采气管线设备腐蚀机理及对策研究

摘 要：针对采气管线设备腐蚀问题，本次研究结合我国采气管线设备的腐蚀现状，首先对采气管线设备腐蚀的机理进行深入研究，在此基础上，提出采气管线设备腐蚀的相关对策，为保障采气管线设备的安全运行奠定基础。研究表明：采气管线设备的腐蚀主要受到主要因素以及次要因素的影响，主要因素为天然气中含有大量的腐蚀性物质，次要因素为管线内的温度、压力等，相关企业需要从增设防腐层、采取电化学方法防腐、提高管材质量以及加强采气管道设备管理四方面入手，分别采取多项有效措施，全面提高采气管线的安全性。

关键词：采气管线设备;腐蚀机理;腐蚀对策;防腐层;电化学防腐

0 前言

在天然气开采作业的过程中，被开采出地面的天然气首先将进入到采气管线之中，通过管道输送到处理站，集中对各气井生产的天然气进行处理。与长输管道相比，由于采气管线设备内的天然气属于原始气体，并没有对其进行净化处理，所以天然气中酸性物质的含量相对较高，所以对采气管线的腐蚀性相对较大，在采气管线设备长时间运行以后，受到持续腐蚀的影响，采气管线设备非常容易出现各种类型的风险问题，如果采气管线设备的运行出现问题，不但会影响采气企业的产量，还会引发其他类型的风险事故[1]。针对此问题，本次研究主要是对采气管线设备腐蚀的机理进行全面的研究，并提出有效的控制对策，为降低采气管线的腐蚀速率奠定基础。

1 采气管线设备腐蚀机理研究

1.1 主要因素

采气管线设备腐蚀的主要因素来自于天然气自身，天然气中含有大量的酸性物质，这部分酸性物质会对管道金属产生化学腐蚀。首先，在采气管道对天然气进行输送的过程中，管道内会产生各种类型的化学反应，天然气中含有大量的氧气、二氧化碳以及硫化氢，还含有少量的水分，在天然气被开采出地面以后，随着温度的逐渐降低，天然气中的水分会逐渐析出，在管道内以游离水的形式呈现，二氧化碳会与水产生反应，进而产生弱酸，通过进行全面的实验发现，与强酸相比，弱酸对于管道金属的腐蚀作用更为强烈，这主要是因为强酸在腐蚀管道金属的过程中，会在金属表面产生一层致密的保护膜，这层保护膜会使得管道金属的腐蚀速率降低，而弱酸与金属接触以后，形成的腐蚀产物膜较为稀疏，无法对管道起到保护作用，所以弱酸对管道的危害性相对较大，二氧化碳和水接触后形成的碳酸属于弱酸，将会对采气管道产生严重的腐蚀作用[2]。硫化氢也是影响管道腐蚀速率的重要因素，硫化氫会对管道金属产生应力腐蚀。在另一方面，硫化氢与二氧化碳之间可能会产生协同腐蚀作用，目前两者的协同腐蚀反应正处于研究阶段。天然气中还含有少量的氧气和细菌，在氧气的作用下，这部分细菌会对管道金属产生微生物腐蚀，同时，目前的研究成果表明，如果天然气中含有氢气，这部分氢气会使得碳酸的腐蚀速率加快，由此可见，氢气属于碳酸腐蚀的催化剂。

1.2 次要因素

采气管线设备的化学腐蚀反应必然存在一定的反应条件，任何类型的化学反应都必须在一定的条件下进行，如果无法满足基本条件，则化学反应将无法进行，采气管道设备的腐蚀速率与这些腐蚀条件具有一定的联系。所谓的次要因素就是腐蚀反应进行的条件，次要因素主要包括管道内的温度、压力、天然气的流速等[3]。首先，如果采气管线设备的运行温度相对较高，则分子的活化能相对较大，此时化学反应进行的速度相对较快，管道金属的腐蚀速率将会增加;其次，在输送压力方面，如果采气管线设备的运行压力相对较高，则气体的分压就会增加，进行化学反应的物质量将会增加，管道金属的腐蚀速率必然会增加;在天然气的流速方面，尽管弱酸对管道金属腐蚀产生的保护膜较为稀疏，如果对管道起到完全的保护作用，但是会发挥降低腐蚀速率的效果，天然气在被开采出地面后必然含有少量的颗粒物，如果天然气的流速相对较快，这部分颗粒物将会对腐蚀产物膜产生破坏，使得腐蚀性物质与管道金属之间的接触面积增加，腐蚀性物质的流动速度也将增加，这就使得管道金属的腐蚀速率增加。

2 采气管线设备腐蚀对策研究

2.1 增设防腐层

为了降低采气管道设备的腐蚀速率，相关企业首先需要采取增设防腐层的措施，防腐层主要是将管道内的腐蚀性物质与管道金属相互隔离，由于腐蚀性物质无法接触管道金属，所以管道金属的腐蚀速率必然会降低，目前国内外都开发了较多的防腐层材料，相关企业在使用的过程中需要对防腐层材料进行合理的选择。在另一方面，在防腐层使用一段时间后，可能会出现严重的损坏问题，例如如果天然气中的颗粒物相对较多，在天然气流动的过程中，这部分颗粒物不断摩擦防腐层，就会出现严重的防腐层破坏问题，在防腐层破坏之后，管道内不但会出现化学腐蚀，还会出现电化学腐蚀，该种状况下管道金属的腐蚀速率相对较快，因此，相关企业需要定期对防腐层的完好程度进行检测，全面保障防腐层的完好性。

2.2 采取电化学方法防腐

电化学防腐是降低管道金属腐蚀速率的重要措施，目前常见的电化学防腐方法主要可以分为两种，分别是牺牲阳极的保护方法和外加电流的保护方法，对于牺牲阳极的保护方法而言，其适用于管道长度相对较短的管道，管道的长度越短，其使用成本就越低;对于外加电流的保护方法而言，其适用于管道长度相对较长的管道，管道的长度越长，则使用成本就越低。对于采气管线设备而言，其管道的长度一般相对较短，因此可以选择使用牺牲阳极的保护方法，即在管道沿线合适的距离埋设阳极包。但是在使用该种方法的过程中，随着牺牲阳极使用时间的逐渐增加，牺牲阳极也会出现失效或者防腐效果降低问题，因此，相关企业在使用该种方法的过程中，还需要定期对牺牲阳极进行全面的检测，以此防止出现牺牲阳极失效问题。

2.3 提高管材质量

提高管材的质量是降低采气管线设备腐蚀速率的措施之一，所谓的提高管材质量就是尽可能的选择抗腐蚀性强的管道材料，与长输管道不同，采气管线设备的距离相对较短，且遭受的腐蚀相对较为严重，使用抗腐蚀性强的材料虽然会增加成本，但是由于受到管道长度的限制，成本的增加相对较低，且可以全面保障采气管线的运行安全，延长管道的使用寿命，由此可见，使用抗腐蚀性强的材料作为采气管道材料是一种可行的方案。目前，国际上已经有气田企业选择复合型的抗腐蚀管道代替传统的金属管道，且已经取得了良好的效果，为了我国气田企业中需要推广使用该种方案。

2.4 加强采气管道设备管理

为了全面提高采气管线设备运行的安全性，加强管道设备的管理工作也十分关键，所谓的加强管理主要指的是定期对管道进行检查、当管道内的防腐层进行检测以及对电化学措施进行检查，通过管道检测可以及时了解管道的运行状况，如果发现管道存在严重的腐蚀问题，则相关企业需要提前采取措施防止出现腐蚀穿孔问题，通过对各种防腐技术进行有效的检测，防止出现防腐技术失效问题，这也是保障采气管线设备安全运行的关键措施。

3 结论

通过本次研究可以发现，受到各种因素的影响，采气管线设备在运行的过程中非常容易出现腐蚀问题，其中，天然气的成分属于管道腐蚀的主要因素，管道的各种运行参数属于管道腐蚀的次要因素，为了全面降低管道的腐蚀速率，相关企业需要从增设防腐层、采取电化学方法防腐、提高管材质量以及加强采气管道设备管理等多个方面入手，多种措施并行，全面保障采气管线设备的运行安全。

参考文献：

[1]张芳，何文凤，张涛，等.油田采气管线及集气站内设备腐蚀机理研究及安全评价[J].化工管理，2017（35）：37.

[2]魏巍，常鑫，王善亮.采气管线及集气站内设备腐蚀原理探究[J].云南化工，2018，45（03）：251.

[3]昝英，谭巍，费明远，等.跃进二号油田管线腐蚀及防护措施研究[J].青海石油，2006（2）：69-72.

作者简介：

郭晓艳（1975- ），女，辽宁辽中人，工程师，主要从事安全环保管理工作。