論述天然氣埋地鋼管腐蝕與防護(hù)

于文玲++梁彥維++董靜

[摘 要]目前油田使用的油氣管線大部分都埋藏與地下，雖然做了防腐措施，但由于日久天長(zhǎng)，地下水分的侵蝕、管線內(nèi)壁油氣的腐蝕，如果防腐的措施達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，很容易隨著時(shí)間的推移而出現(xiàn)穿孔，本文重點(diǎn)分析了天然氣埋地鋼管腐蝕的原因及防護(hù)。

[關(guān)鍵詞]天然氣管道 腐蝕 防護(hù)

中圖分類號(hào)：TG172 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）18-0107-01

1 前言

天然氣供應(yīng)是現(xiàn)代化城市能源供應(yīng)的重要組成部分，而鋼制管道又是目前城市用于燃?xì)廨斉涞闹饕懿闹?，它的可靠性、安全性是我們保障工業(yè)企業(yè)燃料供應(yīng)和居民生活用氣的重要保證。埋設(shè)地下的天然氣管道經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用會(huì)發(fā)生蝕穿、斷裂等腐蝕現(xiàn)象，甚至為造成漏氣后引起火災(zāi)、爆炸等后果，不僅破壞正常的生產(chǎn)輸送和生產(chǎn)運(yùn)行，給企業(yè)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，也嚴(yán)重危害人們的生命安全。為了保證正當(dāng)?shù)妮斔秃瓦\(yùn)行，結(jié)合總部地區(qū)防腐施工的具體情況，論述天然氣埋地鋼管腐蝕與防護(hù)。

2 造成天然氣鋼管腐蝕的原因

2.l 化學(xué)腐蝕

是指金屬表面與非電解質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的破壞。也就是說(shuō)金屬直接和介質(zhì)接觸引起的金屬離子的溶解過(guò)程，在金屬表面均勻發(fā)生，腐蝕速度緩慢，化學(xué)腐蝕是全面的腐蝕，在化學(xué)腐蝕的作用下，管壁的厚度是均勻減少的。

2.2 電化學(xué)腐蝕

是指金屬表面與離子導(dǎo)電的介質(zhì)（電解質(zhì)溶液）發(fā)生電化學(xué)作用而產(chǎn)生的破壞。也就是金屬和電解質(zhì)組成原電池所發(fā)生的金屬電解過(guò)程。金屬與電解質(zhì)之間存在一個(gè)帶電的界面，與此界面有關(guān)的因素都會(huì)影響腐蝕過(guò)程的進(jìn)行。其實(shí)質(zhì)是浸在電解質(zhì)溶液中的金屬表面上形成了以金屬為陽(yáng)極的腐蝕電池。包括異金屬接觸產(chǎn)生的腐蝕原電池、鋼管本身成分含量復(fù)雜產(chǎn)生的原電池、氧濃差產(chǎn)生腐蝕原電池、鹽濃差腐蝕原電池和直流雜散電流腐蝕、交流雜散電流腐蝕。

土壤中埋地鋼管受到的電化學(xué)腐蝕的強(qiáng)弱程度，與土壤的腐蝕性即土壤的電阻率有關(guān)。土壤的電阻率可通過(guò)一定的方法測(cè)定出采，依照其值的大小可以劃分土壤的腐蝕等級(jí)。

3 天然氣鋼管的防腐措施

管道外包扎絕緣層將管道與作為電解質(zhì)土壤離開，增大與土壤間電阻，從而減小腐蝕電流，達(dá)到防腐的目的。但單一地采用金屬與土土壤的絕緣防腐層，并不能完全地達(dá)到防腐的目的。由于生產(chǎn)、運(yùn)輸、貯存和施工中不可能不出現(xiàn)缺陷。因此，必須采用防腐層與電化學(xué)保護(hù)同時(shí)使用的方法，使腐蝕控制手段互為補(bǔ)充。采取的方法如下：

3.1 絕緣層防腐法

3.1.1 石油瀝青

石油瀝青是我國(guó)和東歐國(guó)家的傳統(tǒng)防腐材料，施工方法與煤焦油瓷漆相似，加強(qiáng)帶為玻璃布。在施工過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)熬制瀝青會(huì)產(chǎn)生大量廢氣，對(duì)大氣造成污染，不符合環(huán)保要求，因此這種防腐做法逐漸被取代。

3.1.2 環(huán)氧煤瀝青

環(huán)氧煤瀝青防腐涂料是冷涂型涂料。在國(guó)內(nèi)于1978年開始使用，近十余年在石油化工和城建等部門的輸油，輸氣、自來(lái)水，熱力，燃?xì)獾确矫娴穆竦劁撡|(zhì)管道和鋼制儲(chǔ)罐防腐蝕工程中的用量明顯上升。它的特點(diǎn)是漆臘耐磨，且對(duì)金屬有很好的附著力，比石油瀝青防腐更優(yōu)越。

3.1.3 冷纏膠粘帶

冷纏膠粘帶防腐在油氣管道上應(yīng)用已有40年的歷史，到1990年世界上有近30萬(wàn)公里的管道采用膠粘帶防腐，由于其優(yōu)越的防腐和施工性能，使它在管道防腐體系中占有一定的優(yōu)勢(shì)。

3.2 電保護(hù)防腐法

3.2.1 外加電源陰極保護(hù)法

利用外加的直流電源，通常是陰極保護(hù)站產(chǎn)生的直流電源，使金屬管道對(duì)土壤造成負(fù)電位的保護(hù)方法。當(dāng)被保護(hù)的管道與其他地下金屬管道鄰近時(shí)，必須考慮陰極保護(hù)站的雜散電流對(duì)它們的影響。

3.2.2 犧牲陽(yáng)極保護(hù)法

采用比被保護(hù)金屬電極電位較負(fù)的金屬材料和被保護(hù)金屬相連，以防止被保護(hù)金屬遭受腐蝕。犧牲陽(yáng)極又名保護(hù)器，通常是用電極電位比鐵更負(fù)的金屬，如鎂、鋁、鋅及其合金作為陽(yáng)極。

3.2.2.1采用犧牲陽(yáng)極法時(shí)，選用陽(yáng)極的保護(hù)效果應(yīng)符合以下要求。

a）對(duì)地電位應(yīng)達(dá)到-0.85V或更負(fù)；

b）通電時(shí)，陰極電位較自然電位向負(fù)方向變化值應(yīng)大于300My；

c）當(dāng)土壤或水中含有硫酸鹽還原菌，且硫酸根含量大于0.5%時(shí)，通電后，對(duì)地電位應(yīng)達(dá)到-0.95V或更負(fù)。

3.2.2.2犧牲陽(yáng)極在埋設(shè)時(shí)，與保護(hù)的燃?xì)夤艿赖木嚯x不宜小于0.3m，也不宜大于7m，埋設(shè)深度不宜小于lm，且直埋設(shè)在潮濕的土壤中。埋設(shè)形式可采用立式或臥式。

在陽(yáng)極與保護(hù)管道之間，嚴(yán)禁設(shè)置其他金屬構(gòu)筑物。

3.2.2.2.3犧牲陽(yáng)極檢測(cè)樁、檢測(cè)頭在設(shè)置時(shí)應(yīng)符合下列要求：

a）檢測(cè)樁、檢測(cè)頭宜設(shè)置在燃?xì)庵鞲晒苎鼐€；

b）宜每5組犧牲陽(yáng)極或至少1Km設(shè)置1個(gè)檢測(cè)樁；

c）檢測(cè)樁應(yīng)設(shè)置在犧牲陽(yáng)極附近，且宜安裝在管道沿線中土壤腐蝕性強(qiáng)、濕度大、地下水位高或管道絕緣防腐層薄弱的地點(diǎn)；

d）宜每在每個(gè)檢測(cè)樁附近設(shè)置1個(gè)檢測(cè)頭。

3.2.2.2.4設(shè)置檢查樁和檢測(cè)頭的目的：檢測(cè)樁是為了監(jiān)測(cè)犧牲陽(yáng)極裝置的保護(hù)電位。檢測(cè)頭是為了檢測(cè)、掌握陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行后管道被保護(hù)狀態(tài)而設(shè)置。

5 結(jié)論

針對(duì)埋地天然氣管道的腐蝕防護(hù)，只單獨(dú)采用涂層外防腐和陰極保護(hù)兩種方法中的任意一種是不行的，因?yàn)槿绻麑?duì)天然氣管道進(jìn)行陰極保護(hù)不加防腐層或防腐層質(zhì)量較差，這樣做就會(huì)增加成本而不經(jīng)濟(jì)；如果只采用防腐層不加陰極保護(hù)，由于防腐層不可能絕對(duì)完好無(wú)損，一旦防腐層上有針孔或破損，就會(huì)形成大陰極、小陽(yáng)極（針孔或破損部分）的腐蝕電池。腐蝕將會(huì)集中在破損或針孔處，其腐蝕速度比裸露管道的腐蝕速度還要大，從而導(dǎo)致管道在較短的時(shí)間內(nèi)穿孔，顯然只采用防腐層而不施加陰極保護(hù)顯然不行的。因此天然氣管道的腐蝕防護(hù)大都采用陰極保護(hù)與防腐層相結(jié)合的方法，這種方法被稱為管道的“聯(lián)合保護(hù)”，是當(dāng)今世界上公認(rèn)的管道防腐措施。