長輸天然氣管道腐蝕的形成與防腐保護(hù)措施探析

艾青鋒 歐陽珺

湖南省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測研究院 湖南長沙 410000

我國在天然氣的開發(fā)和利用方面取得了非常好的成就。隨著綠色發(fā)展觀念的不斷推廣，人們越來越意識到資源短缺的嚴(yán)重后果。為了更好地緩解能源短缺在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的局限性，技術(shù)人員已經(jīng)開始開發(fā)許多可再生能源，天然氣便是其中的一種?？稍偕茉春吞烊粴獾拇蠓秶褂?，順應(yīng)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大潮流[1]。

1 長輸天然氣管道腐蝕機(jī)理

長輸天然氣管道的主要作用是運(yùn)輸石油和天然氣。在運(yùn)輸過程中，石油和天然氣中含有H2S，CO2，冷凝水和地層水。其會嚴(yán)重影響了油氣運(yùn)輸?shù)陌踩裕@就要求技術(shù)人員采取一定的措施來防止天然氣管道的長距離腐蝕。但是，由于油氣田的特征不同，其腐蝕環(huán)境和腐蝕性物質(zhì)也不同，腐蝕機(jī)理和腐蝕形式更加復(fù)雜。技術(shù)人員在進(jìn)行防腐措施的選擇和應(yīng)用，應(yīng)基于不同油氣田的特點(diǎn)，進(jìn)行有針對性的防腐處理。在運(yùn)輸收集管的過程中，常見的介質(zhì)通常是多相流的混合介質(zhì)，為了確保能源的有效供應(yīng)和安全運(yùn)輸，技術(shù)人員需對管道的防腐措施進(jìn)行了科學(xué)研究和選舉。

1.1 電化學(xué)腐蝕

由于油氣管道通常是通過填充溝槽來放置的，因此會手受各種因素（例如土壤環(huán)境的酸度和堿度，水分含量和氯離子）的影響，最終導(dǎo)致金屬管的電化學(xué)腐蝕。以管道腐蝕情況下的電化學(xué)腐蝕為例，由于在油氣流動時(shí)需要克服粘性阻力的影響，因此有必要確保管道內(nèi)壁的光滑度。通常，管道的內(nèi)壁是電鍍和鍍鋅的。將該層分為陰極和陽極，并施加電流以對電極層進(jìn)行離子感應(yīng)以防止腐蝕。另外，電化學(xué)腐蝕對外部土壤環(huán)境的影響將相互作用并嚴(yán)重腐蝕管網(wǎng)。

1.2 裂紋腐蝕

由于在管網(wǎng)的構(gòu)造過程中使用不同的金屬和非金屬材料進(jìn)行焊接或夾緊，因此會產(chǎn)生氣孔，螺母壓緊面，法蘭連接面等空間。在焊接過程中，管道在SRB細(xì)菌吸附和電化學(xué)腐蝕的影響下，很容易在空間中形成腐蝕或生物垢層，從而影響管網(wǎng)的完整性。

1.3 腐蝕應(yīng)力

張力腐蝕可以是長距離天然氣管道金屬內(nèi)的殘余應(yīng)力，也可以是長距離天然氣管道的外部張力。其是特定情況下腐蝕作用以及應(yīng)力介質(zhì)共同作用的產(chǎn)物，進(jìn)而形成相應(yīng)的裂縫。其中，殘余應(yīng)力形成的原因有很多種，其一是管道中的部分金屬材質(zhì)的體積發(fā)生變化引起的；其二是金屬管道加熱后進(jìn)行冷卻，在冷卻的過程中出現(xiàn)冷卻不均引起的；其三是操作人員在進(jìn)行管道加工的過程中，管道發(fā)生變形引起的；其四是由于冷縮調(diào)整所致，固定螺栓，拉緊也會引起鉚接。危險(xiǎn)應(yīng)力的累積會導(dǎo)致裂紋和撕裂以及連接法蘭的偏移和位移，從而導(dǎo)致諸如災(zāi)難性的腐蝕之類的二次災(zāi)難[2]。

2 種有效的防腐措施

2.1 加強(qiáng)管道應(yīng)力計(jì)算

在管道建設(shè)之初，設(shè)計(jì)人員必須收集穿越該區(qū)域的環(huán)境，河流，電氣化鐵路和水文地質(zhì)等參數(shù)。選擇合適的管鋼并根據(jù)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)計(jì)算不同管徑的管中的張力，并計(jì)算出一系列應(yīng)力消除方案，例如拐點(diǎn)和法蘭連接細(xì)節(jié)，以避免損壞由設(shè)計(jì)引起的張力。

2.2 復(fù)合涂層的外部防腐

當(dāng)前的管道建設(shè)完成后，需要一系列防腐蝕涂料，例如防銹漆和磁性粉末涂料。但是，鑒于項(xiàng)目的完整性，建議在涂完防銹涂料后，先將聚乙烯膠帶卷起并絕緣，以避免電化學(xué)腐蝕，然后再涂石油瀝青以避免一系列對土壤有害的微生物，例如SRB細(xì)菌。若在低溫環(huán)境中，則在先前的工作之后也可以用硬質(zhì)聚氨酯泡沫覆蓋，并且該管道可以與環(huán)境絕緣和絕緣，從而形成多層復(fù)合保護(hù)層，從而充分保證操作的安全性。

2.3 添加緩蝕劑

在管道施工過程中可以用內(nèi)部涂層處理內(nèi)部防腐，但是由于原油腐蝕或管道外部機(jī)械損壞，涂層會掉落，并且在流動時(shí)會產(chǎn)生一些靜電。石油和天然氣電化學(xué)腐蝕的影響可以相互作用。因此，在管道運(yùn)行期間，應(yīng)進(jìn)行年度例行檢查和清管操作。另外，在管道的操作過程中添加了緩蝕劑，以完全提高管道鋼的耐腐蝕性并延長管道的使用壽命。但是，由于腐蝕抑制劑的一次性高消耗和相對昂貴的價(jià)格，必須將腐蝕抑制劑與管道清管和其他防腐維護(hù)措施結(jié)合使用，使其在經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)框架下運(yùn)行。

2.4 陰極保護(hù)

為了在整個(gè)管道運(yùn)行過程中發(fā)生電化學(xué)腐蝕，必須在管道施工過程中進(jìn)行陰極保護(hù)站和保護(hù)樁的建設(shè)。特別是在電氣化的河流和鐵路道口中，應(yīng)加強(qiáng)保護(hù)以防止發(fā)生電化學(xué)腐蝕。陰極保護(hù)在當(dāng)前的管道工程防腐中被廣泛使用，效果好，非常經(jīng)濟(jì)，易于維護(hù)，易于與其他防腐措施結(jié)合使用。

2.5 加強(qiáng)管道的質(zhì)量控制

為了提高管道的運(yùn)行質(zhì)量，相關(guān)人員需要加強(qiáng)管道的質(zhì)量控制，以確保管道在運(yùn)行過程中能夠良好發(fā)揮作用。業(yè)主單位必須在長輸天然氣管道項(xiàng)目的建設(shè)過程中加強(qiáng)對天然氣管道的質(zhì)量管理，并必須進(jìn)行天然氣管道材料的合理選擇和設(shè)計(jì)。在施工的進(jìn)程中，相應(yīng)的檢測人員定期對工人的工作以及管道質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制，進(jìn)而保障管道施工的總體質(zhì)量[3]。

3 結(jié)語

總之，長距離天然氣管道的運(yùn)行需要在日常操作期間進(jìn)行日常維護(hù)和常規(guī)檢查，特別是在管道防腐領(lǐng)域，必須配備專業(yè)人員分析管道內(nèi)外的腐蝕機(jī)理，并且必須在設(shè)計(jì)，施工，使用和后續(xù)維護(hù)階段實(shí)施防腐措施和計(jì)劃，旨在經(jīng)濟(jì)，科學(xué)地采取防腐措施。相關(guān)單位需采用綜合防腐措施進(jìn)行管道的維護(hù)，例如復(fù)合涂層，緩蝕劑和陰極保護(hù)措施，以確保長距離天然氣管道的長期安全運(yùn)行。