毛中杰1 梁星2
1、新余燃气有限公司 江西省新余市 338000 2、杭州市城乡建设设计院股份有限公司 浙江省杭州市 310004
摘要：近年来，我国的天然气管道建设越来越多，为探讨天然气管道内涂层的技术应用，总结了几种可用的管道内涂层常见材料；分析了采用管道内涂层技术的优缺点及实际应用发展。介绍了内涂层管道的运行工艺的计算方法。认为环氧树脂是目前应用最多的一种管道内涂层材质，采用管道内涂层技术可有效降低管道内腐蚀的风险，同时可增加天然气的输送效率。未来新型材料必将取代易老化的传统有机材料，在越来越多的天然气管道内涂层生产上得到应用。
关键词：天然气管道；内涂层；应用发展
引言
一般来说，因天然气管道埋设地点的土壤条件以及环境条件存在较大不同，导致管道各部分金相结构存在较大区别。在这样的运行条件下，天然气管道很容易受到周边不确定因素的影响而出现腐蚀问题。如果不加以及时预防管理，就很容易对天然气管道安全运行构成威胁。针对于此，建议相关人员应该加强对天然气管道防腐问题的重视程度，并利用针对性技术进行预防管理。
1采用内涂减阻的必要性
天然气的输气干线小号是相对比较大，所以在实际的工作中应该尽可能的减少天然气，以此保证天然气的市场价格是管道输气的重要研究内容。从目前来看，减少输气管道的能源消耗有两个方法，在设计阶段优化管道的管径，同时还要减少它自身的管道压力，从而减少输气时所需要的压力。目前减少输气管道的摩阻损失的唯一办法就是在其管道内表面进行图层，管道内壁覆盖一层减阻内涂层后，它的主要作用是降低水利摩阻系数，同时还能降输气时所需要的输气压力。总体而言，减少全线管道的输气功率，或者根据实质情况将管道的总功率进行调整，提高管道的输气量，加大口径的输气管道，其效益十分理想。
2成品管材内涂层质量缺陷对腐蚀的影响
一切外观缺陷如不平整、不光滑、有气泡、有缩孔等都会为油垢堆积和细菌着床提供有利条件，促进垢下腐蚀和细菌腐蚀发生。二是干膜厚度，300μm是起到保护作用的最小厚度。考虑到流体冲蚀、细菌侵蚀等问题，要求内涂层均匀达到300μm。三是漏点，内涂层有无漏涂或涂薄现象都会被检测出漏点。在管线运行中漏点处会形成小阳极、大阴极的腐蚀电池，加速腐蚀速度；此外漏点存在，介质中游离菌就更容易侵入漏点处着床形成固着菌，表面形成生物膜保护细菌内部，向下加速蚀坑形成。内涂层存在漏点就意味着该位置一定会发生腐蚀，要杜绝在成品管材内涂层上出现漏点。四是附着力，能间接判定涂层与管体的结合质量。随着管线运行时间加长，附着力逐渐减弱，会发生内涂层剥离的现象，细菌着床加速腐蚀。
3天然气管道内涂层的应用
3.1应用新型内涂层材料
为了优选性价比更高、更适合注聚管道的内涂层技术，我们对油田内外新技术进行调研，目前已掌握的技术有：高强度环氧树脂涂层、钛石墨烯纳米涂层、改性高分子热熔涂层，下一步准备开展现场埋设实验，通过现场效果验证适应性。
3.2摩擦阻力损失
输气管线的内涂层在摩擦阻力损失方面远比其他技术小得多，与此同时，在管线输送速度方面远比其他技术快得多。结合以往的应用经验来看，液体环氧以及环游粉末等均可以用作内涂层的主要材料。通过合理应用上述涂层材料，不仅可以进一步增强管道输送能力，同时还可以进一步增强管道节能效果。
3.3内涂层的优缺点
管道内涂层可以将气体介质中的腐蚀性组分与管道内壁隔离开，起到减缓管道内壁腐蚀的作用。加拿大NOVA公司研究测得在一定运行时间内，涂敷内涂层的管道内壁粗糙度保持不变，没有内涂层的管道粗糙度每年增加1～4μm。管道内涂层还可降低管道内壁摩阻系数，改善天然气的流动性，减少天然气在输送过程中的能量损耗，提高气体介质的流动效率。美国Transco公司通过对管径为914mm的钢质管道试验测得随着管道内壁粗糙度的增加，气体介质的流动效率降低，内涂层可有效提高天然气管道的安全性和经济性，但涂层失效会对管道生产运行造成影响。由于生产过程中管壁清理、涂料流动性等因素影响，管道内涂层容易产生气泡、针孔、凹坑、二次污染、破损和厚度不均匀等缺陷。在长期生产运行过程中，由于管道途经地区地质结构、环境条件、介质流态、介质组分等因素影响，易导致管道内涂层的失效。管道内部为密闭空间，失效的内涂层会老化脱落，随气体介质由上游向下游移动，从而对管道沿线场站和阀室内的设备运行产生影响，严重时会使设备发生故障。在实际应用中除了要对内涂层的质量严格控制外，还要充分论证评估内涂层失效对管道运行产生的影响。
3.4减阻内涂技术实现的难点
参数的选择十分重要，它关乎整个工程设计的效果。以往的工作中并没有采用内涂展开，很少对钢管内壁的粗糙度加以考虑，在输气管道工程设计规范中，对粗糙度的取值并没有做出明确的规定。通过调研发现，实测钢管粗糙度时，不同的厂家、不同的人员都有着不同的结果差距，很难将其落实到实质的设计之中。它的工艺计算与粗糙程度和介质数以及压力流量都有一定的关系。为了控制内涂质量，钢管内壁要采取表面的处理，针对一些大口径的管道，其做法应该抛丸，处理后其深度设计有一定的参数，从而保证内涂层的厚度。
4应用与发展
20世纪，国外首先在水管道上应用了内防腐涂层。1953年，美国第1次在天然气管道上应用了内涂层。美国天然气协会对氯丁橡胶、聚乙烯、醇酸树脂等28种材料进行了实验，测得环氧树脂是最合适的天然气管道内涂层材料。1968年，美国石油学会颁布了《非腐蚀性气体输送管道内覆盖层推荐做法》（APIRP5L2）。1970年后，英国天然气理事会颁布了《钢管和管件内涂层施工方法》（GBE/CM1）和《钢管和管件内涂层材料技术规范》（GBE/CM1），成为欧洲各国的认可的管道内涂层技术标准。我国关于管道内涂层的研究及应用起步较晚，2001年，我国根据美国石油学会发布的APIRP5L2首次在西气东输管道工程应用内涂层技术，此后在陕京二线工程、川气东送工程的西气东输二线工程等管道项目的建设中都将该标准作为管道内涂层的技术依据。我国的石油行业标准SY/T0442－2018《钢质管道熔结环氧粉末内防腐层技术标准》和SY/T4057－2000《钢质管道液体环氧涂料内防腐层技术标准》对管道内涂层的相关要求进行了规范。近年来我国在管道内涂层材料的研制方面取得了多项成果。我国研制出的新型材料达到APIRP5L2标准的技术要求，成功在西气东输工程等天然气管道项目中实现应用。我国企业研发的合金化纳米复合涂镀油管技术达到国外同类产品的性能水平。
结语
总而言之，天然气管道运行过程中容易受到较多不确定因素的影响而出现腐蚀问题。为防止腐蚀问题对天然气管道安全运行构成威胁，建议相关人员应该严格按照天然气管道防腐策略要求，采取科学合理的技术进行有效应对，以期可以从根本上确保天然气管道运行质量安全。
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