天然气管道安装与防腐技术

郭先峰

郭先峰

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摘要：在我国，输送石油、天然气资源，主要通过长输普通钢制螺旋焊管管道来实现。天然气长输管道通常是采取埋地铺设方式，由于受地下水、埋地地形以及河流、湖泊等自然环境的影响，尤其是潮湿环境的影响，都会对天然气长输管道造成严重的腐蚀。由于长输天然气管道长期埋于地下，一旦腐蚀穿孔泄漏，隐蔽性很强不容易发现，即使发现漏点，维修土方等费用也十分昂贵，给国家造成重大经济损失，并且影响正常平稳供气且造成重大安全隐患。因此，天然气管道系统的寿命以及可靠性的关键就是管道的防腐问题。作为天然气管道施工过程中的关键环节，埋地长输天然气管道的防腐问题值得我们重视。本文通过深入研究分析天然气管道腐蚀机理，针对具体的管道腐蚀类型，提出相应的防护措施及意见，切实保护天然气输送的安全、平稳运行。

关键词：天然气管道；安装技术；防腐技术

1.天然气管道腐蚀机理

天然气管道腐蚀在管内、外均可发生，天然气管道内腐蚀可以具有均匀腐蚀、坑蚀、应力腐蚀开裂以及冲刷腐蚀。另外，天然气管道腐蚀可分为生物化学腐蚀、电化学腐蚀以及化学腐蚀等。生物化学腐蚀主要说的是那些由于细菌的生命活动引起或者加速的金属腐蚀；电化学腐蚀主要指的是那些因电解质溶液失去电子而形成的金属腐蚀，这是一种与电流流动有关，并且发生在电解质中的腐蚀；而化学腐蚀是指那些管道金属与管道、空气以及土壤中的各种化学介质发生化学反应，但金属表面均没有化学能转化为电能的腐蚀。这三种腐蚀类型都是天然气管道腐蚀中常见的，它们发生环境存在一定的差异[1]。

2.影响天然气管道腐蚀的因素

天然气管道腐蚀的发生是具有一定的条件，而且影响天然气管道腐蚀的因素也比较多。我国天然气大多都含有硫化氢、二氧化碳等酸性气体或水汽，并且天然气管道较长，经过区域的气候存在很大的差异，所以天然气管道内腐蚀是非常常见的。另外，影响天然气管道腐蚀的影响因素主要有以下几个方面：第一，影响内腐蚀的介质。管道内影响腐蚀的介质主要有水汽、硫化氢、二氧化碳以及其它介质，通常情况下管道内的水只有以气态形式存在时才不会造成严重的内腐蚀。但有的时候管道内的水汽会液化成水膜并吸附在管道内壁，当有酸性气体经过时就会溶解到水膜中，长时间就可以腐蚀天然气管道内壁。虽然目前管道输送的天然气都处理成干气，但是当压力和温度发生变化时，通常会因为天然气饱和含水率低而出现液态水，继而发生管道内腐蚀；二氧化碳也是管道内的主要腐蚀介质，而影响二氧化碳腐蚀程度的因素有浓度、温度、压力等，二氧化碳腐蚀主要是由于自身溶于水形成碳酸而造成的；由于天然气输送中对硫化氢含量的要求非常高，因此在管道输送中硫化氢的含量非常少，特别是输送管道的下游，但在气田开采及集中输送时也会发生硫化氢腐蚀，而且硫化氢的浓度越高腐蚀越强烈；除了二氧化碳、硫化氢等腐蚀介质还有一些其他介质，比较有代表性的就是氯离子，它的半径较小而且活性很高，所以很容易破坏腐蚀产物膜；第二，管材和制作工艺也是影响管道腐蚀的重要因素。不同管材的耐腐蚀性是不一样的，我国天然气管道通常采用碳钢作为管材，虽然生产及相关技术较为成熟，但这种材料的耐腐蚀性并不高。然而，马氏体不锈钢具有较好的抗二氧化碳和氯离子腐蚀能力，双相不锈钢的抗腐蚀能力也非常好，所以在天然气管道材料选择时要选抗腐蚀能力好的材料；另外，天然气管道的制作工艺对其抗腐蚀性也有很大的影响，比如说焊接工艺对管道焊口的耐腐蚀性影响非常大，如果焊口处有焊渣残留就会加速焊口的腐蚀。因此，要提升管道制作质量；第三，天然气管道的掩埋深度对管道腐蚀也有很大的影响。当管道掩埋深度和管径发生变化时，非常容易形成积液，积液处就是最容易发生腐蚀的地方。另外，当气体流速和压力较高时，管径改变及弯头处非常容易产生冲刷腐蚀；第四，输送工艺对管道腐蚀也有着巨大的影响。常见的输送工艺有温度、压力、流速等，这些因素发生改变时很可能导致天然气管道内腐蚀，比如说管道温度在20℃时管道钢对应力腐蚀最为敏感；当流速过高会导致较严重的冲刷腐蚀[2]。

3.管道防腐技术

要想确保管道的安全运行和延长管道的使用寿命，就要采用一些管道防腐技术，这些常用的防腐技术有外防腐层技术、内涂层技术以及阴极保护技术，随着防腐技术的不断发展，很多技术也得到了不断地更新。

3.1外防腐层技术

在天然气管道防腐过程中，外防腐层技术发挥了巨大的作用，并外防腐层技术也在不断地发展与更新，它正朝着高性能、复合化、寿命长和经济性好的方向发展。在外防腐层技术实施中通常采用的是环氧粉末、三层PE结构防腐层、聚乙烯包覆层等材料，这几种材料的性能良好且实施技术比较成熟，同时还具有一定的经济适用性。因此，这种技术将未来的几年也得到较为广泛地应用。不过随着管道防腐工作的不断发展，将对外防腐层技术使用材料提出更高的要求，所以科技工作者还要加大对外防腐层技术使用材料的研究开发力度，需要进一步开发出防腐性能好、易于涂施、价格便宜外防腐层材料，只有这样才能更好地顺应社会的发展以及满足管道建设的需求[3]。

3.2内涂层技术

内涂层技术也是天然气管道防腐技术之一，这种技术主要是解决天然气管道的内腐蚀问题，内涂层技术发挥的作用是减少磨擦阻力损失、提高看管线的输送速度，降低了运输成本。天然气管道内涂层所拥有的优势主要表现为它可以改善流动性能、防止施工期间的腐蚀、有助于管子内表面的目视检查、减少维修量，延长管道和阀门及管件的寿命以及减少沉积物，改善清管效果，减少环境污染。而管道内涂层通常采用的材料有液体环氧、环氧粉末以及其它。管道内涂层技术在国内外天然气运输中均得到了较为广泛地应用，这主要是因为管道内涂层技术在管道增输、节能方面有较好的性能，并且这种管道防腐技术将得到进一步的发展与应用。但为了顺应天然气业的快速发展，研究人员还需进一步加大研究开发新材料的力度，争取开发出更多的减阻效果好、性能稳定、施工简单、价格便宜的内涂层材料，只有这样才能进一步扩大内涂层技术的使用范围[3]。

3.3阴极保护技术

阴极保护技术在天然气管道防腐中也得到了广泛地应用，这种技术的核心是向被保护的钢质管道通过一定量的直流电流，这样可以是管道表面产生阴极极化，从而减小了造成钢质管道土壤腐蚀的各种原电池的电极电位差，最终达到防止管道腐蚀的目的。在阴极保护技术实施过程中，主要通过牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护来实现。但阴极保护技术实施要满足特点的条件，这些需要满足的条件有腐蚀的介质一定得是能导电的；被保护的金属管道材料在所处的介质中是比较容易进行阴极极化的；保护管道和非保护管道都需要进行电绝缘；被保护管道间的电连续性也是实施阴极保护技术的必要条件。

结论与认识

总之，由于关系到沿途人员财产的安全，所以需要投入大量人力物力对天然气管道进行防腐作业。尽管，目前我们天然气管道防腐技术在现有的工业技术水平条件下相当有限，但是，我们可以通过长时间对比试验，找到一套针对天然气管道防腐的比较成熟的办法，并且相互进行配合，因地制宜，确定适用范围和适用条件，为保证天然气输送平稳运行以及管道经济效益最大化作出我们一份努力。因此，在今后的实践和研究过程中，我们需要进一步对不同腐蚀类型进行定量评价，并进行进一步深入研究。

参考文献

[1]俞蓉蓉，蔡志章.地下金属管道的腐蚀与防护[M].石油工业出版社，1998.381

[2]祝馨.长输管道的腐蚀与防护[M].石油化工腐蚀与防护，2006；23（1）：51-53