輸氣管道防腐涂層選擇淺談

張斌斌

摘要：埋地管道長(zhǎng)期置于地下，周圍環(huán)境會(huì)對(duì)管道造成嚴(yán)重的外腐蝕（主要為管體外部受到的土壤腐蝕、地下水腐蝕及雜散電流腐蝕等），管輸介質(zhì)中的腐蝕性介質(zhì)還會(huì)造成管道的內(nèi)腐蝕，除造成管道破裂、滲漏或過(guò)早報(bào)廢，還會(huì)造成爆炸、火災(zāi)、人員傷亡、環(huán)境污染等危害。目前最普遍、最經(jīng)濟(jì)和最有效的防腐方法是采用防腐涂層。

關(guān)鍵詞：外腐蝕;管道破裂;防腐涂層;

1.管道防腐涂層選擇

1.1管道外防腐涂層選擇

埋地管道外腐蝕主要指的是金屬管道在其周圍土壤環(huán)境的作用下，發(fā)生物理溶解或化學(xué)、電化學(xué)變化，使得埋地管道外壁遭到破壞。土壤作為主要造成埋地管道腐蝕的外腐蝕環(huán)境，是由氣相、液相和固相構(gòu)成的不均一復(fù)雜體系，其影響因素主要有土壤的含水率、電阻率、含氧量、氧化還原電位、透氣性等，對(duì)于埋地金屬管道，防止管道外部腐蝕的主要手段是采用防腐涂層，它作為防腐措施不僅是行之有效的，而且是經(jīng)濟(jì)合理的。

（1）管道外防腐層選擇原則

①防腐材料的耐腐蝕性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐植物根莖穿透性、耐磨性、抗沖擊性、吸水抗?jié)B性、抗老化、抗陰極剝離、抗土壤應(yīng)力、耐溫等性能應(yīng)滿足管道沿途土壤環(huán)境狀況和工況條件的要求;

②具有良好的電絕緣性，對(duì)金屬表面的附著力好，使用壽命長(zhǎng);

③涂敷工藝成熟，施工方便，涂層質(zhì)量易保證和控制，易于預(yù)制、運(yùn)輸和維護(hù)，補(bǔ)口補(bǔ)傷簡(jiǎn)便、快捷、可靠;

④防腐材料來(lái)源廣泛，價(jià)格合理，易于機(jī)械化施工，無(wú)污染或污染很小且符合有關(guān)環(huán)保要求。

（2）埋地管道外防腐涂層適應(yīng)性評(píng)價(jià)

兩層聚乙烯的適用環(huán)境：大部分土壤環(huán)境，特別是對(duì)機(jī)械強(qiáng)度要求高、土壤應(yīng)力破壞作用較大的地區(qū)。優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械性能好，耐低溫及電絕緣性能好。缺點(diǎn)：與鋼表面粘結(jié)性較差，補(bǔ)口質(zhì)量要求高。

溶解環(huán)氧粉末的適用環(huán)境：一般土壤環(huán)境，特別適用于粘質(zhì)土壤和定向鉆穿越段。優(yōu)點(diǎn)：耐腐蝕、耐溫、抗陰極剝離和抗土壤應(yīng)力好。對(duì)環(huán)境污染小，使用溫度范圍比PE 廣，損傷易發(fā)現(xiàn)，易修補(bǔ)。缺點(diǎn)：價(jià)格較高，涂層薄而硬，易被沖擊破壞，水汽滲透率高，施工要求高，設(shè)備也較復(fù)雜。

聚乙烯膠帶的適用環(huán)境：大部分土壤環(huán)境，特別適用于現(xiàn)場(chǎng)涂裝作業(yè)。優(yōu)點(diǎn)：機(jī)械性、防腐綜合性、防水密封性良好，施工簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：防水性、粘結(jié)性低易受環(huán)境影響。

（3）外防腐涂層確定

X氣田土壤主要為細(xì)砂，黃色，很濕，結(jié)構(gòu)松散到稍密，以石英、長(zhǎng)石為主要成分，顆粒級(jí)配良好。根據(jù)水、土化學(xué)分析結(jié)果，地下水及土壤對(duì)鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性，根據(jù)工程管線沿線自然條件和工程地質(zhì)狀況，在防腐層施工進(jìn)程、技術(shù)難度、防腐性能滿足工程要求的前提下，考慮防腐涂層的綜合性能與涂敷作業(yè)的簡(jiǎn)便性，宜采用性能優(yōu)異且價(jià)格較低的防腐涂層。建議工程外防腐涂層采氣管線和集氣管線外防腐涂層采用二層PE防腐涂層，干線采用三層PE防腐涂層。

2管道內(nèi)防腐涂層選擇

引起天然氣管道內(nèi)腐蝕的原因包括：CO、HS及凝析水等腐蝕性介質(zhì)引發(fā)的管道內(nèi)壁腐蝕;被還原硫、過(guò)量氧、硫的各類氧化物的腐蝕;沖刷腐蝕。沖刷腐蝕對(duì)材質(zhì)影響不大，通常采用大圓周半徑彎頭及三通或控制流速來(lái)控制。所以管材的抗腐蝕性應(yīng)主要考慮的因素是輸送介質(zhì)。CO水溶液對(duì)鋼鐵的腐蝕在氣田生產(chǎn)中很普遍，其對(duì)鋼材的腐蝕主要以溝槽、蝕坑或不同大小的腐蝕區(qū)形式出現(xiàn)。Cl對(duì)金屬腐蝕的影響表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是降低材質(zhì)表面鈍化膜形成的可能或加速鈍化膜的破壞，從而促進(jìn)局部腐蝕;另一方面使得HS、CO在水溶液中的溶解度降低，從而緩解材質(zhì)的腐蝕。在對(duì)鋼管的腐蝕作用中CO是腐蝕的介質(zhì)，水是載體，而Cl是催化劑。

X氣藏CO平均含量為0.74%，摩爾含量為1.288-2.07%，地層水為CaCl型，Cl平均含量約21.323g/L，pH值平均為6.3，不含HS。氣體中含一定量的C1-C6，平均1.0×10m天然氣每天可產(chǎn)0.02m左右的凝析油，屬低碳、不含硫、低含凝析油的天然氣，輸送時(shí)脫水、脫油。

（1）管道內(nèi)壁用防腐涂層

環(huán)氧樹(shù)脂：附著力強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性好，耐彎曲性、機(jī)械強(qiáng)度高，收縮性小。

聚氨酯：耐磨性、化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性好，附著力強(qiáng)，施工方便。

玻璃鱗片：耐磨性好，硬度高，附著力強(qiáng)，高抗?jié)B透性，耐壓性優(yōu)異。

環(huán)氧粉末：附著力強(qiáng)，耐腐蝕，耐沖擊，防腐性能極佳，防銹，施工性優(yōu)良。

（2）內(nèi)防腐涂層確定

X氣田輸送天然氣時(shí)脫水、脫油，CO在0.02-0.2之間，即CO會(huì)引發(fā)腐蝕，但不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕。在管道壁厚計(jì)算時(shí)，已考慮到CO對(duì)管材內(nèi)壁的腐蝕，所以在壁厚計(jì)算時(shí)已加上了腐蝕裕量，其中裕量厚度為管道失效時(shí)的最大允許厚度，滿足耐蝕要求，且脫水本來(lái)就是減緩內(nèi)腐蝕的一個(gè)有效手段，再加上涂鍍層因是在管內(nèi)施工尤其是小管徑管道，難度大，對(duì)力學(xué)環(huán)境要求苛刻，易老化，使得應(yīng)用受到限制且應(yīng)用內(nèi)涂層增加費(fèi)用和工作量。所以綜合分析，管道不應(yīng)用內(nèi)防腐涂層。

3 小結(jié)

管道防腐涂層選擇，根據(jù)本工程管道沿線自然條件和地質(zhì)狀況，在防腐層性能滿足工程要求的前提下，考慮防腐涂層的綜合性能與涂敷作業(yè)的簡(jiǎn)便性、經(jīng)濟(jì)性等因素，經(jīng)綜合比較，確定工程外防腐涂層采氣管線和集氣管線采用二層 PE 防腐涂層，集氣干線采用三層PE防腐涂層?？紤]到CO對(duì)管道內(nèi)壁的腐蝕，在管道壁厚計(jì)算時(shí)已加上了腐蝕裕量，其中裕量厚度為管道失效時(shí)的最大允許厚度，滿足耐蝕要求，加上脫水本來(lái)就是減緩內(nèi)腐蝕的一個(gè)有效手段在，而且在小管徑管道進(jìn)行涂鍍層施工時(shí)，難度大，對(duì)力學(xué)環(huán)境要求苛刻，使得應(yīng)用受到限制且應(yīng)用內(nèi)涂層增加費(fèi)用和工作量，所以管道不應(yīng)用內(nèi)防腐涂層。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐贛川，杜磊.防腐涂料在石油天然氣管道中的應(yīng)用[J].上海涂料，2008，46（6）：23～26.