天然氣管道防腐

　　1 前言
　　目前，天然氣長輸管線，隨著能源市場的需求不斷增加而猛增。在我國，輸送石油、天然氣資源，主要通過長輸普通鋼制螺旋焊管管道來實現(xiàn)。天然氣長輸管道通常是采取埋地鋪設方式，由于受地下水、埋地地形以及河流、湖泊等自然環(huán)境的影響，尤其是潮濕環(huán)境的影響，都會對天然氣長輸管道造成嚴重的腐蝕。由于長輸天然氣管道長期埋于地下，一旦腐蝕穿孔泄漏，隱蔽性很強不容易發(fā)現(xiàn)，即使發(fā)現(xiàn)漏點，維修土方等費用也十分昂貴，給國家造成重大經(jīng)濟損失，并且影響正常平穩(wěn)供氣且造成重大安全隱患。因此，天然氣管道系統(tǒng)的壽命以及可靠性的關鍵就是管道的防腐問題。作為天然氣管道施工過程中的關鍵環(huán)節(jié)，埋地長輸天然氣管道的防腐問題值得我們重視。本文通過深入研究分析天然氣管道腐蝕機理，針對具體的管道腐蝕類型，提出相應的防護措施及意見，切實保護天然氣輸送的安全、平穩(wěn)運行。
　　2 天然氣管道腐蝕機理分析
　　管道腐蝕有內(nèi)、外部位的腐蝕；另外，根據(jù)腐蝕成因還可以分為生物化學、電化學以及化學腐蝕等。其中由于細菌等的生命活動加速或引起金屬的細菌腐蝕稱為生物化學腐蝕；而電解質溶液中失去電子而被溶解的金屬，也就是與電流流動有關的，金屬在電解質中發(fā)生的一種腐蝕就是電化學腐蝕；管道金屬與管道、空氣以及土壤中的各種化學介質發(fā)生化學反應，金屬表面流失均勻且不發(fā)生化學能向電能轉化的的腐蝕被稱作化學腐蝕。
　　3 影響埋地長輸天然氣管道腐蝕的主要因素
　　3.1 地質環(huán)境的影響
　　天然氣管道在埋地環(huán)境下，主要受細菌、土壤以及雜散電流等的腐蝕。土壤的電化學腐蝕主要是由于土壤空隙中含有空氣以及含有一定鹽的離子導電性的水，且由于金屬材質的電化學以及物理化學性質的不均勻性所產(chǎn)生的。另外，土壤中的硫酸鹽還原菌將可溶硫酸鹽還原成硫化氫與鐵，形成細菌腐蝕。而管道附近高壓電力線路產(chǎn)生的二次感應交流電流疊加在管道產(chǎn)生的具有破壞作用的電流形成了雜散電流腐蝕，腐蝕量小，但集中腐蝕性強。
　　3.2 管道的材質及制造工藝影響
　　管道鋼材的材質與制造因素是管道腐蝕的內(nèi)因，特別是管道鋼材的化學組分與微晶結常多，造成了嚴重的腐蝕問題。
　　3.3 管道外防腐層影響
　　腐蝕防護是控制管道是否會發(fā)生腐蝕破壞的關鍵因素。目前管道的腐蝕防護采用了雙重措施，即防腐蝕覆蓋層與陰極保護（外加電流或犧牲陽極、排流）。防腐蝕覆蓋層至關重要的是能抵御現(xiàn)場環(huán)境腐蝕，保證與鋼管牢固粘結，盡可能不出現(xiàn)陰極剝離和造成陰極保護死區(qū)。
　　一旦發(fā)生局部剝離，就必須調整外加電流陰極保護系統(tǒng)運行參數(shù)，以便有效控制死區(qū)腐蝕、
　　達到防護效果。如果外防腐層出現(xiàn)破損，則極易在破損點形成點蝕，成為雜散電流的流出點。
　　4 天然氣管道腐蝕的防護對策
　　4.1 涂層防護
　　通?？刂坡竦靥烊粴夤艿栏g都會采取防蝕涂層的防護方法。作為第一道防腐防線的涂層，就是用來隔離腐蝕性土壤和金屬管體，且為其他防護措施提供絕緣條件。但是，涂層在管道投產(chǎn)運行后會產(chǎn)生一定缺陷。
　　4.1.1防蝕涂層
　　目前主要的防蝕涂層主要是環(huán)氧粉末和復合涂層。而修復老管道主要用液體類和纏帶類涂層。另外，由于環(huán)境污染問題，目前已經(jīng)很少使用石油瀝青和煤焦油瓷漆涂層。
　　4.1.2復合涂層
　　復合涂層就是由各具特點的單一涂層材料聯(lián)接形成具有良好綜合性能的一種多層系統(tǒng)的涂層。
　　4.2 陰極保護
　　陰極保護應用于管道始于上世紀三十年代，到五十年代中期已成為較成熟的防蝕技術，被世界各國廣泛采用。在我國應用也已有五十年的歷史。對于埋地管道陰極保護是作為附加保護方式對涂層破損處的管體金屬提供防蝕保護的。絕大多數(shù)管道工程采用了外加電流陰極保護方式，也有部分管道工程或部分管段采取了犧牲陽極保護方式。陰極保護目前有相應的行業(yè)標準可執(zhí)行，包括設計標準、施工驗收規(guī)范、運行維護規(guī)范及材料標準。此法具有施工簡單，安裝工作量小，對鄰近地下金屬構筑物不產(chǎn)生干擾影響，同時對雜散電流干擾能起到接地排流作用，管理也方便等優(yōu)點。
　　4.3 緩蝕劑防護
　　緩蝕劑保護是在腐蝕環(huán)境中，通過添加少量能阻止或減緩金屬腐蝕速度的物質以保護金屬的方法。采用緩蝕劑防腐蝕，由于使用方便、投資少、收效快，因而對于燃氣管道的防腐有很廣闊的前景。在緩蝕機理上，緩蝕劑是通過緩蝕劑分子上極性基團的物理吸附作用或化學吸附作用，使緩蝕劑吸附在金屬表面。這樣，一方面改變金屬表面的電荷狀態(tài)和界面性質，使金屬表面的能量狀態(tài)趨于穩(wěn)定化，從而增加腐蝕反應的活化能，使腐蝕速度減慢；另一方面被吸附的緩蝕劑上的非極性基團，尚能在金屬表面形成一層疏水性保護膜，此膜阻礙著與腐蝕反應有關的電荷或物質的轉移，故能使腐蝕速度減小。緩蝕劑的吸附可分為物理吸附和化學吸附。物理吸附是由緩蝕劑離子與金屬的表面電荷產(chǎn)生靜電吸引力和范德華力所引起的，這種吸附快而可逆；化學吸附則是由中性緩蝕劑分子與金屬形成了配位鍵，它比物理吸附力強而不可逆，但吸附速度卻較慢。
　　5 結論與認識
　　總之，由于關系到沿途人員財產(chǎn)的安全，所以需要投入大量人力物力對天然氣管道進行防腐作業(yè)。盡管，目前我們天然氣管道防腐技術在現(xiàn)有的工業(yè)技術水平條件下相當有限，但是，我們可以通過長時間對比試驗，找到一套針對天然氣管道防腐的比較成熟的辦法，并且相互進行配合，因地制宜，確定適用范圍和適用條件，為保證天然氣輸送平穩(wěn)運行以及管道經(jīng)濟效益最大化作出我們一份努力。因此，在今后的實踐和研究過程中，我們需要進一步對不同腐蝕類型進行定量評價，并進行進一步深入研究。