長輸天然氣管道內(nèi)腐蝕分析與對策

牛建偉（山西省國新能源發(fā)展集團(tuán)有限公司，靈石縣通義天然氣有限責(zé)任公司， 山西 太原 031300）

長輸天然氣管道內(nèi)腐蝕分析與對策

牛建偉（山西省國新能源發(fā)展集團(tuán)有限公司，靈石縣通義天然氣有限責(zé)任公司， 山西 太原 031300）

內(nèi)腐蝕是影響長輸天然氣管道安全的重要因素之一，內(nèi)腐蝕的隱蔽性較高，危害性較大。本文從內(nèi)腐蝕的類型出發(fā)，對內(nèi)腐蝕的發(fā)生原因進(jìn)行詳細(xì)的分析，提出管道內(nèi)涂層和使用緩蝕劑等常規(guī)預(yù)防方法和加強內(nèi)腐蝕維護(hù)對策，確保長輸天然氣管道安全運行。

長輸天然氣管道；內(nèi)腐蝕；原因分析

內(nèi)腐蝕是指天然氣管道中的水汽與CO2、H2S等酸性氣體共同發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生腐蝕物質(zhì)，使得管壁發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。內(nèi)腐蝕是管道系統(tǒng)嚴(yán)重老化的重要因素之一，其使得管壁厚度減少，從而導(dǎo)致管道強度不斷降低，隨著時間的推移將可能出現(xiàn)泄漏事故。由于內(nèi)腐蝕隱蔽性較強，出現(xiàn)事故時突發(fā)性較大，因此，釀成的后果較為嚴(yán)重。而我國絕大多數(shù)的長輸管道投入使用年限超過20年，管道系統(tǒng)老化性凸顯，已進(jìn)入事故多發(fā)階段。

1　內(nèi)腐蝕發(fā)生的原因分析

（1）二氧化碳濃度的作用 根據(jù)已發(fā)生的內(nèi)腐蝕案例歸納統(tǒng)計結(jié)果顯示，隨著長輸管道的投入年限的不斷增加，因內(nèi)腐蝕造成穿孔而引起管道泄漏或者斷裂的比例不斷增加。這主要是因為隨著氣田的開采的進(jìn)展，特別是到了中后期，天然氣中的H2S、CO2和水汽的含量越來越多，濃度越來越大，從而使得管道的內(nèi)腐蝕加速。由于在干氣管道中的H2S含量一般都非常低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于國家規(guī)定的含量，由H2S和CO2共同存在時的腐蝕產(chǎn)物與溫度、壓力及含量的關(guān)系可知， H2S含量非常低的干氣長輸管道的內(nèi)腐蝕主要以CO2為主，對于H2S的影響基本不考慮。

（2）水汽的作用 根據(jù)腐蝕的機(jī)理可知，水汽是發(fā)生內(nèi)腐蝕的必要條件之一。如果天然氣管道內(nèi)壁出現(xiàn)內(nèi)腐蝕，那么在該處一般都會有水汽的存在。將天然氣處理成干氣后，在長輸管道中輸送過程中，一般較難析出游離水。但在某種溫度和壓力作用下，天然氣具有相當(dāng)?shù)娘柡秃?。因此，?yīng)嚴(yán)把進(jìn)入管道的天然氣的水汽含量關(guān)，預(yù)防管道內(nèi)壁的水分析出。

（3）管道傾角 大部分的長輸天然氣管道的氣體流速＜7m/s，也就是屬于層流性質(zhì)。根據(jù)層流理論可知，腐蝕液體大多數(shù)積聚在管道的底部，一般出現(xiàn)在低洼地段，特別是四季積水變化段，而內(nèi)腐蝕就是出現(xiàn)在這些部分。根據(jù)研究顯示，內(nèi)腐蝕一般分布在管道側(cè)面的八九點或者四五點的位置。因此，在設(shè)計天然氣管道時，應(yīng)根據(jù)設(shè)計的溫度、流量和壓力，對內(nèi)腐蝕進(jìn)行直接評價，推算出某段管道液體積聚的最大傾角，然后應(yīng)確保管道傾角小于該最大傾角。

2　內(nèi)腐蝕的常規(guī)預(yù)防方法

（1）管道內(nèi)涂層 管道內(nèi)涂層是指在管道的內(nèi)壁噴涂上一層涂料，以達(dá)到降低摩擦阻力，增加管壁的光滑度和提高防腐能力的目的。內(nèi)涂層一般分為無機(jī)涂層和有機(jī)涂層兩種。無機(jī)涂層一般有陶瓷類涂層和耐腐蝕金屬涂層，技術(shù)較為先進(jìn)。而有機(jī)涂層因其工藝簡單、成本較低、自動化和涂覆效率較高等特點被廣泛運用。但是有機(jī)涂層的老化速度較快，一般使用年限少于20年。由于管道內(nèi)涂層在輸氣運行中容易老化脫落，甚至?xí)?dǎo)致某些設(shè)備損毀，比如渦輪葉片等。因此，目前已趨于淘汰狀態(tài)。

（2）使用緩蝕劑 緩蝕劑的使用依據(jù)是運用了成膜、吸附和電化學(xué)等理論，認(rèn)為緩蝕劑中所含的原子以化學(xué)鍵形式跟管壁金屬結(jié)合形成一層保護(hù)膜，可以有效地保護(hù)管道。由于緩蝕劑使用較為方便、見效快和成本低等特點，發(fā)展前景較好。目前常用的緩蝕劑有低毒性咪唑啉類、極性基團(tuán)（含氧、氮、磷和硫等原子）和非極性基團(tuán)（含碳和氯原子）。其中低毒性咪唑啉類運用在酸性環(huán)境中的緩蝕效果較為明顯。但是緩蝕劑本身對環(huán)境有一定的危害，對天然氣也有一定的影響。因此，應(yīng)根據(jù)具體情況對緩蝕劑進(jìn)行選用。

3　內(nèi)腐蝕的對策

首先，應(yīng)盡快完善我國天然氣長輸管道內(nèi)腐蝕監(jiān)測、調(diào)查、管理、評估和應(yīng)急處理等機(jī)制，對內(nèi)腐蝕問題引起重視，加強內(nèi)腐蝕的維護(hù)和管理；其次，應(yīng)積極地學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)的內(nèi)腐蝕標(biāo)準(zhǔn)化管理機(jī)制，根據(jù)自身環(huán)境和國情，研究出適合現(xiàn)狀的內(nèi)腐蝕管理辦法與標(biāo)準(zhǔn)，并落實到位；再次，應(yīng)成立專門的預(yù)防腐蝕機(jī)構(gòu)，對內(nèi)腐蝕的情況進(jìn)行收集和分析，建立相關(guān)的防護(hù)數(shù)據(jù)庫，有效地保證天然氣氣質(zhì)不受破壞。定期地對管線清理出來的固體和液體進(jìn)行檢驗，采取合理的評價方法對管道的風(fēng)險系數(shù)較高的部位進(jìn)行有效的處理。最后，應(yīng)加快天然氣長輸管道安全的立法的進(jìn)程，完善天然氣管道內(nèi)腐蝕的維護(hù)、運行、管理及評價辦法，完善內(nèi)腐蝕減緩控制機(jī)制，確保天然氣管道安全。

4　結(jié)語

綜上所述，內(nèi)腐蝕發(fā)生的原因是多方面的，不僅包括水汽的作用、二氧化碳的濃度控制和管道傾角的設(shè)計等因素，還包括腐蝕檢測、防腐技術(shù)措施和防腐管理等環(huán)節(jié)。因此，只有將防腐蝕的工作真正地落實到生產(chǎn)經(jīng)營管理整個生命周期中，才能將管道內(nèi)腐蝕事故出現(xiàn)的概率降到最低。

［1］常宏崗，羅勤，陳賡良，等.天然氣氣質(zhì)管理與能量計量［M］.石油工業(yè)出版社，2008.

［2］郭秋月，劉磊，郭新鋒.天然氣管道內(nèi)腐蝕直接評價方法原理與范例［J］.焊管，2011，（03）.

牛建偉（1983- ），男，山西省原平市人，2007年畢業(yè)于中國石油大學(xué)油氣儲運工程專業(yè)，主要從事天然氣凈化處理、天然氣長輸管道與城市燃?xì)夤芫€建設(shè)、運行與安全管理工作。