天然氣管道的防腐設(shè)計(jì)與管理

蔡 云

蚌埠新奧燃?xì)庥邢薰?，安?蚌埠 233000

我國(guó)天然氣資源分布不均衡，我國(guó)大量的天然氣主要分布在中西部地區(qū)，而天然氣的主要使用市場(chǎng)則分布在東部地區(qū)，為了有效的解決這一發(fā)展難題，國(guó)家不斷的采取各項(xiàng)措施，以促進(jìn)資源的平衡利用和發(fā)展，西氣東輸工程就是我國(guó)政策的一個(gè)重要表現(xiàn)點(diǎn)。西氣東輸是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工程，它涉及的內(nèi)容很多，需要對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)分析和處理，其中管道的腐蝕問(wèn)題一直是一項(xiàng)值得關(guān)注和探討的熱點(diǎn)話(huà)題，它是導(dǎo)致管道穿孔泄露的重要原因。實(shí)踐證明，對(duì)于管道的內(nèi)壁如果采取有效的措施，腐蝕破壞的程度是可以大大降低的，這對(duì)于新時(shí)期的發(fā)展是非常重要的。

1 國(guó)內(nèi)外輸氣管道內(nèi)涂層的應(yīng)用情況

在20世紀(jì)50年代初期，作為輸送非腐蝕性天然氣的干線(xiàn)運(yùn)輸管道就已經(jīng)開(kāi)始使用了內(nèi)涂層，內(nèi)涂層技術(shù)的使用使得運(yùn)輸效果大大提升，管道使用壽命大大提高，受到了人們的普遍歡迎。在1959年首次發(fā)表了分析內(nèi)涂層大口徑管道改善流動(dòng)增加輸量的理論和效果的現(xiàn)場(chǎng)試經(jīng)驗(yàn)性報(bào)告，這使得內(nèi)涂層的技術(shù)進(jìn)一步得到證實(shí)，這為大范圍的使用管道內(nèi)壁涂層提供了基礎(chǔ)。從當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的形勢(shì)來(lái)看，天然氣輸氣管道使用內(nèi)涂層技術(shù)的案例已經(jīng)非常多，如1984～1990年間，英國(guó)北海天然氣管道就采用內(nèi)涂層技術(shù)，成功的將1746km里程的天然氣管道使用了內(nèi)涂層技術(shù)，使得運(yùn)輸效果得到大幅度提升，社會(huì)開(kāi)始大范圍的關(guān)注內(nèi)涂層技術(shù)。

我國(guó)是一個(gè)資源分布不均衡的國(guó)家，東部資源較西部資源相比，相對(duì)匱乏，因此，合理開(kāi)發(fā)利用西部資源對(duì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展是非常有意義的。四川盆地蘊(yùn)藏著豐富的天然氣資源，但其中大部分是含硫化氫、二氯化碳的酸性天然氣。我國(guó)從上世紀(jì)七八十年代開(kāi)發(fā)大規(guī)模利用天然氣發(fā)展，從開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的幾十年來(lái)看，因天然氣腐蝕問(wèn)題帶來(lái)的管道爆破事故高達(dá)數(shù)十起，這嚴(yán)重危害著人們的身體健康和生命安全。為了有效的控制腐蝕，我國(guó)各級(jí)政府和各級(jí)單位做了大量的工作和努力，通過(guò)采用內(nèi)壁涂層技術(shù)，取得了非常重要的效果。

2 燃?xì)夤艿拦に囋O(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題

燃?xì)夤艿赖墓に囋O(shè)計(jì)對(duì)于天然氣的運(yùn)輸具有非常重要的意義，設(shè)計(jì)的好壞直接決定著運(yùn)輸?shù)哪芰妥饔谩Ｔ谔烊粴夤艿啦捎脙?nèi)壁覆蓋層后不但可以減少內(nèi)腐蝕，而且還可以有效的降低管道內(nèi)的壁粗糙度，減少運(yùn)輸過(guò)程中所帶來(lái)的阻力，有效提高天然氣運(yùn)輸能力。隨著西氣東輸工程的穩(wěn)步推進(jìn)，對(duì)于天然氣長(zhǎng)輸管道是否采用內(nèi)壁覆蓋層的問(wèn)題，已經(jīng)引起了各方面的普遍關(guān)注和討論。

管道內(nèi)壁的粗糙度，是造成天然氣運(yùn)輸能力減少的主要因素，如果降低管道內(nèi)壁的粗糙度，將會(huì)有效的降低摩阻，增強(qiáng)天然氣的輸氣量。天然氣流量可以在原先的基礎(chǔ)上提高12%～20%，這將會(huì)大大提高其運(yùn)輸能力，促進(jìn)社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，當(dāng)鋼管內(nèi)壁采用環(huán)氧或稀酸樹(shù)脂覆蓋層時(shí)，鋼管內(nèi)壁粗糙相對(duì)于新鋼管可以減少60%以上，這對(duì)于解決天然氣運(yùn)輸量過(guò)小是非常有意義的。

同時(shí)，不僅要考慮內(nèi)壁的粗糙度問(wèn)題，還要相應(yīng)的考慮到管輸能力、壓力問(wèn)題和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。天然氣輸氣管道采用內(nèi)涂層后，鋼管內(nèi)壁的粗糙程度將會(huì)減小，同時(shí)水力摩阻系數(shù)也會(huì)隨之減少，天然氣輸氣管道輸流量與水力摩阻系數(shù)之間有著非常密切的聯(lián)系，他們相互影響，管道運(yùn)輸能力將會(huì)隨著水力摩阻系數(shù)的減小而增大，這樣就必須要減少摩阻系數(shù)，以便更好的提高管道運(yùn)輸能力；如果在輸氣量和終點(diǎn)壓力不變的情況下，管道的起點(diǎn)壓力將會(huì)隨著水力摩阻系數(shù)的降低而降低，由于起點(diǎn)壓力的降低，首站的壓縮機(jī)功率也將會(huì)相應(yīng)的減少，這樣可以使增壓站的站間距相應(yīng)的延長(zhǎng)，從而有效的減少增壓站的個(gè)數(shù)，節(jié)約管道運(yùn)輸成本；減少流動(dòng)阻力雖然是內(nèi)涂層的一個(gè)基本功能，但卻不是其全部的功能，如果我們僅從工藝的角度計(jì)算出摩阻系數(shù)的縮減率，作為內(nèi)涂層的選用依據(jù)，這顯然是不充分的。另外，采用內(nèi)涂層的管道需要增加的資金投入也是一個(gè)決定性的因素，要通過(guò)各類(lèi)實(shí)例研究和分析，借鑒國(guó)內(nèi)外類(lèi)似工程的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)管道工程的經(jīng)濟(jì)效益做出綜合評(píng)價(jià)。

3 管道內(nèi)涂層的優(yōu)點(diǎn)和作用

3.1 管道內(nèi)壁涂層的優(yōu)點(diǎn)

對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行涂層管理，可以有效的延長(zhǎng)管道的使用壽命，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供方便?？傮w來(lái)說(shuō)，干線(xiàn)輸氣管道使有內(nèi)涂層具有以下優(yōu)點(diǎn)：

一是能夠有效的改善流動(dòng)性能。在天然氣管道運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，天然氣流量直接決定著能否為城市發(fā)展提供有效的能量補(bǔ)充，如果不對(duì)運(yùn)輸管道內(nèi)壁進(jìn)行涂層，粗糙的內(nèi)壁會(huì)直接影響著天然氣流量的運(yùn)輸效果，不利于天然氣的快速流動(dòng)，通過(guò)將內(nèi)壁進(jìn)行涂層之后，就可以有效的避免這種狀況，使內(nèi)壁變得光滑，增加流動(dòng)速度，提高工程運(yùn)輸效果，為社會(huì)發(fā)展提供強(qiáng)有力的支持；

二是防止施工期間的腐蝕。在運(yùn)輸管道的施工期間，由于長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)輸以及在施工過(guò)程中需要用到焊接、以及地下溫度濕度的影響，這可能會(huì)導(dǎo)致運(yùn)輸管道遭到一定程度的腐蝕，同時(shí)，氣體在運(yùn)輸過(guò)程中，由于天然氣的成分原因，會(huì)對(duì)天然氣內(nèi)壁帶來(lái)一定的腐蝕，長(zhǎng)期使用，會(huì)影響運(yùn)輸管道的使用壽命，影響運(yùn)輸效果。但是通過(guò)將內(nèi)壁進(jìn)行涂層之后，就可以很好的解決這類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生，提高運(yùn)輸能力，在施工期間各種化學(xué)物質(zhì)不會(huì)造成對(duì)管道內(nèi)壁的腐蝕，使工期得以提前；

三是有助于管內(nèi)表面的目視檢查。在進(jìn)行天然氣管道的鋪設(shè)和使用之前，都要對(duì)其進(jìn)行檢查，以保證其質(zhì)量，同時(shí)使用一段時(shí)間之后，也要進(jìn)行定期或不定期的檢查。如果不對(duì)其管道內(nèi)壁進(jìn)行涂層，由于其內(nèi)部粗糙，用肉眼無(wú)法有效的觀(guān)察到里面的情況，而將內(nèi)壁管道進(jìn)行涂層之后，用肉眼都可以有效的檢查，這就提高了工作的效率；

四是減少管道內(nèi)沉淀物。管道內(nèi)的沉淀物一直是影響管道線(xiàn)路鋪設(shè)的一個(gè)重要的難題，由于長(zhǎng)期使用，會(huì)造成管道內(nèi)壁的物質(zhì)脫落，形成一定期沉淀物，管道內(nèi)的沉淀物會(huì)影響天然氣流動(dòng)性能，使運(yùn)輸量受到影響。通過(guò)將天然氣管道內(nèi)壁進(jìn)行涂層之后，可以有效的減少因年久失修造成的沉淀物增加現(xiàn)象，對(duì)于清理管道具有一定的輔助作用，進(jìn)而能夠有效的減少環(huán)境污染。通過(guò)減少管道內(nèi)的沉淀物，就可以減少管道的維修量，延長(zhǎng)管道的使用時(shí)間，對(duì)于各類(lèi)閥門(mén)及管件的使用期限也有一定的推動(dòng)作用。

3.2 管道內(nèi)壁涂層的作用

通過(guò)對(duì)天然氣運(yùn)輸管道進(jìn)行內(nèi)壁涂層，可以有效的減少沉淀物，延長(zhǎng)管道的使用時(shí)間。對(duì)于管道內(nèi)壁涂層而言，最基本的效能就是減少氣體流動(dòng)摩擦阻力，提高管道內(nèi)天然氣運(yùn)輸流量，為管道施工、管道的長(zhǎng)期使用都具有非常重要的作用，但同時(shí)管道內(nèi)壁涂層的其它優(yōu)點(diǎn)也不能忽視，他們也同樣重要。首先是防止管道在儲(chǔ)存期的內(nèi)壁腐蝕，即一般天然氣管道在出廠(chǎng)后不會(huì)立即被投入使用，從出廠(chǎng)到使用要經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的時(shí)間，這幾個(gè)月都是暴露在空氣中的，甚至有可能在露天的環(huán)境中，經(jīng)過(guò)這幾個(gè)月的空氣侵襲，會(huì)使得管道內(nèi)壁絕對(duì)精糙度降低，這樣會(huì)影響到管道的使用壽命，而具有內(nèi)涂層的鋼管則可以達(dá)到長(zhǎng)期儲(chǔ)存的效果，可以使管道內(nèi)壁光滑。其次，借助于內(nèi)涂層的光澤，可以提高管道的檢查速度，快速的發(fā)生缺陷，避免或減少運(yùn)行使用過(guò)程中事故的發(fā)生，這對(duì)于工程質(zhì)量的提高是非常有意義的。

4 內(nèi)涂層涂料和施工作用

內(nèi)涂層作為一項(xiàng)頗具優(yōu)越性的應(yīng)用技術(shù)，它的發(fā)展對(duì)于管道的防腐蝕應(yīng)用具體重要表現(xiàn)，它在設(shè)計(jì)的過(guò)程中鍵在于涂料和涂敷作業(yè)兩個(gè)方面，涂料的性能和涂敷作業(yè)水平是這項(xiàng)技術(shù)推廣應(yīng)用的前提，針對(duì)干線(xiàn)輸氣管道的特點(diǎn)和我國(guó)當(dāng)前發(fā)展的實(shí)際能力，合適的內(nèi)涂層應(yīng)該具備以下發(fā)展特點(diǎn)；即附著力強(qiáng)，能夠有效快速的粘合；柔軔性好，質(zhì)地要柔軟，很好涂抹均勻；耐化學(xué)性強(qiáng)，因?yàn)樵诠艿纼?nèi)壁會(huì)在一定的腐蝕性，使用的內(nèi)涂層要具有一定耐化學(xué)性，只有這樣，才可以更好的滿(mǎn)足發(fā)展需要；機(jī)械性能好，即耐磨性，抗沖擊性要好，能夠抵御很大的壓強(qiáng)；最后，要求內(nèi)涂層的耐熱性要好，這樣在進(jìn)行焊接的過(guò)程中燒損率就會(huì)降低，同時(shí)，溫度增加時(shí)也能夠不發(fā)生化學(xué)性變化，保護(hù)管道內(nèi)壁，防止發(fā)生管道內(nèi)壁腐蝕。

涂料本身的涂敷性能還應(yīng)該盡可能滿(mǎn)足涂敷工藝的要求，例如合適的粘度、流動(dòng)性能等，干線(xiàn)輸氣管道要求盡量干凈，不能出現(xiàn)雜質(zhì)，保證氣質(zhì)的清潔，防止過(guò)濾器堵塞，所以這就要求內(nèi)涂層的附著力一定要強(qiáng)，能夠很好的進(jìn)行粘合，并且能夠長(zhǎng)時(shí)期的保持，不發(fā)生脫離，一旦發(fā)生脫離，將會(huì)使管道內(nèi)的雜質(zhì)增多，影響天然氣的運(yùn)輸。對(duì)于內(nèi)涂層的壓強(qiáng)也有一定的要求，在遇到較高的壓強(qiáng)時(shí)，能夠不變形，不起泡，不脫落；同時(shí)，為避免涂敷施工時(shí)損壞外防腐層，內(nèi)外涂層的施工的先后順序是先內(nèi)后外，內(nèi)涂層必須要在200°以上的高溫下能夠正常工作，而不失去效用，這就要求內(nèi)涂層必須要具有耐高溫的特性。最后，內(nèi)涂層的光滑表面要有足夠的硬度和很好的耐磨性能，能夠經(jīng)的起天然氣的沖刷而不失去效用，這就要求內(nèi)涂層的抗化學(xué)性要比外涂層要高多。關(guān)于涂層的涂敷施工，國(guó)外已經(jīng)進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的試驗(yàn)，并且也取得了較為豐富的經(jīng)驗(yàn)，我們可以充分借鑒。

根據(jù)目前掌握的資料可以充分看出，國(guó)外干線(xiàn)輸氣管道應(yīng)用內(nèi)涂層技術(shù)已經(jīng)非常成熟，在天然氣管道的運(yùn)輸效果等方面做了大量的工作，獲得了許多的經(jīng)濟(jì)效益。內(nèi)涂層技術(shù)不管是在涂料方面還是在涂敷施工作業(yè)技術(shù)都已經(jīng)成熟，可以有效的滿(mǎn)足長(zhǎng)距離、大口徑管道運(yùn)輸?shù)男枰?，因此，在我?guó)開(kāi)展管道內(nèi)壁涂層技術(shù)的條件已經(jīng)具備。當(dāng)前，在當(dāng)前天然氣開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵階段，做好天然氣運(yùn)輸管道的防腐工作至關(guān)重要，要通過(guò)內(nèi)外涂層相結(jié)合的方式，充分吸收借鑒國(guó)外發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)自身發(fā)展實(shí)際，制定出適合我國(guó)發(fā)展的內(nèi)外涂層技術(shù)，保障我國(guó)天然氣的正常運(yùn)輸，為社會(huì)發(fā)展貢獻(xiàn)更多力量。

[1]趙杰.嵌入電子防腐功能的太陽(yáng)能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].全面腐蝕控制，2011(1).

[2]黃澤俊.輸氣管道法蘭連接面的防腐蝕技術(shù)[J].石油化工腐蝕與防護(hù)，2010(5).

[3]孫海.某天然氣壓氣站管道防腐緩蝕劑注入系統(tǒng)的設(shè)置[J].石油與天然氣化工，2010(6).