天然气长输管道腐蚀的形成与防腐保护措施探析

周鹏 黄保亮

摘 要：长距离运输的天然气管道担负着将天然气运输至城市的重任，运输工作能否稳定顺利的开展会受到该管道防腐程度及安全性的直接影响。管道腐蚀一直是一个无法避免的问题，管道的使用寿命及可靠性会受到腐蚀的严重影响。很多因素均会导致天然气管道出现腐蚀导致其出现泄漏等情况，因此加强天然气长输管道的防腐保護工作是需要高度重视的问题。

关键词：天然气长输管道;腐蚀;形成;防腐保护措施;探析

当前大部分架空敷设或埋在地下的长输天然气管道需要多次穿越各种地理环境，因其距离长、压力大、供气连续不断等诸多特点导致管道在运行期间很容易受地理环境和气候的影响，由于腐蚀穿孔会导致漏气造成严重的人员伤亡事故和经济损失，同时由于维修管道会浪费大量的人力、物力和财力。因此本文针对天然气长输管道的腐蚀形成因素进行分析并提出相应的防腐保护措施。

1 天然气长输管道的腐蚀成因

1.1 大气腐蚀

放置在大气环境中的天然气长输管道表面会有一层不容易看见的极薄水膜形成。如果水膜的分子厚度达到20～30个时便会变成电解液膜。处于纯净水膜中的管道表面通常不会出现极强的电化学腐蚀，而融入腐蚀性气体和含有水溶性盐类的大气环境下的水膜极容易使天然气管道表面在潮湿环境中受到大气腐蚀。

1.2 土壤腐蚀

水、空气及各种盐类布满在土壤颗粒间使其拥有了电解质特征，在土壤电解质溶液中的金属管道会因为土壤腐蚀介质的差异形成宏观腐蚀电池，或因钢管表面状态的差异形成微腐蚀电池。各种土壤透气性导致氧的浓度不同导致腐蚀电池发育，土壤腐蚀性强度与土壤电阻率成反比。

1.3 温度和压力

一定量的酸性和活性物质存在于天然气管道内可使金属导管受到腐蚀的速率加快，高温环境下上升的土壤中硫化物含量会明显提升管道外壁的腐蚀速率。当超过70℃后酸性物质与天然气管道的反应速率会达到极限值，不会再出现变化。

2 天然气长输管道的防护措施

2.1 表面保护技术

非金属覆盖层和金属镀层是天然气管道防腐表面保护技术的主要内容，其中非金属覆盖层又分为有机和无机两种覆盖层，如塑料、橡胶、油漆、石油沥青等属于有机覆盖层;化学转化覆盖层则属于后者。金属镀层如果出现空隙会有小面积的铁裸露出来，与大范围的镀层形成腐蚀电池，导致漏电腐蚀的速度加快而极容易出现穿孔，因此应当将防腐覆盖层设置于该镀层的外侧，使其质量和保护层的品质更加稳定[1]。分为阴极和阳极性两种镀层，如作为阴极性镀层的铝、锌等在电化学腐蚀时因其较低的电位，属于腐蚀电池的阳极，被腐蚀，拥有牺牲阳极的效果。属于阴极的铁只能将电子传递因此被保护起来。属于阴极性镀层的锡、镍、铂等的电位比铁高，是腐蚀电池的阴极。

2.2 内壁腐蚀防护措施

防护长输天然气管道内壁时需要考虑两个方面，一是输送天然气前应当将其中的有害物质清除，进入管道前的天然气应当经过脱水脱硫处理[2]，将天然气体中过多的水分及腐蚀性元素过滤消除，控制天然气内其他物质的含量在一定范围内才能减少管道内壁出现腐蚀的概率。二是根据管道内壁的质量将防腐涂层涂刷在内壁从而隔离天然气和管道，避免天然气管道内壁受到天然气中有害物质的腐蚀。由于当前市场上的防腐涂层材料、价格性能及类型繁多且差异较大，因此选购天然气管道防腐涂层材料时应当格外注重材料是否有良好的抗剥离及绝缘性能，附着在管道表层上的能力及隔水能力如何。目前熔结环氧粉末、双层熔结环氧粉末等是常用的天然气管道防腐层材料，其中双层熔结环氧粉末的覆盖层表面光滑，拥有较高的机械性能且可用于管道的补口位置;溶解环氧粉末虽然有绝缘性能和耐化学腐蚀较强等优点，但没有较高的耐划伤及磕碰性能且覆盖层较薄。由于各种防腐层材料缺陷和优点各不相同，因此选用时应当按照经济可行性和施工需求等各方面进行对比。

2.3 施工期间的防腐蚀控制

施工期间应当严格按照技术标准在管道运输、卸管、布管等过程中进行操作，严禁野蛮施工。钢丝绳不可直接使用，而应当选用橡胶锟轮吊兰或尼龙吊带作为吊具，注意保证下沟的天然气管道不要和沟壁发生刮碰，如果条件允许的话为防止管道防腐层出现擦伤，可将草袋或木板垫在沟壁上。针对石方段管沟下沟后管道的防腐涂层容易受到损坏的情况，可将200mm厚细土回填在管沟底部，如果涂层已经出现损坏可根据防腐涂层补伤操作流程进行补伤，以此将管道涂层出现损坏引发的防腐安全问题解决。临时阴极保护措施应当应用于天然气长输管道整体，利用测试桩连接管道和阳极带可避免管道受到施工环境的腐蚀。定向钻穿越和大开挖穿越的河流，需将一组锌合金牺牲阳极分别埋设在穿越段两端的电流测试桩部位。将高纯锌参比电极设置于盾构穿越河流的隧道中，在河岸的测试桩中引入参比电极引线可对天然气管道进行防腐保护。

2.4 电化学保护措施

电化学保护措施应用于天然气长输管道通常有阳极和阴极两种形式，阳极保护措施是确保保护对象能够长时间处在反应迟钝的状态且该状态基本不会受到外界因素的影响。使用该防腐措施时可加入氧化剂或用另加电源进行极化反应使天然气管道的抗腐能力加强，由于该保护措施的使用实效性不会受到地貌地形等因素的影响，因此在管道防腐工作中的应用率较高。阴极保护措施是指在天然气管道金属表层导入一定量的阴极电流，使极化电化学反应发生在金属表面阴极。钢制天然气管道土壤腐蚀的各种原电池由于压缩引起电位差使管道形成腐蚀的电流数值接近于0，从而将管道被腐蚀的概率大大降低。也就是说电流阴极保护通过在管道原电池中引入一定量的直流电源对阳极进行强化，然后使土壤中的电流被迫向被保护对象上流转，使被保护对象结构的电位值减少并远低于周边的土壤环境。

2.5 杂散电流排流保护措施

由于高压输电线路和天然气长输管道沿线保持平行状态且间距较小，电气化铁路及高压输电线的运行会使管道的运转受到影响从而加大管道腐蚀速率，因此施工中一定要注意尽量保证天然气管道和直流、交流干扰源保持一定距离。强制性排流保护措施适用于性质复杂且很难确定的管道阳极区域电流，极性排流保护法则应用于交变电流存在的状况中，直流排流保护法一般会应用于恒定电流存在与管道阳极的状况中。因此施工中将杂散电流的真实检测结果作为参照依据，在地下铺设天然气长输管道后对排流方法进行科学选用，才能有力保证管道防腐工作的质量。详细做法为组装杂散电流流出端构成锌阳极，通过衔接天然气长输管道和玻璃钢测试桩减少管道土壤电流的影响并将其排除。

2.6 防护水腐蚀措施

由于水腐蚀对天然气管道不会造成过大的损坏且处理难度不高，因此完成天然气管道除锈工作后多次涂刷防锈漆防护层并整合管道电保护方法，便可取得良好的防护效果。当前常用的天然气长输管道防腐措施是在管道的金属表层涂刷防护层并维护其阴极，这一点对水腐蚀管道的防治方面上能够发挥出极大的作用。锌、镍等金属涂层是经常涂刷于管道金属表层的防护涂层，如果情况特殊也会用到磷化层，磷化层相较于以上两种涂层有更好的经济可行性，因此应用率较高。落实天然气管道防水腐蚀工作需要注意以下几点：管道金属表层和管道涂层拥有较强的粘附性且管道涂层平整性优良;涂层的完整性在运输、安装、保管管道设备等工序中不会受到碰撞损坏;管道的实用性不会受到涂层的负面影响且涂层应当拥有良好的隔水性能和电绝缘性能;涂层不能出现毒气物质的释放且需要拥有优良的物理性能;在地下长时间埋设不会出现变质，即使时间推移也不会降低其使用性能。

3 结语

综上所述，天然气长输管道的腐蚀会给企业与国家带来十分严重的经济损失，天然气管道防腐技术的好坏与管道的安全运行和使用寿命息息相关，定期对管道进行内检测和外腐蚀检测才能给管道的管理工作提供可靠依据，提前判断管道的破坏程度才可将防控作用充分发挥，切实保障天然气能源的正常输送。

参考文献：

[1]孙鹏然.天然气长输管道的防腐与防护措施[J].管道技术与设备，2013（01）：50-52.

[2]张思.天然气长输管道防腐的重要性及防护[J].全面腐蚀控制，2019，33（01）：85-86.