天然氣長輸管道腐蝕機(jī)理及對策研究

佘思越 楊駿 李子豪 徐新然

摘要：長輸管道是天然氣輸送最重要的方式，天然氣中含有的某些雜質(zhì)會對輸氣管道產(chǎn)生一定的腐蝕，對天然氣的運輸造成一定的安全隱患。天然氣長輸管道的防腐蝕效果直接關(guān)系到管道的安全性和可靠性，為了提升管道防護(hù)效果，本文主要對造成天然氣管道腐蝕的機(jī)理進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的防腐蝕措施。

關(guān)鍵詞：天然氣;長輸管道;腐蝕機(jī)理;防護(hù)措施

長輸管道輸送是天然氣的主要輸送方式，由于輸送介質(zhì)具有易燃、易爆特性，因此，管道安全問題是天然氣輸送過程中必須考慮的課題。天然氣長輸管道在運行過程中，由于天然氣中含有的某些雜質(zhì)會對輸氣管道產(chǎn)生一定的腐蝕，同時管道的埋地敷設(shè)也容易導(dǎo)致其被土壤侵蝕，對天然氣的運輸造成一定的安全隱患。所以，對天然氣長輸管道的腐蝕機(jī)理進(jìn)行研究，并制定相應(yīng)的防腐對策，對保證天然氣的安全輸送具有非常重要的意義。

1天然氣長輸管道發(fā)生腐蝕的危害

首先，天然氣長輸管道內(nèi)腐蝕產(chǎn)生的雜質(zhì)不僅會降低天然氣的純度，還會附著在管壁上，造成輸氣管道的嚴(yán)重侵蝕，甚至影響天然氣輸送的安全。其次，天然氣長輸管道內(nèi)腐蝕生成的某些固體物質(zhì)會隨著高速的氣流一起運動，對管道的內(nèi)壁造成更為嚴(yán)重的沖蝕。再次，管道外腐蝕產(chǎn)生的有害物質(zhì)還會滲透到土壤中，

進(jìn)而引起土質(zhì)及地下水被污染。最后，泄漏的天然氣不僅會造成能源的浪費，還會與空氣形成爆炸性混合物，遇到明火極易發(fā)生爆炸性事故，對人們的人身、財產(chǎn)安全構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。因此有必要探索天然氣長輸管道腐蝕的原因，并采取相應(yīng)的措施防止其被腐蝕，這對于安全、高效、平穩(wěn)的輸氣具有重要意義。

2天然氣長輸管道腐蝕機(jī)理

天然氣長輸管道腐蝕主要是金屬管道與周圍物質(zhì)在化學(xué)、電化學(xué)作用下發(fā)生反應(yīng)，對管道造成破壞的過程，按照反應(yīng)原理可分為化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕和生物化學(xué)腐蝕三種類型。（1）化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕通常是指管道金屬與土壤、空氣及管道中介質(zhì)接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致金屬管道表明物質(zhì)均勻流失，管壁變薄的過程。由于天然氣管道輸送的是可燃?xì)怏w，其中含有H2S、CO2、O2及其它硫化物等腐蝕性化合物，可對金屬管道造成化學(xué)腐蝕，但總體來說，化學(xué)腐蝕的危害程度相對較小。（2）電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕是由于金屬管道電極電位失去平衡，局部形成微電池，在富含電解質(zhì)的溶液中，金屬失去電子金屬陽離子，形成陽極，電極電位較高的部位得到電子形成陰極，在電化學(xué)作用下管道被腐蝕。電化學(xué)腐蝕對天然氣長輸管道的腐蝕危害最大，可引起管道表明出現(xiàn)凹穴、甚至穿孔等，給可燃?xì)怏w輸送造成較大危險。（3）生物化學(xué)腐蝕。生物化學(xué)腐蝕通常是由硫酸鹽還原菌等細(xì)菌活動引起的，土壤中硫酸鹽還原菌能夠在一定條件下引起金屬管道腐蝕，硫酸鹽還原菌能夠使金屬管道電極電位失衡，在電化學(xué)作用下加速管道腐蝕過程。此外，管道所處的環(huán)境溫度及管道運行期間產(chǎn)生的溫度也影響管道腐蝕過程，溫度升高，管道的腐蝕速率會明顯加快。

3天然氣長輸管道腐蝕影響因素分析

（1）管道材料。天然氣管道的材質(zhì)對腐蝕的影響主要表現(xiàn)在管材組織結(jié)構(gòu)的均勻性，管材中是否含有雜質(zhì)，管道焊接質(zhì)量是否有熔渣，管道鋪設(shè)加工應(yīng)力情況等。（2）管道防腐蝕層破壞。天然氣管道外防腐蝕層是管道最重要的防護(hù)，造成外防腐層破壞的原因較多，首先是施工設(shè)計時，外防腐層選擇不合理，造成防腐蝕層老化、破損速度較快;其次是施工缺陷，管道施工過程中在接頭、三通等部位缺少防腐蝕層，在鋪設(shè)過程中，劃傷、破壞管道防腐蝕層，管體埋藏較淺，導(dǎo)致防腐蝕層長期暴露，在物理化學(xué)條件下破損;再次，人為破壞造成管道防腐蝕層受損，管道沿線道路、溝渠工程開挖造成埋地管線防腐蝕層破損，油氣盜竊行為造成的管道破損等。

4天然氣長輸管道防腐對策研究

4.1使用管道防腐蝕涂層新技術(shù)

（1）熱噴涂防腐蝕技術(shù)。該防腐蝕技術(shù)主要是在管道金屬表面噴涂鋁、鋅等形成防護(hù)四涂層，鋁涂層能夠在金屬表面形成致密的金屬氧化膜，能夠有效的隔離腐蝕介質(zhì)。鋅涂層附著在管道金屬表面能夠作為犧牲陽極材料，對金屬表面形成保護(hù)。熱噴涂技術(shù)在天然氣管道防腐方面應(yīng)用效果較好，尤其對輸送介質(zhì)中富含H2S和CO2等酸性氣體的管道能夠有效防護(hù)。

（2）雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐技術(shù)。該技術(shù)在管道金屬表面先噴涂一層熔結(jié)環(huán)氧粉末作為底涂層，然后以改性熔結(jié)環(huán)氧粉末作為外防護(hù)層，采用雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末，提高防腐層的機(jī)械強(qiáng)度，使得防腐蝕層耐高溫、抗沖擊能力大大增強(qiáng)，同時保持了金屬管道陰極保護(hù)功能，不會對陰極保護(hù)產(chǎn)生屏蔽效果。

（3）噴涂聚脲彈性體技術(shù)。聚脲彈性體材料致密，具有PE和環(huán)氧兩種材料的優(yōu)點，同時材料無接縫，能夠在管道金屬表面形成良好的隔離層，有效阻止外部腐蝕介質(zhì)對管體的破壞。該工藝技術(shù)成本相對較低，涂層環(huán)保，材料理化性能好、經(jīng)久耐用，在天然氣管道防腐方面應(yīng)用越來越廣泛。

4.2陰極保護(hù)技術(shù)

陰極保護(hù)技術(shù)是最常用的管道防腐蝕技術(shù)，根據(jù)提供極化電流的方式，可以分為犧牲陽極保護(hù)技術(shù)和外加陰極電流保護(hù)技術(shù)兩種。（1）犧牲陽極保護(hù)技術(shù)。犧牲陽極保護(hù)技術(shù)是使用一種金屬或者合金與管道金屬形成電偶電池，要求被選用的金屬或合金電位比管道金屬更負(fù)，依靠負(fù)電性金屬溶蝕產(chǎn)生的電流來避免金屬管道出現(xiàn)陰極極化，以達(dá)到保護(hù)管體的效果。（2）外加陰極電流保護(hù)技術(shù)。管道外加陰極電流保護(hù)技術(shù)是使用外部直流電源給管道金屬通以陰極電流，使之陰極極化，從而避免管道金屬受到電化學(xué)腐蝕。外加陰極電流保護(hù)技術(shù)由參比電極、輔助陽極、直流電源等部分組成。

5結(jié)束語

綜上所述，天然氣長輸管道能否平穩(wěn)安全的運行，關(guān)系到人們的生命安全、財產(chǎn)損失和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，所以，加強(qiáng)天然氣長輸管道防腐工作具有非常重要的現(xiàn)實意義。在實際工作中，需要針對管道腐蝕的原因，采取積極有效的措施，延長管道的使用壽命，保證天然氣長輸管道安全平穩(wěn)的運行。

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