天然氣管道的腐蝕及控制措施

李棟

摘 要：天然氣的運(yùn)輸質(zhì)量和國(guó)民的生活以及國(guó)家的生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)息息相關(guān)。其中管道是天然氣儲(chǔ)運(yùn)過程中最重要的設(shè)備。延長(zhǎng)管道的使用壽命、穩(wěn)定管道工作是目前我國(guó)天然氣儲(chǔ)運(yùn)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(zhǎng)管道壽命，穩(wěn)定天然氣的儲(chǔ)運(yùn)，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(duì)腐蝕原因進(jìn)行分類和分析，在此基礎(chǔ)上結(jié)合各項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)，使用價(jià)格公道、質(zhì)量過硬的材料，對(duì)天然氣管道的儲(chǔ)運(yùn)加以保障，并且促進(jìn)其發(fā)展。

關(guān)鍵詞：天然氣管道；腐蝕；控制措施

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(duì)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(huì)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(yùn)輸?shù)墓こ讨型殡S著水分，這些水分久而久之就會(huì)在管道內(nèi)壁上形成一層親水膜，對(duì)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(duì)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(shí)，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(huì)形成一層水膜，同時(shí)，氣體會(huì)對(duì)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(shí)，就會(huì)轉(zhuǎn)并成為電解液膜，造成化學(xué)腐蝕。當(dāng)氣體的流動(dòng)速度越快時(shí)，水膜針對(duì)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(huì)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(guó)，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(xiàng)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(zhǎng)度很長(zhǎng)，所形成的腐蝕電池兩級(jí)之間的距離也能達(dá)到數(shù)公里。同時(shí)，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(shí)，土壤的腐蝕程度達(dá)到最大，對(duì)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(shí)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(huì)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 天然氣管道的腐蝕的控制措施

3.1 優(yōu)化輸氣管道的運(yùn)行參數(shù)

通過對(duì)天然氣進(jìn)行凈化處理，除去其中的腐蝕成分，降低輸送介質(zhì)對(duì)金屬管線的腐蝕速度。同時(shí)合理控制輸氣的參數(shù)，包括天然氣的壓力和溫度，促使氣流在管線中流動(dòng)時(shí)，形成穩(wěn)定的流束，防止介質(zhì)的高速流動(dòng)而加快管線的腐蝕速度，破壞金屬管線的防腐層，引起管線的腐蝕穿孔，給密閉集輸?shù)南到y(tǒng)帶來危害。

提高長(zhǎng)距離輸氣管道的管理水平，建立自動(dòng)化的管理體系，應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)措施，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)金屬管道的腐蝕狀況，一旦由于管線腐蝕發(fā)生穿孔等事故，立即啟動(dòng)事故應(yīng)急處理預(yù)案，將損失降至最低。如應(yīng)用SCADA系統(tǒng)，對(duì)管道輸氣進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管理，定期集氣管線的生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)，及時(shí)調(diào)整管道的輸氣壓力和輸氣量，進(jìn)行必要的調(diào)峰處理，滿足輸氣管道的技術(shù)要求。對(duì)發(fā)生故障的部位進(jìn)行監(jiān)督管理，及時(shí)啟動(dòng)事故應(yīng)急處理模式，降低由于事故造成的損失，不斷提高輸氣的效率。

3.2 對(duì)輸氣管線的內(nèi)壁進(jìn)行涂層處理

選擇耐腐蝕的金屬管線材質(zhì)，對(duì)管線實(shí)施內(nèi)壁的出砂處理，之后對(duì)其進(jìn)行涂層，使金屬管線的內(nèi)壁有一層保護(hù)膜，預(yù)防介質(zhì)與管線內(nèi)壁直接接觸，而產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。選擇最佳的防腐涂層材料，對(duì)涂層技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，保證涂層達(dá)到最佳的保護(hù)作用效果，才能有效地控制金屬管線內(nèi)壁的腐蝕，延長(zhǎng)其使用壽命。

3.3 對(duì)輸氣管線的外壁進(jìn)行涂層處理

金屬管線外壁的處理相對(duì)比較容易一些，對(duì)其實(shí)施瀝青防腐處理，也可以對(duì)其進(jìn)行保溫層的包裹，都能提高耐腐蝕的性能。應(yīng)用三層PE保護(hù)層的涂層技術(shù)措施，提高燒結(jié)環(huán)氧樹脂保護(hù)的優(yōu)越性，使金屬管線的外防腐絕緣效果更好。環(huán)氧瀝青技術(shù)的應(yīng)用，也可以提高金屬管線外壁的防腐效果。在金屬管線的建設(shè)施工過程中，對(duì)防腐層進(jìn)行保護(hù)，避免建設(shè)施工和管線連接過程中，損壞防腐層，而在輸氣管道使用過程中，發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕，給長(zhǎng)距離輸氣帶來危害。

3.4 陰極保護(hù)技術(shù)措施的應(yīng)用

結(jié)合金屬管線的極性，選擇和應(yīng)用陰極保護(hù)措施，使被保護(hù)的金屬管線成為陰極，而降低腐蝕的速度。無論犧牲陽極的陰極保護(hù)措施，還是外加電源的陰極保護(hù)措施，都能很好地保護(hù)金屬管線不被腐蝕，而延長(zhǎng)輸氣管道的使用壽命，保證安全平穩(wěn)輸氣。

通過建立陰極保護(hù)站，對(duì)陰極保護(hù)設(shè)施進(jìn)行巡回檢查，保證達(dá)到陰極保護(hù)的作用效果。應(yīng)用各種自動(dòng)化的控制措施，實(shí)時(shí)檢測(cè)管線的運(yùn)行狀況，對(duì)管線的建造施工質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收，如果出現(xiàn)不合格的防腐涂層狀況，進(jìn)行及時(shí)的補(bǔ)修措施，保證管線的防腐等級(jí)達(dá)標(biāo)。

3.5 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(shí)，需要選擇質(zhì)量過硬、價(jià)格公道的材料。在保證防腐材料的強(qiáng)度、韌性、焊接性能的同時(shí)，還要保證其持久性 以及可維護(hù)性。此外，選擇防腐材料時(shí)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。

結(jié)束語

長(zhǎng)距離天然氣輸氣管道一般埋藏于地下，結(jié)合地層土壤的狀況，極易導(dǎo)致金屬管道的腐蝕，而出現(xiàn)穿孔泄漏的狀況，影響到天然氣的正常輸送，嚴(yán)重的情況甚至導(dǎo)致環(huán)境污染事故，給人類的生產(chǎn)和生活帶來危害。應(yīng)強(qiáng)化輸氣管道的腐蝕管理，延緩腐蝕的速度，提高長(zhǎng)距離輸氣管道系統(tǒng)的服役年限，以降低輸氣的成本，提高天然氣生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

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