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天然气长输管道内腐蚀原因分析及控制措施

发表时间：2020/11/2 来源：《基层建设》2020年第21期作者：宋胜华

[导读] 摘要：随着石油天然气管道铺设里程的变长，使得管道的腐蚀现象变得愈加严重，会给油气输送企业带来较大的经济损失，出现严重的油气泄漏问题会造成生态环境污染，直接威胁工作人员和附近居民的生命安全。

        山东鲁港天然气有限公司山东济南 250000
        摘要：随着石油天然气管道铺设里程的变长，使得管道的腐蚀现象变得愈加严重，会给油气输送企业带来较大的经济损失，出现严重的油气泄漏问题会造成生态环境污染，直接威胁工作人员和附近居民的生命安全。然而对输送天然气的管道我们并没有过多的去研究，天然气输送管道防腐与保护是保证管道正常工作，且延长其使用年限的重要措施。本文在分析天然气输送管道腐蚀产生的原因的基础上，最后提出了天然气长输管道防腐控制措施
        关键词：天然气、长输管道、腐蚀原因、控制措施
        一.天然气长输管道腐蚀腐蚀分类及原因分析
        1.腐蚀分类
        油气资源的输送离不开安全、可靠的油气管道，但腐蚀现象伴随在油气开采的整个阶段。输气管道由于所处环境和输送介质的不同，引起的腐蚀情况也不同。按照腐蚀部位可分为：内壁腐蚀和外壁腐蚀。按照形态可分为：全面腐蚀和局部腐蚀。按照发生机理可分为：化学腐蚀和电化学腐蚀。电化学腐蚀是由于油气管道和输送介质相互作用产生电流导致的腐蚀，物理腐蚀是由于存在物理溶解而形成的腐蚀，化学腐蚀的出现是因为油气管道和非电解质相互间产生化学反应而引起的腐蚀。
        2.原因分析
        2.1外部因素影响
        金属在自然界中与氧气结合发生化学变化，进而会导致其损坏。天然气的输送管道按照腐蚀的部位，可以划为内壁腐蚀与外壁腐蚀。其中内壁腐蚀与电化学腐蚀的原理类似，因为天然气中自带的水分在管道上面形成的亲水层，为其形成电化学腐蚀提供了条件，此外，天然气中的一些化学物质，与金属管道自身发生化学反应，形成腐蚀。而外壁腐蚀不仅在埋地管道上，架空的钢管也会出现外壁腐蚀，架空的管道上面常常涂以保护类的东西进行防护，而埋地的管道腐蚀是全面性的，管道厚度的腐蚀比较均匀。
        2.2内部因素影响
        由于资金短缺、条件有限及管道设计不合理等原因也会在管道的设计、采购过程以及施工中引起天然气管道防腐措施不到位、不合格的管道本体质量以及由于粗暴的施工方式造成的原有防腐层破损等问题。
        电化学腐蚀在埋地管道外壁的腐蚀较为普遍，此外还有一些其他原因导致的腐蚀天然气管道的输送介质属于易燃、易爆物质，介质中含有的硫化氢、二氧化碳、游离水、粉尘等杂质，使敷设的管道处于内外腐蚀条件，加上环境、地质、气象和水文灾害、管材及设计缺陷、操作失误乃至人为破坏等因素，管道的安全受到众多因素的威胁。管道发生爆破、泄漏、停输等事故不仅造成巨大财产损失，而且也危害到生态环境。
        二.天然气长输管道腐蚀特点以及控制措施
        1.天然气管内部腐蚀的特点及控制措施
        1.1特点：天然气管道经常会出现内、外腐蚀同时存在的问题，管道内的腐蚀是因为介质存在腐蚀成分引起的，从介质环境的角度来看，管道环境存在着较高温度和压力、水分、气体和烃类等物质的多相流腐蚀介质，水分、二氧化碳和氯离子等是引起腐蚀现象的主要物质。
        1.2控制措施：当前，针对天然气管道存在的内腐蚀问题，可以采用可耐腐蚀的材料、设置内涂层或者衬里、在介质中加入缓蚀剂、改变介质成分等方法。优化耐腐蚀材料加工制作管道，采用具有很好机械性能的金属材料，随着很多国家都研发出具备较高耐腐蚀性能的金属材料，可以起到很好的耐腐蚀效果。

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最近一些年来，具有较高耐腐蚀性能的非金属材料得到了大范围的推广应用，比如，采用丙烯腈、聚氯乙稀等可以用含水系统的挤压热塑管道。利用玻璃纤维增强聚酯和树脂等纤维材料加工成的热固塑料管可以起到很好的耐腐蚀效果，采用硅酸盐水泥、石棉纤维等构成的水泥石棉管道存在着容易破碎的特点，很难实现大范围的推广应用。上面叙述的非金属管道质量较好，有着很好的耐水腐蚀性能，方便安装施工，不需要再采取其它防护措施，但输送介质的温度和压力都不高，在安装和运输过程中会由于碰撞而损坏，不具备较好的抗压和抗振动能力。随着防腐蚀技术的进步，油气管道内采用涂层或衬里可以有效的避免出现内腐蚀问题，一般采用塑料涂层或衬里、合金衬里等方式。塑料涂层多采用热塑性、热固性塑料物质，涂层技术采用薄、厚两个涂层方式。塑料内涂层管道的连接在防腐蚀保护中起着重要作用，塑料衬里管道一般有粘结衬里、水泥灌浆衬里等方式，水泥衬里管道采用混凝土作为主要成分，应用离心法进行浇注而成，制作成本较低，但该种防腐蚀方式会使油气管道变得质量更为厚重，管道的有效内径会变小，不能采用焊接方式来实现管道连接，无法承受较高的压力。耐腐蚀合金或低合金衬里进行油气管道的内腐蚀保护，可以形成具有双金属结构的油气管道，是当前应用最为广泛的耐腐蚀保护技术。采用缓蚀剂可以在油气管道内壁形成大一定厚度的金属膜，会使溶液与金属内壁进行隔离，防止管道内壁产生腐蚀。采用缓蚀剂进行防腐保护必须要确定最优的性能，还应该考虑到缓蚀剂的价格、溶解性、溶解氧和配伍性等方面。环境介质成分优化，应该对油气管道进行合理设计，并选用科学的安装方式来防止出现腐蚀现象，进行管道系统设计时应该防止出现间隙，不可以存在高、低流速区域等，从而防止出现油气管道腐蚀问题。
        2.天然气管道外腐蚀特点及控制措施
        2.1特点：采取埋设方式的天然气管道，土壤内化学物质及地下水会对天然气管道外壁产生腐蚀，再加上杂散电流、宏观电池等因素会加重管道的外腐蚀。架设方式的油气管道会受到空气中的氧气、二氧化碳及水分等成分共同作用，会出现管道外腐蚀现象，管道表面出现铁锈等物质，如果不及时进行处理，腐蚀范围会进一步扩大，必须要采取有效的防腐蚀措施。
        2.2控制措施：当前，针对天然气管道外腐蚀问题，可以选用较好耐腐蚀性能的材料形成管道外涂层，采用阴极保护或者排流保护等技术。应该结合空气和土壤中存在的腐蚀物质，油气管道外表面的湿度，土壤产生的腐蚀主要受到阴极供氧方面的影响，需要深入分析和研究大气和土壤腐蚀问题的机理，并确定出主要的影响因素，从而选择出最合理的油气管道材质，从而可以更好的处理油气管道外腐蚀问题。油气管道外壁采用防腐涂层，可以更好地隔离外界腐蚀物质，起到很好的电化学保护和缓蚀作用，结合具体的环境状况、施工条件等方面因素来确定涂层的材料成分。比如，碳钢材质的油气管道在大气环境下存在着较高的腐蚀速度，需要在该种材料的管道外壁中采用涂料或油漆进行防腐保护，可以更好地避免腐蚀问题。低合金钢拥有很好的耐腐蚀性能，可直接暴露在大气环境中。而低合金钢、碳钢和铸铁物质在土壤条件下产生的腐蚀不会形成较大的差异，铅、锌等材料要比碳钢类物质耐腐蚀性能优越，所以，土壤腐蚀较为严重的条件下，可以采用镀铅、锌等物质来进行油气管道的外腐蚀保护。阴极保护主要是向被腐蚀金属表面施加电流，使被保护物质变成电池阴及，让电子迁移现象受到抑制，可以防止或减小腐蚀现象的发生。主要有牺牲阴极或阳极两个方式。存在外腐蚀涂层的管道可能会存在无法保护的部位，可以把阴极保护与防腐涂层技术结合起来，可以更好的降低施工成本。
        结语：
        综上所述，天然气作为一种化石能源，在促进我国环境保护和经济发展方面具有重要的作用。天然气输送主要采取管道形式，其输配的管线材质通常是钢管，一般将其埋于地面，对输送管道采取一定的防腐措施可以大大的提高其使用寿命。
        参考文献
        [1]陈强.国内外油气管道防腐新技术发展现状[J] 甘肃石油工业和化工2018（3）：10-13.
        [2]茹慧灵，主编.《输气技术》《油气管道保护技术》石油工业出版社2010.
        [3]汪春胜.探析天然气输送管道的腐蚀因素及防护措施[J].科学管理2017（2）：298.