刍议天然气管道防腐蚀的方法

刍议天然气管道防腐蚀的方法

姚 康

身份证号码： 32118119851026****

摘要：天然气泄漏事故会造成巨大的经济损失，甚至是人员伤亡，20世纪中后期，天然气防腐技术已经有了一定突破，各种防腐材料被应用于防腐中，比如石蜡、石油沥青等。随着技术的发展及产品的创新，目前，在天然气管道防腐中应用的材料性能更好、价格也更加低廉、防腐效果也有所提升，这些都在最大限度推动管道防腐技术的发展与进步。

关键词：天然气管道；腐蚀因素；防腐蚀方法

1导言

我国是一个人口大国，每天对各种能源的需求巨大，尤其是燃气资源，每天需要耗损巨大。天然气作为城市居民生活的必需品，每天的正常供应是保障人民生活质量的基础，因此本文对加强天然气管道防腐及运输风险措施管理具有相当重要的现实意义。

2天然气管道腐蚀原因

2.1内腐蚀

天然气本身不具有腐蚀性。当管道输送的天然气中含有水汽和CO₂、H₂S等杂质时，在特定的情况下，水汽会变成液态，杂质气体会溶解在液态水中，进而腐蚀管道内壁。管道的内腐蚀方式主要有点腐蚀、坑腐蚀、应力腐蚀等形式。

2.2外壁腐蚀

2.2.1土壤腐蚀

土壤腐蚀是因为土壤中存在大量的水分以及能进行导电的离子存在，使土壤中具有电解质的特征，另外由于受到外界漏电的影响，导致土壤中先许电流通过金属管道，造成对金属的电解作用，电解电池的阳极是容易遭受腐蚀的部位，土壤中含有大量微生细菌，细菌对金属产生的腐蚀称为生物腐蚀，因为土壤富含氧气，同时运输管道处于阴冷潮湿的环境中，这种条件对于微生物的生长繁殖十分有利，微生物通过活动会生成硫元素，而硫元素极其容易与土壤中的氧气发生反应，形成硫酸，进而腐蚀接触到的金属；另外，微生物进行活动时，可能会在含硫酸盐的土壤上，生成硫酸盐还原菌，这种细菌会在催化作用下，加剧对管道外壁的腐蚀。细菌本身是不具备腐蚀能力的。例如，细菌在生命活动过程中进行新陈代谢时，会产出硫酸与硫化物，具有很强的腐蚀性，并且生物活动的过程中，还会出现电极反应，进行腐蚀，生物活动还可以改变管道外壁外界环境来破坏其表面防腐蚀涂层。

2.2.2大气腐蚀

大气腐蚀管道外壁的主要原因是，当大气中水汽浓度达到一定高度时，会腐蚀管道外壁，并且大气中还含有一定的酸性物质，当其与管道外壁上的水进行融合，会产生硫酸或者硝酸，对管壁造成化学腐蚀，大大加快水汽腐蚀的速度。另一种腐蚀现象是可见液膜下的大气腐蚀。

2.3水腐蚀

水在特定的情况下会对金属设备和管道产生严重的腐蚀，尤其是酸性水，其含有大量的氢化物，最常见的腐蚀物质是水中有溶解的氧气、二氧化碳以及硫化氢等气体。

3天然气管道的防腐防护方法

3.1保护极化电流

可以通过牺牲阳极的途径来实现防止钢管腐蚀的目的。这种方法的优点是不依赖直流电源，在无电区域或者偏远地区也能够投入使用，其不具备较高的电压驱动力且形成的电流较小，所以其使用范围具有一定的局限性，同时对于周围金属设施也不会造成较大的干扰。虽然其具有较多的阳极，但其电流分布均匀，因为阳极具有较高的重量，在一定程度上导致结构重量变大。该技术不需要过多的资金投入，因为操作简单，所以也不需要专人管理。除此以外，一些条件优越的地区还可以使用外加电流保护法来防止腐蚀，将外部直流电源的负极直接连接在运输管道上，将其正极与辅助阳极相连。这种方式依赖于外部直流电源，同时拥有较强的电流保护，但有可能出现过度保护的情况，干扰周围设备的正常工作。因为其并不具备较多的阳极，所以也就没有较高的系统重量。该种方法可以长时间投入使用，由于阳极数量不多，保护电流不能均匀分布，一旦所处环境情况恶劣，有极大可能发生损坏，因为技术较为复杂，所以需要投入较多的成本。

3.2牺牲阳极的阴极保护措施

该保护措施的原理是通过在天然气管道的外壁通过一定的方式方法来增加一种其金属活跃性质高于管道金属的金属材料作为保护措施，这样可以通过管道金属、管道以及水蒸气等电解质共同组成一个原电池，在这个闭合电路中，其中阳极是活跃金属，阴极是天然气长输管道，阳极的活跃金属会被持续腐蚀，并且天然气的长输管道会被保护，长输管道在进行保护的同时，需要考虑长输管道的长度、管壁厚度以及所处环境情况等因素，共同确定活跃金属的位置以及用量。

3.3涂防腐涂层

刚开采出来的天然气中含有许多酸性物质和水分，在天然气的运输过程中这些物质会对运输管道产生腐蚀，为了减少运输过程中管道腐蚀情况的产生，降低运输成本，可以从气源地开始开展天然气净化工作，对刚开采的天然气采取脱水、脱硫处理。除了对天然气进行处理以外，还可以对管道进行防腐蚀处理，通过在管道内壁涂抹防护液体来减少腐蚀和阻力，国内已经开发出相应的设备和技术来完成此项工作。通过分析目前国内现状，可以发现大部分的天然气企业都使用涂抹防腐涂层来达到防腐蚀的目的，所以以下会针对防腐涂层进行分析。对防腐涂料实际应用过程中会发现，一种涂层无法同时实现防腐蚀、防护金属及美观大气等多种目标，为了兼顾这些功能，企业往往会使用多种不同功效的涂料来进行叠加涂抹，优化整体效果。一般来说，面漆、底漆和中部漆都要进行一次或者多次涂抹，但是在涂料具备较好防固性的情况下，可以只涂抹一次，这样在节约成本的同时也能收获较好效果[3]。防腐涂层的选择一定要慎重，需要根据实际情况从多方面进行考虑，需要将涂料涂抹在管道内壁，所以在材料的选择上要求其可以保证天然气顺利地运输，并且对涂层缺陷有较好的补充作用，为了避免在搬运过程中发生脱落，需要涂料具备较强的附着力，为了响应绿色环保的号召，应该尽量选择无污染的涂料，同时涂层还应该具备较强的绝缘性与隔水屏障性等特点。我国市场上最常见的防腐涂层多为煤焦油磁漆，因其具备较好的绝缘性与吸水性，同时还可以防止细菌侵蚀与植物根茎穿透，而且在价格优惠在市场上具有较大的流通量，所以被广泛应用。但是这种材料不具备较高的机械强度，也无法适应较大的温差，一旦温度过低涂层就会变薄且增加脆性，而且在施工时其散发的气体会对大气造成污染。PE二层结构在具有较高的绝缘性和机械强度的同时还拥有较低的吸水性，所以其可以防止磨损和细菌腐蚀，但是该结构无法在阳光下长时间裸露，不然就会发生老化现象，同时该结构并不具备较强的抗阴极剥离性能和钢化建筑物表面附着性。PE三层结构将环氧粉末与高密度聚乙烯的优势进行结合，使其具备较高的机械性能、防腐性能、黏附性能，可以有效抵御外力，但是这样一来在成本上会花费过多的资金。熔结环氧粉末具有较好的绝缘性、附着性及机械能力，可以适应较高的温差、有效防止化学腐蚀，但是该种材料无法抵抗紫外线。在对管道进行防腐涂层涂抹时，一定要细致全面，不能疏忽管道的各个方面，尤其是补口位置。在进行涂层涂覆之前先要对其进行除锈工作，将油污泥土处理干净，对输送管进行喷砂除锈处理，对管口进行升温处理时要保证其受热均匀，使用点温计或感温变色条来监测补口附近的温度，发现温度符合相关标准，热收缩带的工作就可以进行了。在完成所有工作以后，还需要适当检测补口位置，保证该处不存在任何空隙，不会出现气体溢出现象。

结束语

总之，天然气管道防腐工作是一项长期工程，随着天然气的广泛普及，天然气管道防腐工作也必然需要极大的力度。在这样的背景下，全面深入地研究管道防腐技术，能够针对不同的地质环境、周围条件等，灵活选择防腐蚀方法，才能够更好地保障天然气管道完整性、可靠性、安全性。

参考文献：

[1]王晶.天然气长输管道腐蚀机理及防护技术研究[J].全面腐蚀控制,2017,31(12):53-55.

[2]何鑫.天然气管道输送过程中管道防腐的研究及防腐方法[J].全面腐蚀控制,2020,34(04):101-102.

[3]卢闯.浅析天然气管道防腐研究及方法[J].全面腐蚀控制,2020,34(06):89-90.

[4]吴昊夫.城市天然气管道腐蚀的原因及改进措施[J].企业技术开发,2013,32(06):133-134.