长输天然气管线的腐蚀与防护

王彦涛 高国军 赵元元 董林兵 邹宇杰

摘 要：中国的天然气资源分布不均。为了满足社会对天然气资源的需求，经常使用管道来输送天然气。但是实际中，天然气管道的运行会受到许多内部和外部因素的影响。腐蚀是普遍现象，所以必须要提高天然气的安全性，因为这对运输的影响很大。因此，保护管道和防止腐蚀不仅有利于天然气的正常供应，而且对于天然气的安全运输也将具有重要意义。本文主要分析了天然气管道腐蚀的原因，并提出了适当的防护措施。

关键词：长输天然气管线;腐蚀;防护

如今，管道已成为中国天然气运输的重要组成部分，通常铺设在较浅的深度。它们会受到许多因素的影响，并且容易腐蚀，会对天然气的安全运输构成更大的风险。因此，管道的腐蚀与防护研究具有不可替代的重要意义。

1 影响天然气管道腐蚀的因素

1.1 自然地理环境的影响

由于管道通常使用浅埋法，因此对自然地理环境（例如土壤、空气和湿气）的影响敏感，这会导致管道腐蚀。在这种情况下，腐蚀的主要形式是土壤腐蚀、细菌腐蚀和局部腐蚀。其中，土壤腐蚀主要归因于土壤结构。它主要由空气、水和其他固体物质、液体和气体形式的胶体组成，并且有许多孔。水中的盐具有离子传导性的功能，所以土壤的化学和物理成分会产生相应的电化学反应，从而导致土壤腐蚀。

1.2 管道外防腐层的损坏

通常，管道的外部腐蚀保护层的保护功能很大程度上取决于管道中的腐蚀程度。因此，有必要使用高质量的材料来设计管道的外部防腐层。目前，中国的输气管道主要采取双重保护措施，即防腐涂层和阴极保护。其中，防腐涂层是关键。应确保防腐层与天然气管道完全靠近，以免阳极和阴极剥离，如果保护死区无意间出现局部脱层问题，则应当调节保护参数阴极电流，直到满足腐蚀防护要求为止。

1.3 管道材质问题

如果天然气管道的外部防腐蚀层是有效控制管道腐蚀的重要外部原因，那么管道材料本身的问题就是管道腐蚀的内部原因。目前，中国的长输气管道主要使用普通的螺旋焊接钢管。用这种材料制成的钢管含有较高的非金属成分，例如S和P元素，它们具有很强的腐蚀性能。C和Si元素会导致钢管破裂，当钢管表面出现划痕和凹痕等质量问题时，也会导致钢管腐蚀和断裂。

1.4 管道运输介质

当天然气管道长距离运行时，天然气的传输压力的波动会对管道产生不利影响，尤其是当传输压力增加且管壁位置变弱时，大大提高了腐蚀裂纹的增长速度。另外，天然气的水分和温度会引起管道内壁的腐蚀。例如，当水分含量高时，水分附着在管道的内壁上并在管道的内壁上引起腐蚀。天然气管道一旦发生腐蚀，就会影响天然气泄漏，并导致严重的安全事故和重大损失。因此，天然气供应单位应根据管道的当前腐蚀状态分析管道腐蚀的原因。这是做好防护工作的基础，并应及时提出高效的保护措施。

2 长输天然气腐蚀防护措施

2.1 内壁腐蚀防护措施

天然气管道内壁的保护主要从两个角度开始：一方面，相对于长输天然气管道内壁的质量，内壁设有防腐蚀装置，以使管道与天然气隔离，并防止天然气的有害物质撞击侵蚀管道的内壁。由于当今有许多可用的耐腐蚀涂料，因此性能和价格上存在很大差异。因此，在选择防腐涂料时，应考虑以下因素：防腐材料的绝缘性能、耐水性、对管道表面的附着力等不同的材料各有优缺点，必须实用且在经济上可行。在应用中，执行性能和特定设计要求的基准测试，并使用最佳的耐腐蚀涂料。例如，熔融的环氧粉末具有抗化学腐蚀性强、机械强度高和绝缘性能强的优点，但是顶层更薄，必须具有抗冲击性能。相对而言，两层熔融环氧粉末不仅具有较高的机械性能，而且具有可应用于管道连接位置的光滑涂层表面。另一方面，天然气中所含的污染物在运输前已被清除。在天然气进入管道之前，采用脱硫和脱水处理等针对性技术来过滤腐蚀性元素和天然气中混入的气体以及多余的水分，控制其含量。合理控制进入允许范围内的其他天然气物质，减少对管道内壁的损坏以及腐蚀的可能性[1]。

2.2 防止外壁腐蚀的防护措施

2.2.1 做好燃气管道规划

众所周知，输气管道距离较远，覆盖的区域更多，不同地区的土壤组成也有很大差异。因此，在规划长输天然气管道时，应该对管道的长度和所覆盖区域的土壤条件进行综合分析。应设立一个专门的技术小组研究流经区域的土壤情况，并设法避免造成严重的管道腐蚀。

2.2.2 确保施工质量和使用合格的防腐材料

通过分析不难确定，天然气管道的施工质量通常会对管道的防腐性能产生重大的负面影响。因此，在实际施工中必须采取措施保证施工质量。一方面，加强对运往现场的管道的质量检查，认真检查管道外壁是否有裂纹和凹坑。另一方面，应严格按照相关规范进行施工，并应由专人负责防止管线吊装时损坏管线。吊装管道后，应按要求进行焊接，特别是避免对接头和弯头的腐蚀。例如，使用辐射交联的三层热缩套管来修复周边焊缝，以进行修复;对弯头肘部执行防腐措施时，执行外部防腐涂层操作会更加困难。可以考虑使用两层熔融环氧粉末，同时深入研究喷涂表层的抗机械损伤类型和土壤的防腐类型，并同时喷涂防护膜。

2.2.3 选择合适的阴极保护方案

为了防止天然气管道腐蚀，还必须确保采取适当的阳极保护措施，特别是根据实际情况，选择合适的阴极保护方案，包括强制电流方案和阴极保护方案两种。施加强制电流的优点是：功率可调电流的连续性具有较大的保护区域，受特定环境电阻的影响较小，并且保护装置的使用寿命更长，但其应用还有一些缺点，例如过多的维护工作量，并且容易破坏相邻结构。牺牲阳极保护方案的优点是：无需外部电源，几乎不干扰相邻结构，并且在调试后无需太多特殊管理，它还具有以下缺点：管道覆盖层的质量必须可靠，保护电流但不能对其调节，并且在高电阻率环境中不容易使用。因此，在施工过程中应综合分析保护范围、管道环境条件和管道鋪设工程范围，并选择适当的阴极保护措施[2]。

2.3 防止燃气管道腐蚀的其他措施

长输天然气管线不仅关系到天然气的安全运输，而且关系到相关人员的生命和财产安全。因此，要注意维护工作的各个方面，特别是管道的防腐。除了与腐蚀检测和阴极保护改造有关的项目外，还需要加强对管道的日常检查，及时确定管道腐蚀的位置，采取适当措施加以处理，并做好日常维护和管理工作。

2.3.1 建立管道腐蚀防护机制

根据管道腐蚀防护要求定期安装管道腐蚀防护机构，或进行抽查，以检查腐蚀风险区域，及时发现问题并立即修复。在严重的情况下，需实施全面计划改善防腐蚀措施，以避免发生安全事故。

2.3.2 进行例行管道检查和维护

通过将天然气管道的长期腐蚀防护工作纳入生产管理进度表，并增加日常管道检查和维护工作，以防止问题重复发生。这一工作不仅可以有效防止腐蚀问题，而且可以降低运行维护成本，并提高了项目的经济效益。

2.3.3 增加资本投资并进行技术创新

天然气管道易受自然地理环境、材料和其他因素的影响，加剧了管道腐蚀问题。因此，在进行技术创新时，需要提高管道质量，同时在防腐蚀技术领域进行研发时，要提高腐蚀测量的可靠性和准确性。

综上所述，长输天然气管道项目建设的重点和难点不仅涉及天然气的安全开采，还涉及人们的生命财产安全。因此，有必要增加对财力、物力和人力的投入，并通过管道的腐蚀防护测试、管道的电源测试、日常检查和维护方法很好地保护管道不受腐蚀。同时，需要加强技术创新，促进管道防腐工作的进一步发展。

参考文献：

[1]曲良山，金名惠.油田埋地输气管道的腐蚀检测、评价及原因分析[J].油气田地面工程，2005，24（2）：51-52.

[2]吕德东.油田埋地管道防腐层破损点检测及影响因素[J].管道技术与装备，2007（3）：39-40.