长输天然气管道腐蚀的形成与防腐保护措施探析

长输天然气管道腐蚀的形成与防腐保护措施探析

刘诗琳李泽仁

中国石油天然气股份有限公司管道分公司中俄东线天然气管道工程项目部河北廊坊065000

摘要：由于天然气输气管线长期埋在地下，加上周围复杂的地质环境的影响，很容易导致管道腐蚀问题。严重的管道腐蚀就会造成天然气的泄漏，从而影响到输气安全。因此做好长输管道的防腐保护是关乎天然气企业、人民安全和社会稳定的重要因素，有着非常重大的现实意义。

关键词：天然气；长输管道；防腐；技术

引言

目前，管道运输是我国天然气运输的主要方式，确保输气管道安全是天然气行业发展不容忽视的重点。当前，天然气管道腐蚀问题日益突出，严重影响了输气安全。基于此，本文着重分析了天然气长输管道腐蚀的成因，并提出了长输管道防腐保护对策，旨在确保天然气长输管道的安全，进而促进天然气企业经济效益的提高及行业的可持续发展。

1长输天然气管道腐蚀类型

1.1长输天然气管道外腐蚀

①大气腐蚀。当长输天然气管道置于大气环境中时，其表面通常会形成一层极薄的不易看见的水膜。当这层水膜达到20~30个分子厚度时，它就变成电化学腐蚀所需要的电解液膜。如果天然气管道表面只是处于纯净的水膜中，一般不足以造成强烈的电化学腐蚀，而大气环境下形成的水膜往往含有水溶性的盐类及溶入的腐蚀性气体。因此架空敷设在潮湿环境中的天然气管道表面极易发生大气腐蚀。②土壤腐蚀。土壤颗粒间布满空气、水和各种盐类，使它具有电解质的特征。金属管道在土壤电解质溶液中构成多种腐蚀电池。一类是由于钢管表面状态的差异形成的微腐蚀电池，钢管表面条件效应产生的腐蚀。另一类是由于土壤腐蚀介质的差异形成的宏观腐蚀电池。假如管道各段落所处土壤透气性不同，土壤中氧的浓度也就不同，从而使腐蚀电池发育，腐蚀电池两极间的距离可达数公里。土壤腐蚀性常用土壤电阻率来表示，电阻率越小的土壤腐蚀性越强。③微生物腐蚀。微生物腐蚀是指由微生物引起的腐蚀或受微生物影响所引起的腐蚀，是一种电化学腐蚀。埋地的长输天然气管道或架空的管道和微生物有着是十分亲密的接触，每年长输天然气管道由于微生物腐蚀造成的经济损失是是巨大的，因此对微生物腐蚀的防治的研究非常重要。④海水腐蚀。海水腐蚀是构件在海洋环境中发生的腐蚀，海洋环境是一种复杂的腐蚀环境。在这种环境中，海水本身是一种强的腐蚀介质，同时波浪、潮流又对金属构件产生低频往复应力和冲击，加上海洋微生物、附着生物及它们的代谢产物等都对腐蚀过程产生直接或间接的加速作用。

1.2长输天然气管道内腐蚀

天然气管道在运行过程中内壁与输送介质常年直接接触，输送介质中除了被输送的天然气外，通常还含有硫化氢、二氧化碳、溶解氧及水合物等杂质，随着输送温度、压力、流速的变化，由于这些杂质的存在，会对长输天然气管道内壁造成严重的腐蚀。主要原因：①长输天然气管道具有输量大、输送距离长等特点，需要高温高压的输送环境，而高温高压的环境会激发酸性气体的运动能力和活性，从而加剧了与天然气管道内壁金属的腐蚀速率；②天然气管道在输送介质的过程中会出现自由液相，管内一般会形成气、固、液三相共存的状态，随着三相混流物冲刷和腐蚀共同作用，会加深对管壁的腐蚀，尤其是在弯头处管壁因腐蚀变薄，容易形成气体泄露事故；③化学腐蚀和电化学腐蚀，当管道内含有水及硫化氢、二氧化碳等杂质时，达到一定条件，这些杂质就会与金属管道发生化学腐蚀或电化学腐蚀，从而加快了天然气管道内壁腐蚀。

2天然气长输管道腐蚀保护对策

2.1采用物理方法实现对天然气长输管道防腐保护

所谓物理保护法就是采用涂层的方法，主要包括以下几个方面的内容：一是对钢管内表面进行预处理。管道内部需要进行预处理，以去掉油污、介质污染物、尘垢、水分和锈物，从而提升管道的腐蚀性。另外，内表面的处理也是为了保证涂层的质量，当杂志清除的不彻底时，会引起起泡、结块，使得涂层的粘结力下降，导致涂层失效。二是严格控制土层材料的质量。当前市场上可供选择的涂层材料的类型很多，性能指标也各不相同，但防腐涂层并未有统一的技术标准规定，因而在选择涂料时要结合天然气管道工程的实际特点，天然气成分、温度等合理选择。三是讲究涂装工艺。涂装工艺讲非常注重各道工序的量惯性，当前涂装的方法主要有两种分别是手工涂装与机械涂装。二者相比较而言，对手工涂装有着更高的要求，因为在进行手工涂装是，稍有一丝马虎或者时间没有掌控好就需要进行二次涂装，这样涂装就达不到理想的效果。此外，还要要保证每一道涂料表面平整、清洁，不得留有任何杂质。因此笔者建议采用机械涂装的方法。四是内涂层补口。在长输管道安装、维护过程中，内涂层补口是防治管道腐蚀、确保输气安全的重要措施，因为长输管道的连接处是管道维护管理的薄弱环节，也是重点环节。内涂层补口主要是通过焊接补口技术实现的。

2.2采用化学的方法实现对天然气长输管道的防腐保护

主要包括以下三种：一是电化学保护法。金属在电解质溶液中，由于金属本身存在电化学不均匀性或外界环境的不均匀性，都会形成腐蚀原电池。在原电池的阳极区发生腐蚀，不断输出电子，同时金属离子溶入电解液中。阴极区发生阴极反应，在阴极表面上析出氢气或接受正离子的沉积。如果给属通以阴极电流，整个腐蚀原电池体系的电位将向负的方向便宜，是阴极极化，直阳极区金属的电子释放，从而防止腐蚀。道阴极防护就是利用外加的牺牲阳极或外加电流，消除管道在土壤中腐蚀原电池的阳极区，使管道成为其中阴极区，从而受到保护。二是外加电流阴极保护法。该方法主要是通过外部直流电源线金属管道施加阴极保护电流实现的。其中，辅助阳极、参比电极、直流电源以及相关连线是构成外加阴极电流的主要成分。工作原理是通过外的电路加将电子输送到金属中去，减缓金属氧化反应，从而达到降低腐蚀速度的目的。该方法主要优势在于适用范围大。缺点在于一次性投入，成本费用高，不能脱离外部电源以此维护难度大。三是牺牲阳极保护法。牺牲阳极因此保护法的主要原理在于，通过加入比输气管道主要成分化学性质更加活泼的金属物质与被保护体组成一个电偶电池，将化学性质活泼的金属物质作为阳极，通过加速自身的腐蚀来实现对阴极的保护。该方法的主要优势体现在电流效率高、输出电流均匀、无污染、价格便宜、来源广泛。缺点在于对防腐涂层质量有着较高的要求，金属物质需要定期更换，受其他电流的干扰比较严重。此外，其电流的大小是固定不可调的。上述保护方法各有各自的优势和使用范围，具体的方法选择要结合管道的防腐要求、供电情况、介质电阻率工艺、结构来确定。一般而言，如果电源介质的电阻率较小、被保护的电流不大可以采用牺牲阳极保护，相反条件下则宜采用外加电流阴极保护。就长输天然气管道而言，更适合采用外加电流阴极保护。

结语

天然气企业应高度重视管道的腐蚀问题，全面分析造成管道腐蚀的原因，并组织相关技术人员采取积极有效地措施来防治管道腐蚀问题，确保输气安全。

参考文献：

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