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天然气管道的腐蚀及控制措施

发表时间：2020/7/3 来源：《基层建设》2020年第6期作者：芮增亮

[导读] 摘要：在天然气管道集输过程，进行全面的防护研究，能够极大的增加管道设备和金属设备的使用寿命和安全。

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        摘要：在天然气管道集输过程，进行全面的防护研究，能够极大的增加管道设备和金属设备的使用寿命和安全。管线的腐蚀穿孔，将造成集输线路的中断，在腐蚀防护过程，需要充分的调研铺设线路突然环境特征，评价未来的腐蚀情况，为线路的优化提供参考。在施工过程必须要检查防护管线的防腐涂层，保证下入管道的质量达到标准。
        关键词：天然气管道；腐蚀；控制措施
        长输天然气管道在运行会受到各种因素的影响，从而遭受腐蚀。管道在遭受腐蚀时，腐蚀机理各不相同。因此，在防腐处理中，应当依据长输天然气管道的具体情况，选择合理的防腐措施，确保天然气管道的安全运行。
        一、金属管道腐蚀过程
        1腐蚀初期现象
        导致腐蚀的因素有内外原因的影响，例如不同材质、不同的环境因素，腐蚀的发生情况相差较大，以及材质的处理、材料在运行过程的应力变化等[3]。一般而言，外部原因例如空气、土壤中氧元素、无机盐、酸性和碱性土壤环境、微生物、热气流等，形成电位差并隐形化学腐蚀的过程，使得裸露的金属材质部位长期以往腐蚀加剧，造成穿孔。
        2电化学腐蚀
        铺设于地下管道本事由于其自身及外部的光滑程度，以及土壤中电解质的化学特征、酸碱度、含氧量等，产生了金属材质表面的电化学反应，而金属表明在反应过程一般都是作为阳极，因此不断的受到了腐蚀破坏。在电解反应过程，形成电流通路，产生类似于干电池的反应过程，发生在金属表面时，例如铁原子失去2个电子从而形成了带有正电的铁离子，电子在阴极区域由于电化学反应的作用被消耗掉。反应过程需要的条件：电势差，电解质溶液和电子导体。
        3微生物腐蚀
        细菌引起的腐蚀包含以下几个方面：细菌的繁殖过程，例如厌氧菌在含氧较少的土壤中产生的腐蚀影响较大；细菌的新陈代谢产生的沉淀物具有酸性环境，同时加剧了电化学腐蚀的过程；在氧气含量低、湿润的环境，存在的厌氧硫酸还原菌，可将硫酸盐化合物转化成硫化氢腐蚀性气体，使得电化学腐蚀过程阴极区域的H-数量倍增，加剧了电化学腐蚀的产生。
        4化学腐蚀
        化学腐蚀是金属材质直接与腐蚀性流体产生的化学反应，从而对金属材质造成的腐蚀损害，天然气内含有的H2S、O2、CO2等具有腐蚀性的流体，以及部分地区酸雨等，直接与管材发生化学反应，同时化学过程往往伴随电化学腐蚀。
        二、预防天然气管道遭受腐蚀的措施
        1阴极保护
        外加电流和牺牲阳极保护是阴极保护中的两种类型。外加电流，就是在管道中假设电流，从而避免管道遭受腐蚀，该保护方法可以对需要保护管道的距离的长度进行控制，确保距离较长。牺牲阳极保护的最大优点是不必在管道中外加电流，这也使得保护实施起来更加简单，牺牲阳极保护也可以视作外加电流保护的一种补充形式。需要额外注意的是，在采用阴极保护时，要对性价比进行重点考虑，在确保保护质量的基础下，尽量选择低成本的保护方案，提高经济性。
        2电镀防腐
        在天然气管道的上进行电镀层，其中阴极电镀层指的是在天然气管道上电镀一层电气高于管道金属的电极电势，例如在钢铁管道上镀锌。

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阳极镀层则与阴极镀层相反，例如在钢铁管道上镀锌。通过镀层后，对金属管道表面进行镀层，管道金属表面与腐蚀介质背隔离，从而实现对金属管道腐蚀的控制。如人们所了解的一样，阳极镀层，金属阴极将会得到保护，及时因为外界环境遭受腐蚀，管道本身也不会受到腐蚀，但是阴极性镀层则不同，由于背保护的金属为阳极，如果管道在运行过程中遭受腐蚀，腐蚀介质将会同管道金属发生直接接触，这将会对金属管道造成一定的腐蚀，此时镀层的存在不仅没有使管道得到保护，反而加快了腐蚀速率。虽然，从大量镀层的实际应用情况来看，镀层可以对管道起到一定的保護作用，但是电镀防腐在应用中存在的一个重大问题就是施工工艺相对来说比较复杂，这对电镀防腐的应用与推广中产生了一定的制约。
        3内防腐层
        内防腐层主要是为管内壁和管流之间提供隔离空间，从而使避免管道金属与腐蚀物质发生直接金属，降低天然气运输管道内部所受到的腐蚀。天然气长输管线中进行内涂层，不仅可以起到防腐作用，而且能够降低摩擦阻力，具有良好的经济效益。目前，目前在长输天然气管道中比较常用的涂层防腐技术有环氧粉末、涂层钢管等。涂覆涂层是目前国内外在长输天然气管道防腐中比较常用的一种防腐技术手段，其施工方案和检测手段相对来说都比较完善，并且在具体操作上也较容易实施，具有不错的应用前景。
        4改善环境
        改善天然气输送管道周围的环境，对防止金属遭受腐蚀有着重要作用。例如，降低腐蚀介质浓度，控制天然气输送管道所处环境的湿度、温度、去除介质中的氧等操作，都可以起到很好的防腐效果；也可以在腐蚀介质中增添降低腐蚀速率的物质，降低金属腐蚀速率。
        5外部防护措施
        （1）电化学保护。采用电化学保护的方法主要是指阴阳极保护。在埋地天然气管道输送过程中，采取阴极的保护办法，这样可以提高管道的使用年限，降低维护成本。
        （2）排流保护。针对杂散电流造成的腐蚀，可以采用排流的保护方法，主要是查看管道上是否存在正极与负极交变的现象，如果存在这种现象，此时应该选择排流的保护措施，从而提高抗腐蚀性。
        6管线检测
        定期定点的对管线进行腐蚀情况检测，一般采用向管道发送一个特点的检测信号，信号沿着管道传播，当遇到了破损点及损伤点时，信号会从缺口或薄弱处流出管道，并在周围形成一个电势场，通过检测电势场，即可判断是否有腐蚀部位的产生。
        7破损修复及腐蚀防护
        常见的修复技术包括水泥浆内衬、翻转法和HDPE管内衬，相比直接更换管线，具有工作量低、施工周期短、质量满足要求等优势。
        结语
        天然气输送过程中，一般具有压力高、距离长、范围广和流量大等特点，沿途会遇到崎岖的地形、恶劣天气以及温度变化，详细分析了外输管道内、外壁腐蚀原因，并针对腐蚀问题进行了防腐措施研究，管道内腐蚀是长输天然气管道腐蚀的主要形式，管输温度尽量不超过100℃，过高会加剧管道壁面的腐蚀速率，同时尽量减少降解产物的生成。从防腐层和阳极保护方面提出了具体的防腐保护措施。选择合适的材料和防腐措施可以有效的降低管道的腐蚀性。
        参考文献：
        [1]郭磊，刘英男，项卫东，等长输天然气管道坡面水毁风险敏感因素辨识[J].油气储运，2015，05：477-481.
        [2]雷晓曾，张阳。天然气长输管道运行管理中易发问题及综合治理浅析[J].内蒙古石油化工，2015，15：90-93.