天然氣場站地面管道腐蝕防控方法探討

潘楷元

摘 要：天然氣長輸鋼質(zhì)管道具有強度高、管徑大、輸送量大等特點。對比其他材質(zhì)的管道，它能有效的節(jié)省地面空間，同時能夠提高天然氣運輸?shù)陌踩浴Ｔ谑褂眠^程中，鋼制管道會受到諸多因素的影響，如土壤腐蝕、細菌腐蝕、雜散電流腐蝕，可能會導致管道強度不足、介質(zhì)泄漏等危險事故發(fā)生，因此管道的防腐工作在現(xiàn)如今得到了越來越多的重視。

關鍵詞：管道腐蝕;防腐措施;防腐涂層;陰極保護

通過分析了天然氣場站地面管道產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象的原因，并對化學腐蝕和電化學腐蝕的特點進行了分析。對地面管道防腐措施進行了研究，并對管道防腐措施的方式方法進行了詳細介紹;對管材出廠防腐措施和法蘭處腐蝕特點和原因進行了總結(jié)，并給出了防護方法;分別對三種陰極保護方法的特點和原理進行了探究。最后推薦了天然氣場站地面管道防腐控制的主要方法。

1.天然氣場站地面管道腐蝕原因分析

天然氣場站地面管道產(chǎn)生銹蝕的原因有化學腐蝕和電化學腐蝕兩種。天然氣中間管理場站的管道多為鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)，當管道長時間暴露在自然空氣中，就會與空氣中的氧氣、二氧化硫等活躍性氣體發(fā)生化學反應，在管道表面上就會生產(chǎn)氧化物、硫化物等，它們的特點是中間無電流產(chǎn)生，腐蝕后的產(chǎn)物集中在化學反應的表面區(qū)域。電化學腐蝕是指金屬與電解液發(fā)生直接接觸，二者有氧化還原反應存在，形成管道的腐蝕，它們的特點是在反應過程中存有電流，腐蝕中有陰陽兩極之分，鋼制管道常作為陽極被腐蝕。

2.管道防腐蝕措施

2.1地面管道管材出廠防腐

管材的出廠防腐，主要是采用噴涂內(nèi)涂層的方式，緩解管道在使用過程中發(fā)生的介質(zhì)腐蝕和管道在施工存放階段的老化腐蝕。對于成品天然氣，雖然在外輸前進行了脫腐蝕介質(zhì)處理，但是在長輸過程中仍然會造成管道的內(nèi)腐蝕，采用內(nèi)涂層，可有效防止介質(zhì)內(nèi)腐蝕性物質(zhì)與管道內(nèi)壁直接接觸，從而達到防腐的效果。具有內(nèi)涂層的鋼管具備長時間存放條件，其表面光滑程度可保持在一定的范圍內(nèi)，保證管道的使用特性。

2.2外涂層防腐

涂層防腐經(jīng)濟便捷，防腐效果良好，是管道防腐最為常用的方法。該方法還具有部分絕緣性能、耐剝離強度，可以適用于高溫、高壓和酸堿環(huán)境的穩(wěn)定性以及便于修補的性能。常用的涂層防腐有以下幾種：

（1）煤焦油瓷漆防腐涂層。該種涂層防腐效果較好，吸水率低，耐擊穿電壓強度高，抗細菌腐蝕，成本低廉，對露天的天然氣管道有較好的保護效果。但是它的涂層物理性能較差，且對溫度要求很高，并且在施工時略有毒性。

（2）PE雙層防腐。PE雙層防腐涂層具有絕緣、絕水、耐高溫等諸多優(yōu)勢，在天然氣管道防腐涂層領域也有廣泛應用。但是由于這種涂層接觸紫外線照射容易老化，導致涂層剝落，喪失防腐性能，因此不適用于戶外使用。

（3）PE三層防腐。該涂層是利用環(huán)氧粉末對管道起到的保護作用，與PE雙層防腐相比，效果更佳明顯。但這種方法對噴涂工藝和控制要求較高，容易出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，主要表現(xiàn)是附著力差、厚度薄、容易出現(xiàn)孔隙和氣泡，且防腐層相對脆弱，如若破損會造成裸露管道成為電池源，加速管材的腐蝕現(xiàn)象。

2.3法蘭處防腐

天然氣管道法蘭結(jié)構(gòu)特殊，容易發(fā)生腐蝕，并且管道法蘭處間隙狹小，除銹困難，難以進行徹底有效的防腐。鑒于法蘭處空間狹小，空氣中的灰塵、鹽分等容易在此處堆積，形成腐蝕的誘發(fā)因素，不同材質(zhì)的法蘭面連接在一起，或者選用與法蘭材質(zhì)不同的金屬墊片，容易發(fā)生電偶腐蝕。法蘭處的防腐處理主要有：

（1）設計合理法蘭結(jié)構(gòu)，盡量避免雜質(zhì)在窄縫處堆積，設置流通空間及雜物分流導槽，保證法蘭間隙的清潔。

（2）避免兩接觸法蘭面為不同金屬材質(zhì)，以防止其形成不同電位差的電偶腐蝕。

（3）法蘭墊片盡可能選用橡膠等非金屬材質(zhì)，減少電偶腐蝕的發(fā)生。有陽極保護時，應使用法蘭跨接。

（4）使用防腐性能良好的防腐材料將法蘭間隙進行徹底填充包覆，隔絕腐蝕源接觸法蘭間隙內(nèi)表面及墊片。

2.4加設防腐裝置

為獲得更好的防腐效果，各種防腐裝置和方法也被發(fā)明創(chuàng)新，并應用于管道防腐工作上。如：架空管道防腐裝置，可使天然氣管道在真空環(huán)境中工作，從而使管道隔絕了外界的腐蝕介質(zhì)和氧氣，達到防腐的目的。管道防腐裝置，使用防腐蝕層、保溫層、保護火層、防輻射層、外防腐蝕層、墊層等組合裝置套至管道表面對管道進行防腐保護。

2.5陰極保護

（1）犧牲陽極法。天然氣場站地面管道根據(jù)使用的鋼材性質(zhì)，選擇比需要保護的管道和電位更低的金屬或合金共同置于電解質(zhì)中，建立犧牲陽極區(qū)域，因為犧牲陽極區(qū)域電位更低，在溶液中比被保護的天然氣管道率先被溶解，從而保護了場站內(nèi)的天然氣管道，防止被腐蝕。

（2）強制電流法。使用陰極保護裝置，對天然氣地面管道加載強制電流，使天然氣場站內(nèi)的管道變?yōu)殛帢O，起到和犧牲陽極保護法相同的保護效果。強制電流法可提供較大的保護電流，具有保護范圍大、電流與電壓調(diào)節(jié)方便、應用區(qū)域廣，它可適用于露天場站天然氣管道。但是此方法要控制好恒電位儀的電位輸出。倘若電位較高容易造成管道加載電流過大，會造成管內(nèi)天然氣發(fā)生電解反應，析解出氫氣，增加管道運行的不安全因素。若電位過小會造成管道保護不全面，未被保護的管道容易造成區(qū)域腐蝕，甚至會產(chǎn)生加快腐蝕的現(xiàn)象。

（3）排流保護法。部分天然氣場站的管道會存有其他雜散電流干擾從而造成管道腐蝕。針對于此可使用排流保護法對管道進行防腐蝕保護。直接排流法需要外接一個直流電源，穩(wěn)定的電流可以保護場站天然氣管道，排除其他干擾電流。但是如果使用不當，會導致雜散電流變大，形成更大干擾，造成更大危害;極性排流法是利用二極管的單向通過性，排除雜亂電流的流通，從而達到保護管道防止雜散電流腐蝕的作用。與上述兩種方式不同，強制排流法可在排流期間以外對金屬起到保護作用，利用恒定的整流器產(chǎn)生電流，從而達到保護管道的作用。

3.結(jié)論與認識

天然氣場站地面管道防腐工作關系運輸效果、生產(chǎn)安全，在保證安全經(jīng)濟的條件下應予以足夠重視。綜上所述采用涂層防腐經(jīng)濟實惠，效果良好，應用最為廣泛，但日曬高溫等條件容易導致涂層剝落;陰極保護對天然氣場站地面管道保護效果較好，在現(xiàn)場得到廣泛應用;管道法蘭因結(jié)構(gòu)特殊，且在管道連接中起著重要作用，在防腐工作中應予以足夠重視。此外，越來越多的防腐設備被研發(fā)和生產(chǎn)出來，并且對管道防腐效果良好。本文對造成天然氣管道腐蝕的原因進行了介紹，并對現(xiàn)如今管道腐蝕的治理方法及其防腐效果進行了匯總討論，推薦了天然氣場站地面管道防腐控制的主要方法。

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