長輸天然氣管道的腐蝕與防護(hù)

米爾艾合買提江·卡德爾

（塔里木油田分公司塔西南勘探開發(fā)公司南疆利民油氣運(yùn)行中心，新疆 喀什 844800）

我國經(jīng)濟(jì)正處于高速發(fā)展階段，人民正在加速奔向小康，能源消耗不斷增長，作為一個(gè)能源消耗大國，也是一個(gè)能源貧乏的國家。實(shí)現(xiàn)能源多元化，保持國內(nèi)非再生能源穩(wěn)定是國家戰(zhàn)略國策的一部分。作為清潔能源的天然氣，成為現(xiàn)代工業(yè)和民生不可分割的一部分。各國都在設(shè)法保持穩(wěn)定的燃?xì)鈦碓础Ｎ覈烊粴夤?yīng)分兩大塊自己開采和國外購買。國內(nèi)的天然氣主要集中在海底和西部荒涼的陸地區(qū)。國外涉及各大洲多數(shù)國家。為保證這些燃?xì)夥€(wěn)定的供應(yīng)給國內(nèi)使用，長輸管道運(yùn)輸成為很多國家青睞的一種安全有效的工具。大家熟悉的西氣東輸，跨國中俄、俄歐管道等等都是很長距離的輸送，為保證輸送安全，防止人為或是自然破壞，都將管道深埋置地下以保護(hù)管道的運(yùn)輸安全。長輸管道是一項(xiàng)復(fù)雜龐大的系統(tǒng)工程，涉及距離遠(yuǎn)，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，人居環(huán)境復(fù)雜等多種情況。保證安全穩(wěn)定運(yùn)行受到很大的挑戰(zhàn)。

1 天然氣長輸管道的運(yùn)行特點(diǎn)

長輸管道是一種長距離的運(yùn)輸工具，單長達(dá)3000m以上，有海陸運(yùn)輸，有東西不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)的運(yùn)輸，有跨國氣候地質(zhì)不同的運(yùn)輸?shù)?，管道口徑大，鏈接點(diǎn)多，內(nèi)外溫差大、常年連續(xù)不間斷的高壓，不同程度的酸堿腐蝕、易遭雷擊、人為破壞等特征。長輸管道因?yàn)榫嚯x的遙遠(yuǎn)，所以穿越環(huán)境經(jīng)常變化，埋置地下是優(yōu)先選項(xiàng)，但在遇到穿越河流、鐵路、公路因防止交互影響，多會(huì)架高空中穿越。裸露在天空中，管道外壁很容易受到大氣、雨水等酸堿度腐蝕，雷天觸電、人類攻擊破壞。優(yōu)點(diǎn)可以便于監(jiān)測、檢測、維護(hù)、保養(yǎng)[1]。埋置在地下作為通常做法，它首先可以保溫，高壓工作溫度較低，土埋可以保護(hù)管道四周溫度，不易受到惡劣環(huán)境影響，另外占地空間少，對(duì)周圍地表工作不產(chǎn)生影響，但是缺點(diǎn)也比較突出，土壤腐蝕比較厲害、生銹、漏點(diǎn)監(jiān)測困難，不宜發(fā)現(xiàn)，給檢測、維護(hù)、保養(yǎng)帶來困難。就目前我國的輸氣管道來講，陸上管道輸送基本上都是走埋置鋪設(shè)。維護(hù)最大的難點(diǎn)就是管道焊接技術(shù)缺陷，環(huán)境因素造成管道的漏點(diǎn)、生銹腐蝕、管道老化失效等的監(jiān)測發(fā)現(xiàn)。要保證管道的安全穩(wěn)定運(yùn)行，管道投入運(yùn)行后，維護(hù)保養(yǎng)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。

2 天氣管道環(huán)境腐蝕分析

2.1 天然氣混合物腐蝕

天然氣是一種混合物，里面含有多種硫化物成份。管線輸送的天然氣在脫硫前含有大量的硫化氫這是一種有毒且腐蝕性極強(qiáng)的氣體，它和鐵反應(yīng)生成硫化鐵，能呈片狀剝落，穿蝕機(jī)械設(shè)備[2]。即使經(jīng)過脫硫等工藝處理的天然氣，仍有殘存的硫化氫。這些氣體在管道運(yùn)輸過程中，會(huì)對(duì)管道內(nèi)壁造成不同程度的腐蝕并造成管道的失效老化。

2.2 空氣腐蝕

空氣腐蝕就是空氣中的水、氧、酸、堿性物質(zhì)反應(yīng)對(duì)鋼材表面的破壞作用。經(jīng)過日積月累一些薄弱的優(yōu)缺點(diǎn)的地方會(huì)被攻破產(chǎn)生漏點(diǎn)，或是腐蝕成鐵銹層層剝皮降低強(qiáng)度最后在壓力作用下破裂。水產(chǎn)生影響：空氣環(huán)境中給管道帶來的腐蝕起到關(guān)鍵因素在于水的影響，在南方多雨季節(jié)和北方的干燥季這種差別還是較明顯的?？諝獾乃栽酱螅鸬母g越強(qiáng)。非純凈水本身就是一種電解質(zhì)，里面大量的游離離子能夠一起金屬材料的腐蝕，同時(shí)水中離解出來的酸、堿電荷與管道中的金屬及氧化物反應(yīng)也會(huì)加劇腐蝕。硫化物的影響：在一些污染區(qū)域，廢棄排放較嚴(yán)重，常見的石油、天然氣、煤炭的燃燒排放廢棄中含有會(huì)增加區(qū)域大氣中二氧化硫的濃度，二氧化硫濃度增加后與水溶解提升酸性強(qiáng)度，加大對(duì)管壁的腐蝕。

2.3 土壤腐蝕

長輸天然氣管道采用的都是鋼制材料，深埋在地下幾十年不動(dòng)，很多被埋置的地方，土壤并不是中性，酸性或是堿性常年與鋼的作用會(huì)讓管道生銹逐點(diǎn)的腐蝕，最終出現(xiàn)天然氣漏、跑、冒、滴等泄漏，嚴(yán)重的引起爆炸。在土壤中形成的多相組織不同，會(huì)在管壁與土壤之間形成多種宏腐蝕電池，他們圍繞在管壁周圍對(duì)管壁進(jìn)行不同程度的破壞[3]。土壤對(duì)管道的腐蝕通常隨著土壤性質(zhì)、管道周邊土壤中雜電流、土壤中寄存的微生物以及土壤的溫度等的不同，腐蝕程度不同。土壤腐蝕是天然氣管道腐蝕的主要破壞行為而且是不可消除的因素，要想防止事故，只能設(shè)法進(jìn)行延長或是降低腐蝕，減少可能造成的破壞。

3 管道的防護(hù)措施

3.1 內(nèi)保護(hù)措施

對(duì)內(nèi)防護(hù)需從源頭材料、工藝抓起，實(shí)行聯(lián)合保護(hù)。根據(jù)不同的氣源對(duì)管材進(jìn)行特定加工工藝處理，提高管材本身抗腐蝕能力。采取更先進(jìn)性的脫硫工藝，改善介質(zhì)品質(zhì)，可作為聯(lián)合保護(hù)考慮方案。通過涂抹防護(hù)劑，增加保護(hù)膜或是層起到阻止硫化物對(duì)管壁的腐蝕或是特殊工藝處理，改善管壁內(nèi)的機(jī)械性能提高抵抗腐蝕能力。添加化學(xué)試劑，中和或是固化介質(zhì)中有害氣體成份，通過改變它的活性、水溶性能力等阻止對(duì)管壁的破壞。聯(lián)合防腐，通過提供一些案例及數(shù)據(jù)反饋，協(xié)助從源頭提高防腐措施，從而減少事故的發(fā)生。

3.2 外保護(hù)措施

管道外面的防腐保護(hù)是施工維護(hù)保養(yǎng)工作的重點(diǎn)，無論是從理論還是實(shí)際層面都要給于重視。根據(jù)分析外腐蝕產(chǎn)生的機(jī)理，產(chǎn)生的現(xiàn)象，產(chǎn)生的地點(diǎn)、產(chǎn)生的頻率、破壞的程度等，通過采取各種有效的監(jiān)測、檢測手段，達(dá)到提前防護(hù)、強(qiáng)化運(yùn)中監(jiān)測檢測、發(fā)現(xiàn)即修補(bǔ)消除的原則，要充分綜合利用現(xiàn)代科技的探測、檢測手段（電感探針、電阻探針、電位探針、電偶探針），把一些初露險(xiǎn)情及時(shí)排除掉。堅(jiān)持強(qiáng)酸區(qū)、管道入場、站、庫等地下埋設(shè)及穿越江河、湖泊、鐵路、公路等地區(qū)要采取強(qiáng)防腐即防腐基礎(chǔ)在防腐。長輸部分要采取防腐層及陰極保護(hù)聯(lián)合防腐，最大限度的確保管道安全，延長管道使用壽命。對(duì)土壤中性、干燥且土質(zhì)中不存在大量石方、大氣污染不高的鋪設(shè)區(qū)，根據(jù)通用管道的使用壽命，防腐材料可以采用石油瀝青類進(jìn)行包裹管線。對(duì)一些土壤、大氣腐蝕性強(qiáng)的，條件比較惡劣的鋪設(shè)區(qū)要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膹?fù)雜情況分析，選擇煤焦油、環(huán)氧煤、聚乙烯等防腐材料進(jìn)行包裹。焊材的選取必須對(duì)地區(qū)腐蝕綜合因素進(jìn)行考慮。閥體要考慮密封圈、閥板等的抗腐蝕、老能力，要考慮溫度突變對(duì)閥體的影響，裸露易引起大氣水氣的液化酸堿附著，引起腐蝕。

4 結(jié)語

隨著天然氣在工業(yè)、民生上的應(yīng)用的迅速增長，在天然氣短缺及分步不平均的我國，跨國及區(qū)域長距離管道運(yùn)輸成為了一種可靠安全的首要輸送方式。西氣東輸、川氣東送以及引進(jìn)俄羅斯天然氣等世紀(jì)工程等的運(yùn)行，保障了我國天然氣的穩(wěn)定利用，提升了人民的生活水平。但是在這一片繁榮景象的背后，對(duì)于能源安全供給不能怠慢。要時(shí)刻想著天然氣管道的安全，繼續(xù)嚴(yán)密檢查管道的運(yùn)行能力，探索高質(zhì)量的管道安全運(yùn)行維護(hù)保養(yǎng)措施，加大從源頭的聯(lián)合防控，做好管道的防腐監(jiān)測維護(hù)工作，保證人民有穩(wěn)定的能源利用。