天然气长输管道内腐蚀原因探究

天然气长输管道内腐蚀原因探究

许耀光

中国石油工程建设有限公司华北分公司，河北省 沧州市 062550

摘要：在长输天然气工程中，天然气管道容易受到外界种种因素的影响，导致管道腐蚀的现象发生，不仅降低了天然气管道的使用周期，还可能出现天然气泄漏，从而引发一系列的火灾、爆炸等危险性极高的安全事故，对人们的财产与生命构成极大威胁。因此，研究天然气长输管道内腐蚀原因具有重要意义。下面笔者就对此展开探讨。

关键词：天然气;长输管道;内腐蚀原因;

1 长输管道腐蚀危害分析

天然气作为重要的清洁绿色能源，已逐渐改变人们的生活，有效缓解工业能源紧缺的问题，降低工业生产对环境的污染，已成为国内重要的工业能源。我国天然气分布主要集中在中西部地区，这也是国家开展“西气东输”的工程的主要原因。虽然长输管道运输方式较为安全，但实际运输时依旧存在一些问题，如部分金属管道长期埋设在地下，管道腐蚀已成为普遍现象，容易引起安全问题 ：（1）当天然气长输管道因为内腐蚀出现穿孔时，外界的微生物、杂物、灰尘等很容易从腐蚀孔中侵入管道内，与管道内气体混合，降低天然气的品质，还影响到天然气的安全使用。（2）天然气长输管道受到腐蚀影响，如果没有及时采取措施进行有效处理，就会造成腐蚀物质挂在内壁上，加快管道腐蚀，直接威胁到管道运输得安全。（3）当长输管道腐蚀情况严重时，管内气体就会泄漏出来，给天然气公司造成经济损失。总之，针对天然气长输管道运输时出现腐蚀现象，应采取有效的防腐措施，提高预防力度，进一步提高天然气长输管道运输的安全性。

2 天然气长输管道内腐蚀的主要原因

2.1 材料性能管道冲刷腐蚀

受管道金属材料影响较大，优质的管道材质具备的抗冲刷腐蚀性能，可以有效抵抗腐蚀，元素差异会导致抗冲刷腐蚀性能有所差异，C、Mo及N元素可以有效抵制金属表面钝化膜的溶解，Cr可以在金属表面生成Cr2O3，使合金材料具有更好的抗冲刷腐蚀性能。相关研究表明，在不锈钢钝化体系中，金属表面产生的电化学反应可以形成致密状态的钝化膜，有利于提升材料耐腐蚀性，而结构更为致密的铬氧化物可以起到隔离作用。但沉积的Fe氧化中，耐冲刷腐蚀的性能起不到防腐作用。

2.2 内部腐蚀

主要原因有以下几点 ：在适当条件下，天然气内杂质成分会与管道内壁发生电化学腐蚀与化学腐蚀，天然气杂质主要包含水分、硫化氢、CO2等。长输天然气管道传输距离远，输送体量大，在传输过程中经过高压、高温的环境，高温高压环境会导致酸性物质活动能力增强，从而加快天然气管道内壁腐蚀程度。长输天然气管道工作时会产生自由液相，气态、固态、液态三种状态同时出现在天然气管道内部，三态混合物会在流动压力作用下对天然气管道内部进行腐蚀，尤其是管道转角位置，极容易出现内壁破裂现象，从而造成天然气泄漏事故。

2.3 环境因素

流体温度改变也会对冲刷腐蚀速率带来影响，流体温度升高会降低黏性，流体与管道金属表面间的冲击力会变大，温度升高也会使氧扩散速率变大，金属反应活性增强，电荷转移速率变大会加剧电极表面损伤。金属材料的延展性也会跟着温度升高而变大。pH也会对冲刷速腐蚀速率产生一定程度的影响，冲刷腐蚀速率会跟着pH升高产生先降低后升高的变化，酸性环境下的腐蚀速率最大，这是由于钝化材料无法在酸性环境生成保护膜，而中性流体中冲刷腐蚀速率会下降到最低，是由于pH的增加使介质氢离子浓度变小，腐蚀电化学反应从析氢反应变成吸氧反应。

3  长输天然气管道防腐措施

3.1  初期建设防腐措施

在长输天然气管道工程建设初期做好腐蚀防护工作，作业人员在铺设管道时保持管道铺设环境符合国家标准，并对天然气管道内部和外部进行防腐涂层处理。根据管道周围的地理环境、季节气候等因素，选择喷砂等方法对天然气管道表层处理，对凸凹部分进行去除、填补处理，提高了天然气管道腐蚀抵抗性和使用周期，从而加强防腐效果。在对天然气管道进行焊接施工时，要保障作业人员使用合理有效的焊接方法，操作严谨，严格管控管道焊接程度与焊接角度，保障施工过程中不会对天然气管道造成损伤、划痕等影响，从而防止后期作业发生安全风险事故。此外，在管道建设初期还需要注意输气阶段的预防工作，保证天然气输送现场安全。

3.2  日常管理防腐措施

长输天然气管道腐蚀防护工作具有工作周期长、作业复杂的特征，需要有关人员在日常生活中加强对长输天然气管道防腐工作的管理。严谨对待管道防腐工作，对管道资料、操作流程等信息严格记录在案，在基础工作中做好天然气管道腐蚀预防工作，定期检查管道状况，确保长输天然气管道内部压力与外部环境处于正常范围内，以避免安全问题发生。根据实际情况对天然气公司工作制度、管理规程、人员作业进行具体要求，保障天然气工作人员具备优秀的综合作业能力和安全风险意识，从而确保天然气输送工作能够安全有效进行。

3.3  管道涂层防腐措施

管道涂层是长输天然气管道防腐工作中比较常见的防腐措施，一般分成以下三种：煤焦油瓷漆防腐，这种方法具有较强的防腐性能，投资成本低廉，相对具有较大的优势，能够很好的保护长输天然气管道，起到防腐作用。这种方法具有较高的温度要求，如果施工温度达不到标准，则无法起到有效的防腐作用。PE三层防腐，此防腐措施主要适用材料为环氧粉末，环氧粉末对周围环境要求不高，而且具备较强的适应性，需要将环氧粉末均匀地固定在天然气管道表层，以此起到腐蚀防护作用与管道保护作用，PE三层防腐法是目前应用比较广泛的管道防腐方法。PE双层防腐，使用PE材质对天然气管道进行双层隔离防护，具备耐高温、绝缘、防水等诸多优点，同时投资成本较低，是最为常用的一种长输天然气管道防腐方法。在使用PE双层防腐时，需要注意光照问题，如果PE材质长期处于太阳光照射下，会在紫外线作用下加速老化，这也是天然气管道发生腐蚀问题的原因之一。

3.4  阴极保护防腐措施

此方法原理简单便捷，增加了长输天然气管道保护范围，同时大幅度提高了管道保护效果。管道外表层通常具有金属材料，且其因子活跃程度大于管道金属，在温度和压力的作用下，二者之间会发生化学反应，在电解质溶液与水汽的共同作用下形成原性电池附着在管道外表。原性电池直接与腐蚀物质接触，电池阳极是金属成分，因此与腐蚀物质发生腐蚀反应，电池阴极为天然气管道，能够有效避免腐蚀物质，从而起到防腐作用。在进行牺牲阳极保护法时需要注意，对天然气管道长度、管道厚度、温度变化、湿度变化、季节气候等仔细考察，以确保活跃金属能够在合适管道的位置发挥作用，保证防腐质量。阴极保护防腐措施在及其特殊的条件下还可以采取外加电源的方式进行防腐保护。天然气作为燃气资源，具备易燃易爆炸的特点，对外加电源的阴极保护法使用极少。其方法主要原理是增加金属管道外部表层电源，从而保护金属管道外壁，在使用时，操作人员需要对实际地理环境和金属管道管壁厚度进行综合考量，严格规定施加电源设备，控制电压电流的大小，此方法应用成本相对较高，且在实施过程中要求技术人员具备极其专业的技术能力与熟练的操作经验，以确保在对管道外壁施加电源时，保障电压电流符合安全标准规定，不发生安全风险事故。

结束语

综上所述，在今后的工作中，必须重视长输天然气管道防腐工程，在管道建设初期开始重视防腐工作，加强天然气管道日常防腐管理工作，在防腐工作中以管道涂层、阴极保护等方法对管道进行防护工作，确保天然气输送工作能够安全有效开展下去，为人们日常生活与企业生产提供有效帮助。

参考文献：

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