠?qū)σ环N或者多種化學介質(zhì)的浸泡產(chǎn)生較強的耐受性能，就會很快喪失應有的防腐功能。

再次，要具有較強的絕緣電阻和電氣強度。在天然氣的長輸管道中要想做好埋地管道的防腐工作，不能夠單純的依賴外防腐涂層。在具體的管道運行中就算性能再優(yōu)良的涂層也會出現(xiàn)各種各樣的問題，所以必須要采用陰極保護的方式對涂層缺陷處進行處理。

最后，具有較強的抗穿透能力。涂層的用途和抗穿透能力具有十分密切的關系，經(jīng)過實驗室研究發(fā)現(xiàn)，涂層具有越好的硬度就具有越強的抗穿透能力。因此不管是管道的施工還是運行都必須要保證涂層具備符合標準的硬度，從而確保天然氣輸氣管道具有良好的抗腐蝕性能。

3.2 陰極保護

天然氣管道包覆了防腐涂層之后還是會產(chǎn)生腐蝕反應，這種現(xiàn)象是因涂層本身的特點導致大陰極小陽級的現(xiàn)象而造成的，所以應當根據(jù)實際情況對管道實施陰極保護。而對天然氣管道的陰極保護共有兩種，一種是犧牲陽極法，這種方法是使用比被保護金屬腐蝕電位更負的腐蝕電位和被保護體組成電偶電池，利用負電性金屬可以不斷溶解形成電流的特點給被保護金屬陰極極化提供保護。一種是外加電流陰極保護，它可以利用外部的直流電源來直接傳輸陰極電流給被保護金屬，使它的陰極極化，保證被保護體能夠不發(fā)生腐蝕，外加電流陰極保護一般有相關的鏈接電纜和輔助電極、直流電源等共同組成。強制電流法陰極保護也是陰極保護的方法之一，它與犧牲陽極法有相同點也有不同點，它們的使用需要根據(jù)實際的供電條件、所需保護電流大小等因素來決定，所需保護電流量大、條件變化大的管道系統(tǒng)就需要使用強制電流陰極保護。

4 結語

天然氣管道事故的發(fā)生大部分的原因都是因為管道的腐蝕，和對天然氣管道腐蝕的防護措施不夠到位，我們應當對天然氣管道的腐蝕加以重視，并對天然氣管道腐蝕的原因進行總結分析，并提出控制防護天然氣管道腐蝕的具體措施，才能夠完全的控制天然氣管道的腐蝕，提高天然氣管道的防腐效果。

參 考 文 獻

[1] 張輝.探討天然氣輸氣管道的優(yōu)化[J].化工管理，2015（12）.

[2] 吳天一.淺談天然氣輸氣管道的維護與管理[J].化工管理，2015（20）.

[3] 王喜卓.天然氣輸氣管道建設相關技術的研究綜述[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2015（10）.

[4] 詹宏昌.天然氣管道外腐蝕與防護[J].廣州化工，2011，11：127-129.

[5] 張紅巖，謝寶軍，張秀芳.淺談天然氣輸氣管道腐蝕與防護[J].經(jīng)營管理者，2010，15：391.