天然气管道输送过程中管道防腐的研究及防腐方法

2021-03-25

当代化工研究 2021年4期

（西气东输银川管理处宁夏 750000）

1.天然气管道输送过程中管道腐蚀的分析

(1)管道腐蚀的成因

①土壤腐蚀和管道腐蚀。在天然气管道的腐蚀影响因素中，土壤是一种关键因素，由于土壤属于液、固和气三相的多孔性胶质体，空隙中存在着一定的水和气，由于水中含有一定的盐分，也就使得土壤的离子导电性非常突出。天然气管道在输送天然气的过程中，不同区域土壤条件不同，且管道每一部分的金相结构也存在着巨大的差异，也就产生了电化学电流，这一腐蚀电流对于管道存在着严重的腐蚀，易引发管道的土壤腐蚀[1]。一些天然气管道为长输埋地管道，这类管道在施工时往往都会进行防腐层设计，以通过防腐层来有效避免管道的土壤腐蚀，但是，在实际的施工过程中，一些不当的操作行为可能会导致防腐层被破坏，难以起到隔离作用。

②大气腐蚀和细菌腐蚀。外部环境因素同样可能会引起管道腐蚀，首先，大气中有一定含量的水蒸气，而管道表面多以金属材质为主，在外界环境作用下，水蒸气或在金属表面凝结，形成水膜，此水膜可以溶解空气中的气体和杂质，在此溶解过程中，水膜相当于电解液，此反应过程会引起管道的化学腐蚀[2]。其次，气候条件同样会造成天然气管道的腐蚀，如果管道所经过区域长期处于晴朗天气，那么管道的运行环境相对较好，而在阴雨天气下，管道处于潮湿环境下，空气湿度较高，发生管道腐蚀的几率将相对较高，腐蚀的速率也非常快。最后，细菌同样会导致管道腐蚀，比如，硫酸盐还原菌、铁细菌、氧化菌等都会加大管道腐蚀威胁。

(2)管道腐蚀的形态

①点蚀。点蚀是管道腐蚀的一种形态，在管道中属于局部腐蚀现象，多呈现出点状、针状和小孔状。各类管道工程中，由于管道多输送的是气体和液体类物质，当出现了点蚀情况以后，将会给管道造成极大的安全威胁，且由于点蚀的特征，往往很难被人们发现[3]。天然气资源在管道输送过程中出现“冒、跑、滴、漏”的现象，可能是由点蚀现象所引起的，将会诱发严重的事故。在天然气管道工程中，为了避免出现此类的腐蚀情况，往往会在管道防腐处理之前，着重对管道金属表面、焊缝边的尖角、毛刺等加以有效处理。

②均匀腐蚀。均匀腐蚀同样是天然气管道腐蚀的重要表现，其主要表现为表面的大面积、均匀腐蚀，在一些全部暴露的金属管道中较为常见，一般是由于管道金属表面和腐蚀介质直接接触所引起的。

③丝状腐蚀。在管道保护膜下方位置处，极易发生丝状腐蚀，这一种腐蚀是与其他腐蚀所不同的，如果要在天然气管道中有效预防此类腐蚀现象，就需要做好管道的防腐层设计和处理。

2.天然气管道腐蚀的影响因素

（1）钢管内表面预处理。天然气管道为钢管，在施工处理的过程中，必须要做好钢管表面的预处理，管道内壁必须要做好清洗处理，以避免内壁上油污、介质、尘垢等各种位置的存在，一旦这些物质没有得到有效的处理，将会增大管道的腐蚀威胁[4]。根据有关资料显示，在天然气管道中，内表面杂质的处理效果将会影响到涂层的质量，如果处理不到位，管道壁起皮、气泡、结块等现象都是不可避免的，势必会影响涂层对管道的保护。埋地管道防腐处理要求如表1所示。

表1 埋地管道（普通钢材、铸铁）防腐要求

（2）涂层材料质量。虽然涂层是提高管道防腐性能的一个重要因素，但是，市面上的涂层材料非常多，不同的材料存在着性能、质量的较大差异。在当前的天然气管道工程建设施工领域，对于涂层并未形成统一的标准，在涂层材料的选择过程中，相关人员需充分考虑管道材料、天然气组分、温度等综合性条件，保障涂层材料的有效应用。比如，对于处于比较潮湿环境下的天然气管道，涂层材料最好选用环氧酚醛型或者环氧型材料；当天然气中的含硫成分较高时，环氧型涂层材料应用效果最佳。

（3）涂装工艺。涂装工艺同样会影响管道的防腐性能，一般情况下，在天然气管道工程中，涂装工艺的选择应该充分考虑涂层材料和结构因素。通常，手工涂装的效果相对较差，往往需要对焊道加以着重处理。涂装工艺应用不当同样会使得管道的防腐处理不当，涂装工艺应用时，要尽量保持涂装的连续性。在表面处理结束以后，依次按照底层、中间层的顺序，来保障涂装效果。但是，在实际的处理过程中，常常存在着很多的不当操作和施工行为，影响了涂层防护作用的实现。

（4）天然气组分。天然气管道在输送天然气的过程中，管道防腐蚀性同样会受到天然气组分的影响，天然气的组分比较多，其中含有硫化氢、二氧化碳、水分等，而这些成分是引起管道腐蚀的直接原因。

3.天然气管道输送过程中的常用防腐方法

（1）防腐涂料。天然气管道的防腐处理中，防腐涂料的应用是为了在管道表面形成一层防腐层，随后利用防腐层来隔绝管道与外部其他因素，发挥防腐涂料对管道的保护作用。从防腐涂料在天然气管道防腐方面的应用原理来看，天然气管道和周边腐蚀因子经由防腐材料可以有效隔离开，提升了管道的防腐性能。但是，如果在天然气管道的防腐处理过程中，要利用防腐涂层取得良好的效果，必须要保障防腐涂料的质量，结合管道的防腐要求，选择高性能的致密、防水和介电性涂料[5]。当然，由于天然气管道的防腐性能还会受到周边环境因素等的影响，因此，在防腐涂料的选用上，同样需考虑温度条件、涂料的化学稳定性。在当前的防腐涂料市场上，多以复合型材料为主，不同的防腐涂料有着不同的性能要求，只有保障了涂料选择的合理性，才能够保障防腐处理效果。

在天然气输送管道中，防腐涂料更多地应用于管道内侧和外侧，这是为了有效发挥防腐涂料的价值。根据防腐涂料在管道内侧的应用，可以使得天然气在输送过程中保持较高的流畅性。在管道外侧的防腐涂料应用时，能够在管道外层形成一层保护层，该保护层能够有效实现对管道的腐蚀，避免各种因素对管道所造成的不利影响，因此，外部防腐层的设计能够大大提升天然气输送的安全性和高效性。

（2）阴极保护。在当前的天然气管道工程项目实施过程中，牺牲阳极阴极保护、外加电流都是应用十分良好的防腐技术，能够大大提升管道的防腐蚀性能。外加电流阴极保护技术下，通过直流电流的布设，使得天然气管道可以有效连接起来，在管道周边也就形成了自我保护，在天然气管道较长且管口较大时，外加电流保护技术的应用效果将是十分突出的[6]。在天然气管道中，如果采用的牺牲阳极阴极保护方法，就需要结合天然气管道的具体分布特征，在周边进行阳极装置的科学布设。总之，无论在天然气管道防腐处理中采用的是何种的阴极保护技术，都要使得管道材料保持良好的电连续性。

（3）防腐管理信息化。近年来，在信息时代到来以后，天然气管道的防腐处理也面临着新的技术难度，在管道的防腐处理的过程中，同样需要加强防腐管理的信息化，在管道防腐中引入信息技术，是当前天然气管道输送中关注的重点问题。在将信息技术应用于管道防腐中以后，就可以直接通过信息技术、系统化管理模式来进行防腐控制，从而保障防腐处理的有效性，最大程度上降低管道腐蚀危害。防腐管理信息化中，最为关键的是要进行数据库的建设，在数据库中要涵盖天然气管道布设情况、防腐需求与防腐处理情况，通过数据库中各种防腐信息的整合，来指导实际的防腐工作。