天然氣儲運中的管道防腐問題

呂 龍

（四川工正工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)咨詢有限公司，四川 成都 610000）

目前，我國天然氣用量還在不斷增加。天然氣管道的建設(shè)依舊保持高速發(fā)展，在未來我國天然氣的使用量還將邁進(jìn)一個新的高度。與此同時，我國天然氣管道的儲運多為長距離的地下輸氣管道，有著長度長、鋪設(shè)地形復(fù)雜、環(huán)境多變等特點。因此，容易受到腐蝕，遭受巨大的經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)損失。

1 天然氣管道腐蝕的類型

1.1 外部腐蝕

天然氣管道的外部腐蝕就是管道表面所發(fā)生的腐蝕，這種腐蝕現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)在地下管道以及架空管道上。通常而言，架空管道的腐蝕通常是由于化學(xué)腐蝕所造成的，因此對管道的損害不大，造成腐蝕漏氣的幾率不高。然而，地下管道經(jīng)常會面臨電化學(xué)腐蝕，有可能產(chǎn)生管道泄漏的情況。

1.2 內(nèi)部腐蝕

相比外部腐蝕，內(nèi)部腐蝕現(xiàn)象主要和化學(xué)元素有關(guān)。在天然氣運輸?shù)墓こ讨型殡S著水分，這些水分久而久之就會在管道內(nèi)壁上形成一層親水膜，對管道內(nèi)部進(jìn)行電化學(xué)腐蝕。另一方面，由于天然氣中含有各種各樣的化學(xué)物質(zhì)和氣體，對管道內(nèi)部也存在一定的腐蝕作用。

2 天然氣管道腐蝕的原因

2.1 大氣腐蝕

當(dāng)天然氣管道暴露在大氣環(huán)境中時，由于管道中飽和的天然氣受到外界壓力的作用，其表面就會形成一層水膜，同時，氣體會對液體進(jìn)行吸卷，引導(dǎo)水膜不斷前進(jìn)，當(dāng)水膜達(dá)到20～30分子厚度時，就會轉(zhuǎn)并成為電解液膜，造成化學(xué)腐蝕。當(dāng)氣體的流動速度越快時，水膜針對管道的腐蝕速率也就越快。另一方面，當(dāng)天然氣管道處于純凈的水膜中，就不會形成管道腐蝕的電解液膜，但大氣中的水分子通常含有各種腐蝕性化學(xué)分子，比如，水溶性鹽類和酸性物質(zhì)。因此，大氣腐蝕是天然氣管道腐蝕的原因之一。

2.2 土壤腐蝕

在我國，大部分天然氣管道都是埋于地下。因此，土壤腐蝕就是管道腐蝕的另外一項重要原因。土壤中含有空氣、各種化學(xué)成分以及地下水，這些物質(zhì)相互結(jié)合使其具備了電解質(zhì)的特性。金屬管道在這些電解質(zhì)物質(zhì)中自然而然就成了腐蝕電池，并且由于天然氣管道的長度很長，所形成的腐蝕電池兩級之間的距離也能達(dá)到數(shù)公里。同時，在不同土壤環(huán)境中的管道腐蝕程度也不盡相同。有數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)土壤溫度處于25～30℃，酸堿程度在5～9時，土壤的腐蝕程度達(dá)到最大，對管道的腐蝕程度最嚴(yán)重。

2.3 微生物腐蝕

在常埋于地下的天然氣管道中，由微生物所引起的腐蝕也是十分常見的。如鐵細(xì)菌、硫桿菌、硫酸鹽還原菌等細(xì)菌。這些細(xì)菌與空氣中的氧氣形成化學(xué)反應(yīng)，在短時間能形成大量的酸性膜附著在管道上，形成氧濃差腐蝕電池。與其他腐蝕原因相比，微生物的腐蝕程度以及速率都是最為嚴(yán)重的，每年因此都會產(chǎn)生龐大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，需要結(jié)合相應(yīng)的化學(xué)依據(jù)治理天然氣管道的微生物腐蝕。

3 天然氣管道防腐措施

3.1 管道噴涂技術(shù)

利用管道噴涂防腐技術(shù)能夠有效減緩天然氣管道的腐蝕速率。比如，利用單層熔結(jié)環(huán)氧粉末以及熔結(jié)環(huán)氧粉末在管道表面形成雙層防腐保護(hù)，提高管道的抗高溫、沖擊、防腐的能力，使管道防腐層能夠更好地發(fā)揮其作用。此外，還能使用熱噴涂防腐技術(shù)對管道進(jìn)行防腐，在管道表面進(jìn)行鋁和鋅的鍍層，形成一道隔離層，減少管道與大氣和土壤的直接接觸，從而減輕了腐蝕程度。另一方面，聚脲彈性體材料的使用也能大大減緩天然氣管道的腐蝕程度，這種材料具有密度大、連續(xù)性強、適應(yīng)力高等特點，能夠適用于各種環(huán)境下的天然氣管道。通過形成一定的防護(hù)膜，阻止大氣、微生物以及化學(xué)元素和管道的直接接觸，達(dá)到防腐的效果。

3.2 外加電流陰極技術(shù)

外加電流陰極技術(shù)的目的是防止微生物、大氣和化學(xué)元素影響管道成為腐蝕電池。工作人員利用直流電源和輔助陽極控制電流流向金屬管道，從而保證管道中的金屬點位低于周圍的電流環(huán)境，達(dá)到防止電化學(xué)腐蝕的效果，如圖1所示。這項技術(shù)的采用能夠?qū)⒔饘俟艿赖年枠O或者陰極去除，引導(dǎo)電流對管道進(jìn)行防腐保護(hù)。同理，在埋地管道中，這項技術(shù)能夠利用陽極周圍的炭質(zhì)回填料在管道周圍形成一個陽極地帶，避免管道形成兩級，成為腐蝕電池。就目前而言，由于能夠控制電流的大小從而控制防腐范圍，而且使用這項技術(shù)的成本與范圍成反比，因此，這項技術(shù)是我國目前天然氣管道防腐的主要措施，并且達(dá)到了不錯的效果。然而，在管道附近如果存在金屬建筑物，那么這項技術(shù)就會對建筑物形成電磁干擾，影響人民的生產(chǎn)生活，需要工作人員不斷對周圍的電源進(jìn)行檢查和維護(hù)，保證天然氣管道防腐的效果。

圖1 外加電流陰極保護(hù)法示意圖

3.3 緩蝕劑技術(shù)

相比管道外部的防腐措施，管道內(nèi)部的防腐更加重要。在眾多管道內(nèi)部防腐的方法中，最有效的就是使用緩蝕劑。因其具有效果好、投資少、應(yīng)用方便等特點，目前已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。緩蝕劑能夠改變管道中金屬的電荷狀態(tài)，增加腐蝕活化反應(yīng)。與此同時，緩蝕劑由于其吸附作用能夠在管道表面形成一層保護(hù)膜，將管道中存在的電荷進(jìn)行最大限度的保留，以此減緩管道的腐蝕速度。

3.4 改善天然氣管道鋪設(shè)環(huán)境

管道所處的環(huán)境對管道腐蝕情況有著十分明顯的影響。在溫度較高、濕度較大的區(qū)域更容易出現(xiàn)腐蝕情況，因此，可能通過改善土壤情況或者環(huán)境防止管道腐蝕。例如，對于濕度較大的區(qū)域，可以對管道鋪設(shè)的土壤進(jìn)行脫水處理，或者對當(dāng)下的土壤進(jìn)行替換，降低其腐蝕性。

4 管道防腐的其他措施

4.1 防腐材料

在天然氣管道防腐技術(shù)中心，防腐材料質(zhì)量的好壞直接決定防腐措施的效率，在選擇防腐材料時，需要選擇質(zhì)量過硬、價格公道的材料。在保證防腐材料的強度、韌性、焊接性能的同時，還要保證其持久性以及可維護(hù)性。此外，選擇防腐材料時需要考慮多方面因素，如是否漏水、絕緣等，保證其能夠在各種環(huán)境下進(jìn)行良好的防腐蝕工作。

4.2 防腐涂層

圖2 我國天然氣的使用量預(yù)測

由于我國國土遼闊，天然氣運輸管道的長度也達(dá)到了十分驚人的程度，如圖2所示。我國未來天然氣的使用量還在不斷增加，管道的建設(shè)還會不斷進(jìn)行。因此，在防腐涂層的選取上，其成本以及效果就成為了當(dāng)下相關(guān)工作人員主要面臨的問題之一。所以，在使用防腐涂層時，應(yīng)該和其他防腐技術(shù)共同使用，在加大防腐效果的同時，也減少了防腐涂層所帶來的成本。此外，防腐相關(guān)的工作人員也需要加強節(jié)約意識，保證工程質(zhì)量，將天然氣管道的使用期限盡可能延長。

5 結(jié)束語

天然氣的運輸質(zhì)量和國民的生活以及國家的生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)息息相關(guān)。其中管道是天然氣儲運過程中最重要的設(shè)備。延長管道的使用壽命、穩(wěn)定管道工作是目前我國天然氣儲運行業(yè)中的一大難題，其中管道的腐蝕最為迫切，是需要被解決的問題之一。提高管道的抗腐蝕能力有助于延長管道壽命，穩(wěn)定天然氣的儲運，還能保護(hù)相應(yīng)設(shè)備的安全。因此，在防腐的過程中需要對腐蝕原因進(jìn)行分類和分析，在此基礎(chǔ)上結(jié)合各項先進(jìn)的技術(shù)，使用價格公道、質(zhì)量過硬的材料，對天然氣管道的儲運加以保障，并且促進(jìn)其發(fā)展。