天然氣管道外防腐研究

劉 暢

（大慶油田儲氣庫分公司，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

本文以某地一氣田地面建設工程為例，該工程外輸管道全長141千米，管材為L415、ERW鋼管，管道傳輸介質為合格的凈化天然氣，應當在具體建設及管道后期維護中做好外防腐蝕工作，進一步延長天然氣管道運行壽命，為保障天然氣企業(yè)生產經營建設期間的綜合效益奠定堅實基礎。

1 天然氣管道外防腐蝕工作重要性

腐蝕問題主要就是金屬受外界介質影響，產生化學變化、電化學變化或物理溶解變化，出現性質改變問題[1]。金屬腐蝕作用需要介于金屬與介質的相界上，并不是單純機械作用下的金屬模式的損壞。

從熱力學角度分析，絕大部分金屬與周圍介質發(fā)生作用后，會轉入到氧化狀態(tài)。因此金屬腐蝕是一種自然趨勢，也是一種極為常見的化學現象。

天然氣管道長期處于大氣或地下等介質較為復雜的環(huán)境中，外部金屬構件極易出現腐蝕問題。如沒有加強管道外防腐工作，腐蝕部位會進一步演變成穿孔等現象，導致天然氣泄漏，周圍環(huán)境受到嚴重破壞。

2 天然氣管道腐蝕問題發(fā)生原因

2.1 化學腐蝕

管道金屬與非介質發(fā)生純化學反應，金屬接觸金屬離子而被溶解?；瘜W反應發(fā)展速度較為緩慢，但為全面腐蝕，使管道壁厚減少。

2.2 電化學腐蝕

金屬表面與電解質溶液發(fā)生電化學反應而受到破壞。金屬、電解質之間存有帶電界面，與界面相關的因素均有可能導致腐蝕問題出現。在埋入土壤中的鋼管中，土壤腐蝕性與土壤電阻率存在密切 關聯。

3 天然氣管道外防腐手段

3.1 外防腐涂層

通過在天然氣管道外側涂抹防腐蝕涂層，隔絕金屬與外界介質，起到延長管道運行壽命的作用。在選擇管道防腐蝕涂層材料時，需要嚴格遵循經濟性原則，分析管道周邊自然條件、土壤地質情況，使防腐蝕層能夠更加適應外界環(huán)境。

在長輸埋地天然管道外防腐蝕層設置過程中，防腐蝕層應當具備良好的絕緣性能、穩(wěn)定性能、機械強度，并可與管道密切粘接在一起，從根本上提升管道防腐蝕水平[2]。不僅如此，外防腐蝕層的外壁應當光滑平整，控制于土壤的摩擦系數，減少外部阻力對管道建設及運維工作造成的不利影響。

現階段國內外常熟天然氣管道外防腐蝕涂層為聚乙烯二層或三層結構、熔結環(huán)氧粉末涂層、煤焦油瓷漆涂層等。此些涂層的適用范圍不同，在具體應用期間的優(yōu)缺點顯著，需要結合天然氣管道工程具體建設特征選擇。

3.2 陰極保護法

陰極保護法主要分為強制電流、犧牲陽極兩種方式。其中，強制電流在我國常數管道保護中的應用范圍最廣，主要就是在被保護管道中通入直流電流，使管道呈現出陰極化特征，達到陰極保護的目標。陰極保護下的輸出電流可以隨具體情況調整。在天然氣管道保護范圍越大的情況下，陰極保護法的投資比例就越小，不會受到土壤電阻率的限制。但在具體應用過程中，陰極保護法會對周邊金屬構筑物造成影響，外部電源的維護工作難度大。

犧牲陽極保護法也是借助陽極極化現象，緩解金屬腐蝕。具體來說，利用陽極與被保護金屬之間的較大電位差，借助產生出的電流實現陽極極化目標。犧牲陽極保護不需要利用外部電源，也不會對周邊金屬構筑物造成影響，實際應用期間的成本更低，比較適用于與輸配電工程距離較近的天然氣管道工程中。但由于陽極保護電流不可以調整，也無法在高電阻的土壤內使用，對管道防腐蝕層的要求更高。

對于大口徑、長距離的天然氣管道而言，外加電流保護法具有極高的經濟效益。通過將強制電流保護與犧牲陽極保護法結合在一起，可以從根本上管道防腐蝕水平，對保障天然氣管道防腐蝕效果意義重大。

3.3 站場管道防腐蝕

對于天然氣站內地上管道及容器設備而言，防腐蝕層應當具備附著能力好、耐候性強的材料。結合防腐蝕涂層實際應用效果，可以使用環(huán)氧富鋅底漆、環(huán)氧云鐵中間漆以及丙烯酸聚氨酯相結合的防腐蝕層結構。

對于埋地天然氣管線而言，可使用無溶劑型液體環(huán)氧、增強纖維防腐時交代、環(huán)氧煤瀝青等材料[3]。由于埋地天然氣管道輸出環(huán)境更加復雜，防腐蝕層應當具備化學介質浸蝕性好、穩(wěn)定性強等優(yōu)勢。其中，無溶劑型液體環(huán)氧的性能最佳，能夠與鋼管表面更加牢固的粘接在一起，切實提升了管道的耐磨性、絕緣性能。

3.4 雜流電流防腐蝕

在天然氣管道中，土壤中的雜散電流也會引發(fā)管道腐蝕問題。由于雜散電流會從一端流入，另一端流出，形成陰極與陽極結構，導致鋼管出現腐蝕問題，并在4～5個月的情況下會引發(fā)腐蝕穿孔。針對雜散電流的防腐蝕工作需要采用直流排流保護方式，阻隔雜散電流流入鋼管，從根本上提升天然氣管道，對電位梯度較大土壤環(huán)境的適應力，進一步延長管道運營壽命。

4 結語

總而言之，為從根本上提升天然氣管道外腐蝕水平，確保管道能夠更好適應復雜的運行環(huán)境，需要細致分析管道腐蝕問題發(fā)生原因，結合此些原因制定專項可行防腐對策。加強管道防腐設計管控力度，選擇適宜的管道材料，進一步延長管道全壽命使用周期。