天然气管道防腐蚀现状及防腐技术探究

孟昭楠 赫小菲

1.沈阳三全工程监理咨询有限公司；2.鞍山港华燃气有限公司

对于城市天然气管道而言，其在运输过程中势必会受到多种因素的干扰，进而导致管道被腐蚀穿孔。对于管道腐蚀，其中的关键机理不尽相同。因所以，在应对不同的防腐现象时，必须按照城市天然气管道的客观现状，有根据地筛选恰当的防腐办法，进而保证天然气管道能够实现防腐需求。

一、天然气管道腐蚀缘由

造成天然气管道腐蚀的因素分为内因和外因，总的来说，由于材质、环境不尽相同，导致腐蚀发生的缘由也迥乎不同，其内在因素就是材质的应用、材料在运输天然气时所承担的的应力变化等[3]。具体而言，外因包括：裸露空气氛围、土壤中氧、无机盐含量、酸、碱性土壤等；内因包括：微生物、热气流，由于形成电位差，加速了其内在的化学腐蚀，导致裸露的金属材料长期无法得到保护，进而出现穿孔现象。

（一）电化学腐蚀。城市大多数天然气管道都是铺设于地下的，由于管道自身金属材料属性，加之管道的光滑剖面，就很容易导致其与土壤中电解质发生接触，由于土壤中的含氧量、电解质的化学特征、酸碱度等时不确定的，因此会在金属管道的不同表面部位发生不同程度的电化学反应，同时，由于一般情况下管道的金属表面在电化学腐蚀中是阳极，所以其势必会不同程度地遭受电化学腐蚀破坏。其很容易在电解反应时形成电流通路，出现类似干电池的化学反应，而恰恰由于电流的流动，进一步导致了电化学腐蚀速度非常快，相应的材料损耗也非常大。

（二）微生物腐蚀。对于微生物造成的腐蚀，可以概括为以下几个内容：①由于细菌的快速繁殖（厌氧菌等），其会在含氧较少的土壤中造成对于管道的严重腐蚀；②由于大量细菌的新陈代谢，其所产生的沉淀物酿造了酸性氛围，进一步加速了金属的电化学腐蚀；③天然气金属管道处于氧气含量低、适度大的氛围中，该氛围极容易滋生厌氧硫酸还原菌，其能够把现有的硫酸盐化合物进一步转变为成硫化氢腐蚀性气体，这就会导致在发生微量电化学腐蚀时，阴极区的H离子数量指数型增多，大大加剧电化学腐蚀的腐蚀破坏程度。

（三）化学腐蚀。对于化学腐蚀，其内在机理体现在天然气管道的金属材料与腐蚀性流体直接接触，导致相应的化学变化，而这些化学变化对于金属而言往往是有害的。管道中运输的天然气内包括硫化氢、氧气、二氧化碳等腐蚀性流体，其在湿润环境下易直接与管材发生化学腐蚀反应，而且该化学腐蚀反应中通常伴随电化学腐蚀的发生，因此其所造成的危害不言而喻。

二、天然气管道防腐措施

（一）阴极保护防腐。阴极保护防腐包括：外加电流防腐、牺牲阳极保护防腐两种方法。对于前者，通过在管道中加设电流，避免管道遭到腐蚀，其优势在于可对需要保护管道的距离实现把控，稳定性高。对于后者，其优势在于不需要管道中加设电流，这也让客观施工更加简单，后者也可视作前者的拓展和补充。此外，在进行阴极保护防腐时，必须有限考虑性价比，在保证防腐效果的基前提下，尽可能选择成本较低方案。

（二）电镀防腐。电镀防腐就是在天然气管道上进行电镀，其中。阴极电镀层是在管道上电镀一层电极高于管道金属的电极电势，如在钢铁管道上镀锌。而阳极镀层则与阴极镀层相反。对管道表面镀层后，管道金属表面与腐蚀介质互相隔离，进一步阻碍了腐蚀发生。尽管从大量镀层的实际应用来说，镀层能够对管道起保护功效，但电镀防腐在客观应用中最大的缺陷就在于施工作业复杂，这大大制约了电镀防腐的大范围应用。

（三）涂层防腐。对于内防腐层，其机理在于为管内壁、管流间提供隔离间隙，进一步规避管道金属与腐蚀物直接接触，缩减天然气管道内部出现腐蚀的概率。在管道中实现内涂层，一方面能起防腐功效，另一方面还可以缩减流体的摩擦阻力，经济效益较高。目前常用的涂层防腐材料有：环氧粉末、涂层钢管等。涂层防腐是时下国内外在天然气管道防腐中较为常见的防腐措施，其作业方案、检测措施都较为完善，在施工作业也相对容易，应用范围广、前景较好。

（四）改善环境。改善天然气输送管道的周遭氛围，这对于预防管道腐蚀而言作用巨大。具体方法包括：缩减腐蚀介质浓度、把控管道所处氛围的温度、湿度，降低介质中的氧含量等，都能够发挥良好的防腐功效；也可在腐蚀介质中加入抑制腐蚀速率的化学物质，实现对于管道腐蚀速率的降低。

（五）破损修复及腐蚀防护。国内外常用的破损修复技术包括：水泥浆内衬、翻转法、HDPE管内衬三种，其优势在于：工作量小、施工作业周期短、质量高。

（六）外部防护。外部防护包括：电化学保护、排流保护两种。前者主要是指阴阳极保护法。在天然气管道埋地施工时，通过阴极保护法，可大大提升管道的使用寿命，缩减维修成本。后者主要针对杂散电流导致的管道腐蚀，通过排流保护法，查看管道上是否存在正极与负极交变的现象，若存在，通过排流保护能够大幅度提升金属管道的抗腐蚀性。

结语：天然气隶属于清洁能源，其今后的发展趋势不容小窥，因此对于运输天然气的管道，其防腐技术及应用也必须及时落实。对于城市天然气的运输过程，其关键特征就体现在：压力高、范围广、流量大，本论文对于外输管道内、外壁腐蚀缘由进行较为深刻的剖析，同时针对不同的腐蚀现状应用的防腐技术进行较为深刻的探讨，结合城市天然气的实际情况，提出了阴极保护防腐、电镀防腐、涂层防腐、改善环境、破损修复及腐蚀防护、外部防护共六种常见的防腐措施，希望能够为我国的城市天然气管道运输提供一定的借鉴价值。