天然气管道内腐蚀的控制措施与发展

天然气管道内腐蚀的控制措施与发展

聂奎献 程庆

国家石油天然气管网集团有限公司西气东输分公司 湖北 436000

摘要：近年来，我国天然气行业发展不断进步的过程中工程建设项目也随之增加，而管道作为天然气输送中重要的工程项目对其质量标准也更加严格。目前，在天然气安全运输中最重要的一项措施就是管道防腐，由于天然气一般都是埋于地下，长期在潮湿、阴暗的环境中，管道就会出现锈蚀、腐蚀等问题，从而引发天然气泄漏事故，天然气泄漏的危害性极大，为了保障国家及人民财产安全，深入研究天然气管道防腐蚀方法，显得更加有必要。

关键词：天然气管道；管道防腐；防腐方法

引言

在上世纪末期，我国开始建设管道运输工程，因为其有着运输效率高、耗能低等优点，所以逐渐在很多行业都得到了广泛应用。然而，由于石油、天然气有着易燃、易爆和有毒等特性，很容易引发严重的安全事故，因此，要想保障石油天然气管道使用的安全性，延长管道寿命，就需要做好相应的管理工作，并针对那些在管道实际运行过程中出现的问题，及时作出有效应对。

1天然气管道防腐的重要性

天然气管道一般是埋于地下或高空敷设，这使其很容易受到环境、气候等因素的影响而出现腐蚀现象。影响天然气管道腐蚀的因素较多，如土壤腐蚀、化学成分腐蚀、微生物腐蚀、天然气中的腐蚀成分等。如果管道长时间受以上因素影响，管道的外壁或内里将遭受腐蚀。长时间的腐蚀会增加天然气管道泄漏的可能性，这不仅会严重污染大气环境，还有可能发生火灾、爆炸等一系列极其危险的安全故事，给人们的生命财产安全造成较大的威胁。为了使天然气管道安全高质运输，避免运输过程中出现管道破裂、天然气渗漏等现象，一定要做落实管道的腐蚀防护工作，以为人们的生命健康与财产安全保驾护航。

2天然气管道腐蚀的形成原因

2.1管道内部因素

在天然气运输过程中，由于天然气本身净化原因，会含有水、二氧化碳等混合物质，再加上管道内部压力、温度、速度等因素的影响，管道内壁会出现腐蚀现象。其腐蚀原因主要有以下几点：第一，在输送过程中由于天然气运输不间断、运输数量大等因素，加上长期处于高压高温状态，会使管道内的酸性物质活动更加活跃，再加上这些物质与管道产生的摩擦加剧了管道内壁涂层的消耗，腐蚀问题不可避免。第二，在天然气运输管道内部，一些水、二氧化碳等物质在一定因素下会产生化学反应，进而让腐蚀效果加剧。第三，天然气在运输过程中会出现一些自由液体，让管道内部形成固液气三种不同物质的共同存在，当三种不同物质在一起时会出现一些化学反应，加大管道内部的腐蚀，同时也可能对管道造成一定冲击，对管道造成损伤。

2.2外部环境和土壤对运输管道外壁的影响

从外部环境来讲，天然气管道铺设在地下，鉴于土壤中的金属物质很多，土壤对于运输管道外壁的影响就不仅仅是自然腐蚀了，金属物质和管道外壁接触造成电腐蚀。电腐蚀相比于自然腐蚀，速度更快，危害性更大。加之天然气的运输涉及到的跨区域跨地形，这就使土壤的差异性难以把控。在统一的管道标准下很难适应各地的土质，这不仅为解决管道外部腐蚀问题带来了很多麻烦，也因为缺乏针对性对企业在当地的铺设造成不必要的成本影响。比如，在本就良好的土壤环境下仍然用并不需要的标准厚度保护层，减少了经济效益；在土壤环境恶劣的情况下保护层的厚度又不能有效的保护管线。因此外部环境对于运输管道的严重腐蚀现象已经是亟待解决的问题。

3天然气管道腐蚀的防护措施

3.1管道完整性管理技术

天然气管道防腐蚀除了以上方法外，还需要加强对管道完整性的管理，管道是运输天然气的容器，这个容器一旦破损，或者出现裂缝，那么必然会出现泄漏问题。因此，加大管道完整性管控力度也非常重要。管道完整性管理包括两个方面，一方面是施工中管理；另一方面是管道使用过程中的管理。具体来说：施工中管理主要是对施工方案、施工过程进行严格审核和监督，在施工完成之后，进行全面的竣工质量检查，保障管道工程的完整性、可靠性；管道运输中的管理，是加强对管道周围活动的管控，避免由于人为因素导致的管道破损问题，确保管道运输安全。

3.2在运营期间的防腐处理

牺牲阳极阴极防护方式。这种防护工作的使用较为简单且维护方便，是利用电化学反应来减少管道的腐蚀，一般用于特殊管段，如套管穿越段等。我们一般采用相对管道更加活泼的金属来作为阳极材料，与管道进行电连接，并埋入管道附近，这样就形成了一个原电池，阳极材料电位更负、更活泼，所以会失去电子，而被保护的金属管道则电位相对较正，从而得到电子，这样就会产生阳极逐渐消耗，而阴极也就是金属管道被保护的效果。需要注意的是，在使用此方法时要对管道的长度、自然条件、温度等进行严格的控制，确保阳极材料能够发挥良好的作用，起到理想的防腐效果。外加电源阴极保护方式。这种方式对于天然气管道较为常见，具有保护距离长、使用寿命久、保护电位可调节的优点。这种方式需增加恒电位仪设备和辅助阳极来共同保护金属管道，通过极化被保护的管道，让其电位比其自然腐蚀电位更加偏负的方式（一般要求比自然腐蚀电位偏负100~500mV左右），来保护管道不出现腐蚀，通常情况下，我们将地下金属管道的极化电位控制在-0.85~-1.15之间即可以确定管道处于受保护范围内，对于管道不易极化的特殊地段，也可将极化电位控制在比自然电位偏负100mV以上即可。经过实践证明，这种方式可以大幅降低管道的腐蚀效应，有效延长管道使用寿命。这种施工方式对于辅助阳极一般有较高的要求，既要严格控制施工质量，确保阳极接地效果，同时还要求阳极材料本身消耗要慢，确保阳极地床可以长期使用。而这种方式在使用过程中也需要有专业的人员进行操作和维护。

3.3缓蚀剂防腐

为了提高天然气管道防腐的有效性，应加强对缓蚀剂技术的应用，这种技术主要是利用各种缓蚀剂，如咪唑啉类、胺类、有机磷酸盐类等减缓腐蚀，从而更好地保护管道。加缓蚀剂成为当前天然气管道防腐的重要举措，缓蚀剂又称“腐蚀抑制剂”，其使用便捷、成本低且见效快，因而受到了更多人的青睐。从本质上说，缓蚀剂防腐作用的发挥主要根基于成膜理论、吸附理论以及电化学理论。加入缓蚀剂之后，缓蚀剂中的原子会通过化学键的方式与管道的金属壁形成保护膜，从而让管道免受腐蚀因素的干扰。缓蚀剂的种类很多，除了咪唑啉类、胺类等之外，还有炔醇类、吗啉类等。在酸性环境中，咪唑啉类缓蚀剂的防腐效果更明显。但值得注意的是，缓蚀剂会对环境造成一定危害，在具体使用过程中，应根据实际情况酌情选用。

结语

我国天然气管道处在高速发展时期，对天然气管道内腐蚀的控制措施也发展迅速。目前，投放缓蚀剂是最主要的内腐蚀控制方法，但传统缓蚀剂由于自身应用的局限性必将被更先进的缓蚀剂所取代。国外关于各类天然气管道内腐蚀控制技术的研究和实际应用开始较早，近年来国内在相关领域的研究也取得了多项成果。可以预测，在未来，一方面随着科技的进步各类内腐蚀控制技术将得到更大的发展，旧的技术必将被环保、高效、低成本的新技术取代；另一方面，单一的内腐蚀控制方法将逐渐不再应用，多种控制措施共同使用将是趋势。

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