采氣管線設備腐蝕機理及對策研究

摘 要：針對采氣管線設備腐蝕問題，本次研究結合我國采氣管線設備的腐蝕現(xiàn)狀，首先對采氣管線設備腐蝕的機理進行深入研究，在此基礎上，提出采氣管線設備腐蝕的相關對策，為保障采氣管線設備的安全運行奠定基礎。研究表明：采氣管線設備的腐蝕主要受到主要因素以及次要因素的影響，主要因素為天然氣中含有大量的腐蝕性物質，次要因素為管線內的溫度、壓力等，相關企業(yè)需要從增設防腐層、采取電化學方法防腐、提高管材質量以及加強采氣管道設備管理四方面入手，分別采取多項有效措施，全面提高采氣管線的安全性。

關鍵詞：采氣管線設備;腐蝕機理;腐蝕對策;防腐層;電化學防腐

0 前言

在天然氣開采作業(yè)的過程中，被開采出地面的天然氣首先將進入到采氣管線之中，通過管道輸送到處理站，集中對各氣井生產(chǎn)的天然氣進行處理。與長輸管道相比，由于采氣管線設備內的天然氣屬于原始氣體，并沒有對其進行凈化處理，所以天然氣中酸性物質的含量相對較高，所以對采氣管線的腐蝕性相對較大，在采氣管線設備長時間運行以后，受到持續(xù)腐蝕的影響，采氣管線設備非常容易出現(xiàn)各種類型的風險問題，如果采氣管線設備的運行出現(xiàn)問題，不但會影響采氣企業(yè)的產(chǎn)量，還會引發(fā)其他類型的風險事故[1]。針對此問題，本次研究主要是對采氣管線設備腐蝕的機理進行全面的研究，并提出有效的控制對策，為降低采氣管線的腐蝕速率奠定基礎。

1 采氣管線設備腐蝕機理研究

1.1 主要因素

采氣管線設備腐蝕的主要因素來自于天然氣自身，天然氣中含有大量的酸性物質，這部分酸性物質會對管道金屬產(chǎn)生化學腐蝕。首先，在采氣管道對天然氣進行輸送的過程中，管道內會產(chǎn)生各種類型的化學反應，天然氣中含有大量的氧氣、二氧化碳以及硫化氫，還含有少量的水分，在天然氣被開采出地面以后，隨著溫度的逐漸降低，天然氣中的水分會逐漸析出，在管道內以游離水的形式呈現(xiàn)，二氧化碳會與水產(chǎn)生反應，進而產(chǎn)生弱酸，通過進行全面的實驗發(fā)現(xiàn)，與強酸相比，弱酸對于管道金屬的腐蝕作用更為強烈，這主要是因為強酸在腐蝕管道金屬的過程中，會在金屬表面產(chǎn)生一層致密的保護膜，這層保護膜會使得管道金屬的腐蝕速率降低，而弱酸與金屬接觸以后，形成的腐蝕產(chǎn)物膜較為稀疏，無法對管道起到保護作用，所以弱酸對管道的危害性相對較大，二氧化碳和水接觸后形成的碳酸屬于弱酸，將會對采氣管道產(chǎn)生嚴重的腐蝕作用[2]。硫化氫也是影響管道腐蝕速率的重要因素，硫化氫會對管道金屬產(chǎn)生應力腐蝕。在另一方面，硫化氫與二氧化碳之間可能會產(chǎn)生協(xié)同腐蝕作用，目前兩者的協(xié)同腐蝕反應正處于研究階段。天然氣中還含有少量的氧氣和細菌，在氧氣的作用下，這部分細菌會對管道金屬產(chǎn)生微生物腐蝕，同時，目前的研究成果表明，如果天然氣中含有氫氣，這部分氫氣會使得碳酸的腐蝕速率加快，由此可見，氫氣屬于碳酸腐蝕的催化劑。

1.2 次要因素

采氣管線設備的化學腐蝕反應必然存在一定的反應條件，任何類型的化學反應都必須在一定的條件下進行，如果無法滿足基本條件，則化學反應將無法進行，采氣管道設備的腐蝕速率與這些腐蝕條件具有一定的聯(lián)系。所謂的次要因素就是腐蝕反應進行的條件，次要因素主要包括管道內的溫度、壓力、天然氣的流速等[3]。首先，如果采氣管線設備的運行溫度相對較高，則分子的活化能相對較大，此時化學反應進行的速度相對較快，管道金屬的腐蝕速率將會增加;其次，在輸送壓力方面，如果采氣管線設備的運行壓力相對較高，則氣體的分壓就會增加，進行化學反應的物質量將會增加，管道金屬的腐蝕速率必然會增加;在天然氣的流速方面，盡管弱酸對管道金屬腐蝕產(chǎn)生的保護膜較為稀疏，如果對管道起到完全的保護作用，但是會發(fā)揮降低腐蝕速率的效果，天然氣在被開采出地面后必然含有少量的顆粒物，如果天然氣的流速相對較快，這部分顆粒物將會對腐蝕產(chǎn)物膜產(chǎn)生破壞，使得腐蝕性物質與管道金屬之間的接觸面積增加，腐蝕性物質的流動速度也將增加，這就使得管道金屬的腐蝕速率增加。

2 采氣管線設備腐蝕對策研究

2.1 增設防腐層

為了降低采氣管道設備的腐蝕速率，相關企業(yè)首先需要采取增設防腐層的措施，防腐層主要是將管道內的腐蝕性物質與管道金屬相互隔離，由于腐蝕性物質無法接觸管道金屬，所以管道金屬的腐蝕速率必然會降低，目前國內外都開發(fā)了較多的防腐層材料，相關企業(yè)在使用的過程中需要對防腐層材料進行合理的選擇。在另一方面，在防腐層使用一段時間后，可能會出現(xiàn)嚴重的損壞問題，例如如果天然氣中的顆粒物相對較多，在天然氣流動的過程中，這部分顆粒物不斷摩擦防腐層，就會出現(xiàn)嚴重的防腐層破壞問題，在防腐層破壞之后，管道內不但會出現(xiàn)化學腐蝕，還會出現(xiàn)電化學腐蝕，該種狀況下管道金屬的腐蝕速率相對較快，因此，相關企業(yè)需要定期對防腐層的完好程度進行檢測，全面保障防腐層的完好性。

2.2 采取電化學方法防腐

電化學防腐是降低管道金屬腐蝕速率的重要措施，目前常見的電化學防腐方法主要可以分為兩種，分別是犧牲陽極的保護方法和外加電流的保護方法，對于犧牲陽極的保護方法而言，其適用于管道長度相對較短的管道，管道的長度越短，其使用成本就越低;對于外加電流的保護方法而言，其適用于管道長度相對較長的管道，管道的長度越長，則使用成本就越低。對于采氣管線設備而言，其管道的長度一般相對較短，因此可以選擇使用犧牲陽極的保護方法，即在管道沿線合適的距離埋設陽極包。但是在使用該種方法的過程中，隨著犧牲陽極使用時間的逐漸增加，犧牲陽極也會出現(xiàn)失效或者防腐效果降低問題，因此，相關企業(yè)在使用該種方法的過程中，還需要定期對犧牲陽極進行全面的檢測，以此防止出現(xiàn)犧牲陽極失效問題。

2.3 提高管材質量

提高管材的質量是降低采氣管線設備腐蝕速率的措施之一，所謂的提高管材質量就是盡可能的選擇抗腐蝕性強的管道材料，與長輸管道不同，采氣管線設備的距離相對較短，且遭受的腐蝕相對較為嚴重，使用抗腐蝕性強的材料雖然會增加成本，但是由于受到管道長度的限制，成本的增加相對較低，且可以全面保障采氣管線的運行安全，延長管道的使用壽命，由此可見，使用抗腐蝕性強的材料作為采氣管道材料是一種可行的方案。目前，國際上已經(jīng)有氣田企業(yè)選擇復合型的抗腐蝕管道代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬管道，且已經(jīng)取得了良好的效果，為了我國氣田企業(yè)中需要推廣使用該種方案。

2.4 加強采氣管道設備管理

為了全面提高采氣管線設備運行的安全性，加強管道設備的管理工作也十分關鍵，所謂的加強管理主要指的是定期對管道進行檢查、當管道內的防腐層進行檢測以及對電化學措施進行檢查，通過管道檢測可以及時了解管道的運行狀況，如果發(fā)現(xiàn)管道存在嚴重的腐蝕問題，則相關企業(yè)需要提前采取措施防止出現(xiàn)腐蝕穿孔問題，通過對各種防腐技術進行有效的檢測，防止出現(xiàn)防腐技術失效問題，這也是保障采氣管線設備安全運行的關鍵措施。

3 結論

通過本次研究可以發(fā)現(xiàn)，受到各種因素的影響，采氣管線設備在運行的過程中非常容易出現(xiàn)腐蝕問題，其中，天然氣的成分屬于管道腐蝕的主要因素，管道的各種運行參數(shù)屬于管道腐蝕的次要因素，為了全面降低管道的腐蝕速率，相關企業(yè)需要從增設防腐層、采取電化學方法防腐、提高管材質量以及加強采氣管道設備管理等多個方面入手，多種措施并行，全面保障采氣管線設備的運行安全。

參考文獻：

[1]張芳，何文鳳，張濤，等.油田采氣管線及集氣站內設備腐蝕機理研究及安全評價[J].化工管理，2017（35）：37.

[2]魏巍，常鑫，王善亮.采氣管線及集氣站內設備腐蝕原理探究[J].云南化工，2018，45（03）：251.

[3]昝英，譚巍，費明遠，等.躍進二號油田管線腐蝕及防護措施研究[J].青海石油，2006（2）：69-72.

作者簡介：

郭曉艷（1975- ），女，遼寧遼中人，工程師，主要從事安全環(huán)保管理工作。