浅谈天然气输气管道腐蚀与防护

杜峰

摘 要：天然输气管道腐蚀与防护是目前我国最受关注的话题之一，而天然气管道事故发生最主要的原因就是天然气输气管道的腐蚀。本文针对目前天然输气管道的现状找出了令其腐蚀的具体原因，并根据腐蚀问题，提出了相应的防护措施。

关键词：天然气管道；腐蚀；防护措施

中图分类号： TE98 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）11-196-2

0 引言

制造天然气管道的材料一般为钢铁这种金属物质，因钢铁这种金属物质本身的特性导致极其容易被周围的工业废料、土壤、工业大气等介质所影响而产生腐蚀。同时管道输送的天然气中有有机硫、二氧化碳等物质，这些物质会对管道的内表层产生影响，导致管道的内表层被腐蚀。所以天然气管道不管是内表面还是外表面都极其容易受到周遭介质的影响而导致腐蚀。只有经过对地下天然气管道的研究找出产生腐蚀的原因并加以防护才能避免天然气管道腐蚀的发生。

1 天然气管道的具体腐蚀原因

1.1 腐蚀的种类

金属物质因周围的介质产生的化学或电化学作用而导致损坏就是腐蚀反应。电化学腐蚀、化学腐蚀和生物化学腐蚀是金属物质腐蚀反应中的三种腐蚀类型。管道中的各种化学介质或土壤、空气与金属产生的化学作用引起的腐蚀就是化学腐蚀，同时化学腐蚀不会将化学能转化为电能，这种腐蚀反应会使管道的表面流失，并且流失的较为均匀，导致管道壁越变越薄。电化学腐蚀是一种相关于电流流动的腐蚀反应，因不同的电极电位而在管道表面形成微电池，导致在电解质溶液中管道金属物质没有电子，只能成为离子后被溶解成为阳极，而电极电位在其中较高的部位能够得到电子，这个部位就会成为阴极。生物化学腐蚀就是因管道内有细菌的生命活动而产生的一种腐蚀反应，管道内若是有细菌活动，将会加速对管道金属物质的破坏。在这三种腐蚀反应当中，电化学反应发生的情况较多，电化学反应会对钢铁管道的表面产生非常严重的影响，直接使管道发生穿孔或凹穴[1]。

1.2 影响腐蚀的主要因素

组成管道的金属材料的安装质量、其本身的特性和防腐蚀措施效果会直接对输气管道造成影响，同时周围的各种介质自身的特性和其环境条件也会影响输气管道的腐蚀，例如电阻率、PH值、杂散电流等因素。如果安装管道的地带是黏土、岩石等地层结构不够均匀的地带，会使管道外发生腐蚀；盐碱含量较高的地带和土壤的电阻率较小的地带也会对管道产生影响造成管道外腐蚀。若是管道外的防腐蚀层已经发生了破坏并且已经潮湿也会导致管道产生管道外腐蚀。

2 控制天然气管道腐蚀的具体措施

2.1 控制管道外腐蚀的措施

目前国际上控制管道外腐蚀的方法有四种，分别是整流器、牺牲阳极、涂层和连接线。整流器也就是地床装置，它能够对电流需求较大的情况提供阴极保护。牺牲阳极则能对有涂层管道的外露部位提供阴极保护，同时对电流需求量小的裸管提供阴极保护。涂层能够将室外楼管道的外露部位最大程度的减少。连接线则能同时结合外界管线和辅助构筑物进行统一的保护，避免电解腐蚀情况的发生。

2.2 控制管道内腐蚀的措施

若想完全控制管道内的腐蚀，必须依照实际情况来进行防腐蚀措施，对管道进行脱硫、脱水。对于进入管道的天然气提出更高的要求，严格控制天然气的纯净程度，统一规定进入管道天然气含有的硫化氢不能超过每立方米20mg，沿线的最低温度必须高于进入管道天然气的露点。

若想缓解或阻止管道金属物质在周围介质中的腐蚀，可以使用缓蚀剂，但缓蚀剂只能在低浓度下的情况下缓解或阻止管道金属物质在周围介质中的腐蚀。氧化膜型缓蚀剂、吸附膜型缓蚀剂和沉淀膜型缓蚀剂是缓蚀剂的三种类型。同时缓蚀剂还能够在腐蚀环境中对金属材料进行保护，同时能使腐蚀环境产生改变。缓蚀剂防腐的基本原理就是能在天然气管道壁上形成保护薄膜，阻止硫化氢和水直接接触天然气管道壁，其腐蚀反应也就无法形成。

3 对天然气管道腐蚀的防护措施

3.1 在管道中设置防腐涂层

天然气管道中的防腐涂层能够有效的将土壤环境和管道金属进行隔离，阻止土壤环境直接接触管道金属，防腐涂层将物理阻隔作用发挥的十分彻底，为天然气管道的防腐设置了第一道防线，也为对管道的阴极保护提供了较好的电绝缘条件。

但因管道各种复杂的地形和土壤环境的影响，防腐涂层会受到很大的破坏，所以在管道的防腐措施当中，防腐涂层相比其他防腐措施还是比较薄弱，所以防腐涂层应当要有良好的抗介质渗透性，当防腐涂层成膜之后，能够有效的降低氧、水等腐蚀因子对于管道的渗透，将腐蚀因子与管道进行隔离密封。同时防腐涂层还要有良好的附着性和耐蚀性，湿膜的铁基体附着力必须比较强，对于水、酸、盐等溶剂介质有有效的耐受性。对于恶劣条件对管线涂层产生的影响，防腐涂层必须能有效的化解，例如地质蠕动、外力冲击等。通常来讲，天然气输气管道的涂层必须要具备以下性能。

首先是具有较强的粘接力：只有选择对管道具有较好粘接力的涂层，才能够防止由于受到外力的影响导致管道涂层出现粘接力失效的问题。如果涂层丧失应有的粘接力，就会导致钢管与涂层之间聚集一层潮气，最终使得涂层丧失应有的防腐功能。

其次，要具有较强的耐化学介质浸泡的性能。因为土壤中具有非常复杂的成分，而且不同地区的土壤也具有不一样的成分，其中包括不同浓度和类型的烟、碱、酸等各种成分，如果涂层不能够对一种或者多种化学介质的浸泡产生较强的耐受性能，就会很快丧失应有的防腐功能。

再次，要具有较强的绝缘电阻和电气强度。在天然气的长输管道中要想做好埋地管道的防腐工作，不能够单纯的依赖外防腐涂层。在具体的管道运行中就算性能再优良的涂层也会出现各种各样的问题，所以必须要采用阴极保护的方式对涂层缺陷处进行处理。

最后，具有较强的抗穿透能力。涂层的用途和抗穿透能力具有十分密切的关系，经过实验室研究发现，涂层具有越好的硬度就具有越强的抗穿透能力。因此不管是管道的施工还是运行都必须要保证涂层具备符合标准的硬度，从而确保天然气输气管道具有良好的抗腐蚀性能。

3.2 阴极保护

天然气管道包覆了防腐涂层之后还是会产生腐蚀反应，这种现象是因涂层本身的特点导致大阴极小阳级的现象而造成的，所以应当根据实际情况对管道实施阴极保护。而对天然气管道的阴极保护共有两种，一种是牺牲阳极法，这种方法是使用比被保护金属腐蚀电位更负的腐蚀电位和被保护体组成电偶电池，利用负电性金属可以不断溶解形成电流的特点给被保护金属阴极极化提供保护。一种是外加电流阴极保护，它可以利用外部的直流电源来直接传输阴极电流给被保护金属，使它的阴极极化，保证被保护体能够不发生腐蚀，外加电流阴极保护一般有相关的链接电缆和辅助电极、直流电源等共同组成。强制电流法阴极保护也是阴极保护的方法之一，它与牺牲阳极法有相同点也有不同点，它们的使用需要根据实际的供电条件、所需保护电流大小等因素来决定，所需保护电流量大、条件变化大的管道系统就需要使用强制电流阴极保护。

4 结语

天然气管道事故的发生大部分的原因都是因为管道的腐蚀，和对天然气管道腐蚀的防护措施不够到位，我们应当对天然气管道的腐蚀加以重视，并对天然气管道腐蚀的原因进行总结分析，并提出控制防护天然气管道腐蚀的具体措施，才能够完全的控制天然气管道的腐蚀，提高天然气管道的防腐效果。

参 考 文 献

[1] 张辉.探讨天然气输气管道的优化[J].化工管理，2015（12）.

[2] 吴天一.浅谈天然气输气管道的维护与管理[J].化工管理，2015（20）.

[3] 王喜卓.天然气输气管道建设相关技术的研究综述[J].资源节约与环保，2015（10）.

[4] 詹宏昌.天然气管道外腐蚀与防护[J].广州化工，2011，11：127-129.

[5] 张红岩，谢宝军，张秀芳.浅谈天然气输气管道腐蚀与防护[J].经营管理者，2010，15：391.