浅谈长输天然气管道保护方法

浅谈长输天然气管道保护方法

赵良波

（四川省成都市610000）

摘要：天然气是我国能源的重要组成部分，油田采出天然气需要通过站间管网进行输送，由于运行时间、土壤腐蚀、含有硫化物等，造成管道腐蚀，存在安全隐患。本文从长输天然气管道腐蚀与防护技术入手，开展深入研究。长输天然气管道腐蚀因素分析，并提出防腐措施。

关键词：长输天然气管道；腐蚀因素；涂层；防腐技术

随着石油和天然气行业规模的不断增长，市场需求的增加，世界各地的新兴市场需要能源，经济发展与能源供应密不可分，城市化程度的提高，天然气、水和其他介质输送管道的作用增加，天然气管道防腐措施是保证管网正常运行的重要辅助措施。管道腐蚀是一个日常问题，在运行过程中会发生，并导致管道使用寿命缩短，因为管道和环境之间的物理和化学相互作用导致金属性质发生变化，从而导致管道、环境或其所属系统发生变化。管道防腐技术是一种保护技术，能够持续延长使用寿命，使其能够执行任务。主要目的是调查在环境中和不同使用条件下对金属管道造成腐蚀损坏的因素，以及防止此类损坏的方法。它涵盖了非常广泛的学科，需要所有人的合作，但也需要通过所有可能的手段不断改进思想和意识，以实现目的，需要涉及非常多的学科，这是该学科的一个有抱负的序言。因此，为了防止腐蚀的发生，必须从各个方面着手，从根本上解决问题。有必要尽一切努力审查和提出各种防腐技术，从根本上解决问题，这将是一项非常重要的任务，需要大量的资源，也是修复褶皱和推进预防策略的基本技术保障，在各条战线发生事故之前。

1长输天然气管道腐蚀因素分析

1.1介质因素

天然气介质中的游离水和酸是管道腐蚀的主要原因。酸主要是二氧化碳和硫化氢。在流体输送过程中，当流体温度降低时，流体中包含的水逐渐降低，流体输送游离水，游离水逐渐积聚在管道的下部区域。同时，碳酸是最弱的酸之一。如果我们比较弱酸和强酸，我们发现当金属被强酸腐蚀时，产生的腐蚀产物膜相对致密，因此可以为管道金属提供一些保护，而弱酸也会产生腐蚀产物膜，但其密度相对较低，不能为管道金属提供足够的保护。弱酸对管道金属相对危险。至于硫化氢，气体介质中的硫化氢毒性更大，导致腐蚀行为，可分为两大类。首先，溶解在开放水中的硫化氢会导致管道的化学腐蚀。在存在硫化氢和二氧化碳的情况下，腐蚀行为是协同的，并导致金属腐蚀速率显著增加。其次，硫化氢的存在会导致管道焊接接头处的氢脆化，从而显著降低管道金属的强度。此外，管道在相对较高的温度下开始，化学反应与温度密切相关。当温度逐渐升高时，化学反应速率也增加，因此，管道开始时的腐蚀速率相对较快。

1.2土壤化学因素

土壤中含有多种化学品，尽管我们的大多数管道都有外部防腐保护，但外壁的腐蚀率将不可避免地增加，因为防腐保护很容易损坏，金属铅和化学品之间会直接接触。另一方面，中国的一些管道防腐保护相对较差，长时间运行后，防腐和管道主体彼此分离，导致土壤中的水分和化学物质进入管道主体和防腐之间，这是管道易受外部腐蚀问题影响的主要原因。土壤中化学物质的含量是复杂的，不同类型区域的化学物质性质和含量差异很大。因此，中国不同地区管道的土壤腐蚀问题可能在一定程度上有所不同，提高防腐层的有效性是防止管道严重外部腐蚀问题的重要措施。

1.3电化学因素

由于我们的管道穿越的区域相对较多，因此不可避免地会在管道段的某些点处与电气化设施交叉或平行，电气化装置将在运行过程中产生大量分散电流，并逐渐沉入地下。然而，如果电气化装置产生的分散电流密度相对较高，并且由于管道金属对分散电流的吸引力，大量分散电流积聚在管道金属位置，那么，毕竟，管道将遭受严重的电化学腐蚀问题。在长距离管道的情况下，不同区域的土壤电位也存在一些变化，因此在管道的不同位置容易形成初级电池，从而导致管道中的严重电化学腐蚀行为。电化学和化学腐蚀速率的比较表明，电化学腐蚀相对较快。可以看出，这种腐蚀行为对管道的损害相对较大。

2长输天然气管道腐蚀防护措施研究

2.1长输天然气管道外腐蚀防护技术研究

2.1.1防腐涂层

防腐涂层的作用得到了很好的解释，它是一种绝缘效果，即通过各种措施对金属管道进行绝缘，使其不与地面腐蚀环境接触，通过这种绝缘效果，避免周围或一定程度的腐蚀，天然气管道和土壤腐蚀环境中接触的直接反应引起的腐蚀，对管道也起着保护作用，是天然气管道的腐蚀防护，虽然涂层的另一个重要作用是支撑，用外行的话来说，它的存在是，可以使用阴极保护措施来隔离电子绝缘的影响，使用这种措施也可以隔离。由于防腐涂层受到复杂多样的地形和土壤环境入侵，薄弱环节是防腐，因此防腐涂层要求严格，必须具备以下性能：

首先，附着力必须良好，尤其是含铁物质，附着力必须好，首先，需要良好的湿膜附着力；

耐介质渗透性必须特别好，成膜后，涂层对水和氧气等腐蚀因素的渗透性可以起到很好的屏蔽作用，因为它们的抗腐蚀性可以很好；

耐腐蚀性也必须优异，对于大气、水、酸、碱、盐、其他溶剂等腐蚀介质，可以在耐腐蚀性中发挥良好作用，而无需担心上述材料的侵蚀。

优异的物理和机械性能，具有低收缩、合理的硬度、韧性、耐磨性、耐温性等，具有良好的弹性和变形性，能够承受管道在地面的蠕变，钢管热膨胀和收缩，不会发生移动剥落；

能承受恶劣条件对管道涂层的影响，如地质变化、蠕变、高负荷、外部冲击等，正常装卸、储存和安装作业可能造成损坏，在管沟填充后仍具有良好的完整性；

2.1.2阴极保护

牺牲阳极工艺。保护受害者阳极的方法使用腐蚀电位低于待保护金属腐蚀电位的金属或合金，使得后者和金属由电偶极子电池保护，这允许金属或合金的低电位继续溶解，溶解将转化为电流，并且流向金属阴极的电流将受到保护，由于系统中用作阳极的金属或合金的低电位，金属将受到保护（例如阴极），并且在形成系统之后。阳极将因腐蚀而持续消耗，因此术语“牺牲阳极”。

外部电流阴极保护。外部电流阴极保护是通过在管道中使用外部直流放电来释放电子流到受保护金属的阴极来实现的，该阴极被极化，使受保护金属成为无腐蚀体，该方法用作外部电流阴极防护。主要部件为辅助阳极、参比电极、直流电源和连接电路。

牺牲阳极法和施加电流阴极保护法由于其不同的性质而具有不同的特性，因此具有不同的应用环境，主要是由于介质的电阻系数、电源的环境容量、不同金属所需的保护电流强度，以确定应用类型。也可以通过操作过程在先前的环境、寿命需求、布局形式等过程中进行改变，以确定工艺使用的一般情况，有电源，平均电阻非常高，所需的保护电流非常高，并且环境条件发生变化，对管道系统寿命长的需求，特别是长传输线，应优先于所应用的阴极电流保护方法，如果上述条件不那么严格，则选择牺牲阳极保护。因此，天然气管道更适合阴极防腐。

2.1.3联合防护

出于以下原因，牺牲阳极阴极保护和强制电流阴极保护的组合对于获得良好结果是必要的。

成都管道与外界隔离是阴极保护系统建设的重要关键要求，防腐涂层的使用减少了阴极保护所需的电流，同时提高了电流分散能力。

管道防腐层的断裂点是不可避免的，因为实施阴极保护，腐蚀穿孔是不可避免的。阴极保护可以防止涂层孔隙损坏和暴露金属的发生。

防腐涂层为地下金属管道外部提供全面保护，主要防止均匀腐蚀，而阴极保护主要是点状的，保护防腐涂层剥落的区域。

很难预测管道金属涂层的损坏位置，这使得很难及时恢复防腐涂层。因此，阴极保护应适用于整个管道，采用双重保护措施，即防腐涂层和阴极保护，以延长保护时间，有效实施管道保护。

2.2天然气管道内腐蚀防护技术研究

2.2.1净化气源

天然气的净化通常通过多种工艺措施在源头进行，包括去除硫化物、干燥气体等。完成上述工艺措施后，对天然气的相关参数进行检查，并与相关国家标准进行比较，以满足外输的指标要求，然后通过天然气管道输送。

2.2.2涂层防护

金属管道内壁涂层可减少腐蚀影响，改善内壁平滑度，减少管道清洁次数。目前，中国已开发出环氧树脂基静电粉末涂层技术和金属管道内表面成套设备。就应用原理而言，涂层旨在通过三种方式隔离或消除金属表面的电化学或化学反应来提高金属的耐腐蚀性。

屏蔽效果：许多涂层对酸性物质的反应非常缓慢，不受酸性物质的影响，起到保护作用，对碱性物质也具有这些特性，在盐的存在下也会表现出化学惰性，与介电常数相关，其值非常可观，从而使腐蚀电路不能被组装，从而使金属表面可以涂覆有与金属表面接触隔离的漆膜腐蚀环境，这是一种屏蔽形式。然而，应注意的是，用于涂层的聚合物的特性之一是其穿透空气的能力，这与涂层的结构有关。

电化学保护：用电位比铁低的金属（如锌）作为填料的油漆，将成为阴极保护的受害阳极，而锌大气腐蚀产物碱锌碳酸盐更稳定，并在期末起到封闭、堵塞间隙的作用。

2.2.3投加缓蚀剂

缓蚀剂的保护是在腐蚀情况下，通过添加少量的过程可以抑制或减缓金属腐蚀的速度，以防止金属腐蚀的方式发生。缓蚀剂用于防腐，因为它们易于处理，投资低，见效快，因此天然气管道防腐的机会很大。在缓蚀机制中，缓蚀剂被缓蚀剂分子物理或化学吸附在极性基团上，从而缓蚀剂吸附在金属表面。以这种方式，一方面，电荷状态和金属表面界面性质的转变使金属表面的能量状态稳定，从而在一定程度上提高侵蚀反应的活化能，同时增加活化能，从而减缓侵蚀速率；同时，吸附在非极性基团上的缓蚀剂可构成金属表面上的疏水保护膜，以及与电荷或材料转移相关的侵蚀反应。该疏水层被阻挡，这可以降低侵蚀率。缓蚀剂的吸附可分为物理吸附和化学吸附。物理吸附由缓蚀剂离子和金属型材电荷之间的静电吸引和范德瓦尔斯力触发，并且这种吸附是快速和可逆的；化学吸附由中性缓蚀剂分子和金属配体之间的键组成，比物理吸附更强且不可逆，但吸附速率较慢。

结  论

总之，为了避免长输天然气管道严重腐蚀事故的发生，有必要对导致管道腐蚀问题的因素进行系统分析，了解各种腐蚀问题的根本原因，对管道通用保护措施进行详细研究，并从各个角度结合使用通用保护措施，以显著降低管道金属腐蚀率，这是确保管道安全运行的重要保护措施。

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作者简介：赵良波，男，1989年出身，2013年毕业于西南石油大学，四川省成都市，身份证号码：511028198911093257，现主要从事长输天然气管道完整性管理工作。