天然氣用鋼管的腐蝕與防護(hù)現(xiàn)狀

張璐 漢中市天然氣投資發(fā)展有限公司

天然氣用鋼管的腐蝕與防護(hù)現(xiàn)狀

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隨著城鎮(zhèn)燃?xì)馐袌?chǎng)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦劁摴芊笤O(shè)的數(shù)量與日俱增，研究燃?xì)夤艿栏g因素及防腐處理措施，對(duì)減少天然氣管道泄漏事故的發(fā)生，延長管道的使用壽命具有重要意義。

天然氣 鋼管 腐蝕 防護(hù)

天然氣作為一種高效、便捷、經(jīng)濟(jì)的新型潔凈能源，目前仍主要采用管道進(jìn)行輸送，燃?xì)夤艿赖陌踩椒€(wěn)運(yùn)行不僅關(guān)系到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，也直接影響著人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全，腐蝕作為燃?xì)夤艿朗У闹饕?，已越來越受人們的研究和關(guān)注。

一、城市燃?xì)夤艿拦懿牡倪x取

天然氣管道管材選取的優(yōu)劣直接影響管道工程整體質(zhì)量。燃?xì)夤艿肋x材時(shí)應(yīng)根據(jù)輸送天然氣的氣質(zhì)、設(shè)計(jì)壓力、管徑、管道沿線所經(jīng)區(qū)域及經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，同時(shí)考慮周邊已建管線，確定出滿足工程要求的管材。目前，城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿腊慈細(xì)庠O(shè)計(jì)壓力從高壓到低壓共7級(jí)，高壓及次高壓管道常選用材質(zhì)為X或L系列的直縫或螺旋埋弧焊鋼管，中壓管網(wǎng)可選用焊管，也可采用聚乙烯（PE）管，低壓管道因運(yùn)行壓力低，常采用低壓流體管等。在燃?xì)庥霉苤蠵E管作為一種熱塑性樹脂管材，無需做防腐，但易于老化，而鋼管具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，用量大，多被選用在承壓力高及環(huán)境復(fù)雜地段，但使用年限與鋼管防腐質(zhì)量密切相關(guān)。

二、燃?xì)庥娩摴艿母g原因

鋼制天然氣管道承壓能力強(qiáng)，適合各種地形架設(shè)，但在地質(zhì)環(huán)境中極易出現(xiàn)土壤、雜散電流以及細(xì)菌等作用引起的腐蝕。天然氣管道輸送的主要介質(zhì)是甲烷，但是由于天然氣的品質(zhì)參差不齊，且受凈化條件的限制，天然氣中的H2S、HCN、C02、氧硫化合物及水蒸氣等雜質(zhì)或多或少地存在天然氣中，在天然氣輸送過程中部分雜質(zhì)漸漸沉積到管道底部，易于生成對(duì)管道產(chǎn)生腐蝕的氫硫酸、氫氰酸和碳酸，且在管道表面與電解質(zhì)結(jié)合的界面上發(fā)生電化學(xué)腐蝕。再加上輸氣過程中的壓力波動(dòng)，易于加速鋼管出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕開裂及管壁裂紋擴(kuò)展現(xiàn)象。

三、燃?xì)庥娩摴艿姆栏夹g(shù)措施

1.凈化及排流防護(hù)技術(shù)。防止燃?xì)怃摴軆?nèi)壁腐蝕的根本措施是將天然氣進(jìn)行凈化處理，使其H2S、C02、氧硫化合物或其他腐蝕性化合物的含量盡可能降低。鋼管輸氣過程中，高壓電線、電氣化鐵路等所產(chǎn)生的雜散電流會(huì)導(dǎo)致管道的電流保護(hù)異常，為有效地控制高壓交流輸電系統(tǒng)和交流牽引系統(tǒng)對(duì)埋地鋼制管道的交流干擾腐蝕危害，施工時(shí)需要采取有效的排流措施，一般持續(xù)干擾的防護(hù)措施為固態(tài)去耦合器。

2.涂層防護(hù)技術(shù)。為了防止輸氣管道遭受腐蝕，防腐涂層技術(shù)已廣泛應(yīng)用于埋地天然氣鋼管中。防腐涂層的作用是將具有弱化氧化作用功能的物質(zhì)涂于管道外壁，對(duì)鋼管與土壤環(huán)境進(jìn)行有效隔離，從而避免土壤內(nèi)的腐蝕性介質(zhì)腐蝕管道。目前，用于新建埋地天然氣管道的防腐涂層主要有復(fù)合涂層、環(huán)氧粉末等，用于老舊管道修復(fù)主要是纏帶類、液體涂料等。目前最常用的復(fù)合涂層是由環(huán)氧粉末底層、粘結(jié)劑中間層和聚烯烴外護(hù)層組成的三層系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱3PE。3PE涂層兼有熔結(jié)環(huán)氧優(yōu)異的防蝕性能、良好的粘結(jié)性與抗陰極剝離性能以及聚烯烴優(yōu)良的機(jī)械性能、絕緣性能及強(qiáng)抗?jié)B透性，從而成為綜合性能優(yōu)異的涂層，廣泛用于燃?xì)怃摴苁┕ぜ胺笤O(shè)環(huán)境均較苛刻的地帶。環(huán)氧粉末由固態(tài)環(huán)氧樹脂、固化劑及多種助劑經(jīng)混煉、粉碎加工而成，對(duì)燃?xì)怃摴苷辰Y(jié)強(qiáng)、耐陰極剝離、耐土壤應(yīng)力、耐磨損、適用于大多數(shù)土壤環(huán)境。液體聚氨酯涂料作為一種新型涂料，常用于管道的涂層修復(fù)，一般無溶劑產(chǎn)品適合于運(yùn)行溫度高達(dá)80℃的鋼管，無溶劑聚氨酯在幾分鐘就達(dá)到可觸摸的干度，幾小時(shí)可以完全固化，抗磨損和抗土壤應(yīng)力的能力強(qiáng)。

3.陰極保護(hù)技術(shù)。天然氣鋼管陰極保護(hù)技術(shù)措施有兩種方式，一種為犧牲陽極陰極保護(hù)措施，另一種為外加電流的陰極保護(hù)措施。犧牲陽極保護(hù)措施是將電位更負(fù)的金屬與被保護(hù)金屬管道連接，使該金屬上的電子轉(zhuǎn)移到被保護(hù)金屬燃?xì)夤艿郎先?，從而?duì)鋼管進(jìn)行保護(hù)，一般適用于土壤中的犧牲陽極材料主要是鎂和鋅。犧牲陽極陰極保護(hù)法管理簡(jiǎn)單、成本低，便于進(jìn)行長距離輸送。外加電流保護(hù)措施是利用外加直流電源，使大量電子被強(qiáng)制流向被保護(hù)的金屬管道，從而防止了鋼管的腐蝕。為使電源充分發(fā)揮作用，陰極保護(hù)站最好設(shè)置在被保護(hù)管道的中點(diǎn)。由于輸出電流連續(xù)可變、保護(hù)范圍大、不受土壤電阻率限制、系統(tǒng)運(yùn)行壽命長、保護(hù)效果好，保護(hù)系統(tǒng)輸出電流的變化可反映出管道涂層的性能改變等特點(diǎn)，該方法多用于郊區(qū)等地下管網(wǎng)單一地區(qū)的燃?xì)庵鞴艿馈?/p>

4.強(qiáng)化天然氣管道的施工管理與日常管理。在施工中嚴(yán)格實(shí)施各項(xiàng)控制措施，提高涂層和陰極保護(hù)的施工質(zhì)量。為避免涂層在涂覆期間出現(xiàn)質(zhì)量問題，天然氣公司應(yīng)選派專業(yè)技術(shù)人員入場(chǎng)監(jiān)督整個(gè)涂覆環(huán)節(jié)。為杜絕管道防腐層損傷，管道在施工過程、運(yùn)輸過程中，所使用的吊帶、木墊支撐，均需經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)的業(yè)主人員或監(jiān)理人員確定。為避免管道安裝后，第三方施工造成管道防腐層損傷，特別是在工程沒有移交業(yè)主之前，施工單位應(yīng)安排專業(yè)的人員負(fù)責(zé)管道的巡查。犧牲陽極陰極保護(hù)施工時(shí)，安裝單位一定要嚴(yán)格工藝操作，如要通過銅鼻子、加強(qiáng)版與鋼管連接，不能直接把導(dǎo)線焊在鋼管上，從而增加對(duì)陰極電流的流動(dòng)阻力達(dá)到有效防腐作用。日常管理中，一定要根據(jù)《城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦劁撝乒艿栏g控制技術(shù)規(guī)程》（CJJ95-2013）要求，定期對(duì)輸氣管道進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，通過管道運(yùn)行參數(shù)的錄取，分析管道的輸氣狀況，一旦發(fā)現(xiàn)安全隱患，立即進(jìn)行處理，保證安全平穩(wěn)供氣。

四、結(jié)束語

目前，采用“雙保護(hù)技術(shù)”，如3層PE防腐加犧牲陽極陰極保護(hù)的聯(lián)合措施，被很多燃?xì)夤咀C明為有效的腐蝕控制技術(shù)?，F(xiàn)代防腐涂層在管道防腐方面發(fā)揮了重要作用，但因我國自主研發(fā)的技術(shù)水平有限，且天然氣運(yùn)輸要求不斷提高，未來具有更高性能的防腐涂層材料的研發(fā)將會(huì)被高度重視。防腐材料的應(yīng)用及效果需要有專業(yè)的檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，尤其是埋地天然氣管道使用過程中，不可能隨時(shí)隨地的人工檢測(cè)，因此應(yīng)重視開發(fā)一些能夠有效監(jiān)測(cè)的智能性防腐檢測(cè)設(shè)備，保障管道的運(yùn)行，對(duì)出現(xiàn)腐蝕情況的管道及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并進(jìn)行有效反饋，保障安全平穩(wěn)供氣。

[1]鄭偉.天然氣管道外防腐保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古石油化工,2010(11).

[2]晏金龍.天然氣長輸管道防腐的重要性及防護(hù)措施田[J].當(dāng)代化工,2013(4).