長輸天然氣管道內腐蝕分析與對策

牛建偉（山西省國新能源發展集團有限公司，靈石縣通義天然氣有限責任公司， 山西 太原 031300）

長輸天然氣管道內腐蝕分析與對策

牛建偉（山西省國新能源發展集團有限公司，靈石縣通義天然氣有限責任公司， 山西 太原 031300）

內腐蝕是影響長輸天然氣管道安全的重要因素之一，內腐蝕的隱蔽性較高，危害性較大。本文從內腐蝕的類型出發，對內腐蝕的發生原因進行詳細的分析，提出管道內涂層和使用緩蝕劑等常規預防方法和加強內腐蝕維護對策，確保長輸天然氣管道安全運行。

長輸天然氣管道；內腐蝕；原因分析

內腐蝕是指天然氣管道中的水汽與CO2、H2S等酸性氣體共同發生化學反應產生腐蝕物質，使得管壁發生腐蝕現象。內腐蝕是管道系統嚴重老化的重要因素之一，其使得管壁厚度減少，從而導致管道強度不斷降低，隨著時間的推移將可能出現泄漏事故。由于內腐蝕隱蔽性較強，出現事故時突發性較大，因此，釀成的后果較為嚴重。而我國絕大多數的長輸管道投入使用年限超過20年，管道系統老化性凸顯，已進入事故多發階段。

1　內腐蝕發生的原因分析

（1）二氧化碳濃度的作用 根據已發生的內腐蝕案例歸納統計結果顯示，隨著長輸管道的投入年限的不斷增加，因內腐蝕造成穿孔而引起管道泄漏或者斷裂的比例不斷增加。這主要是因為隨著氣田的開采的進展，特別是到了中后期，天然氣中的H2S、CO2和水汽的含量越來越多，濃度越來越大，從而使得管道的內腐蝕加速。由于在干氣管道中的H2S含量一般都非常低，遠遠小于國家規定的含量，由H2S和CO2共同存在時的腐蝕產物與溫度、壓力及含量的關系可知， H2S含量非常低的干氣長輸管道的內腐蝕主要以CO2為主，對于H2S的影響基本不考慮。

（2）水汽的作用 根據腐蝕的機理可知，水汽是發生內腐蝕的必要條件之一。如果天然氣管道內壁出現內腐蝕，那么在該處一般都會有水汽的存在。將天然氣處理成干氣后，在長輸管道中輸送過程中，一般較難析出游離水。但在某種溫度和壓力作用下，天然氣具有相當的飽和含水率。因此，應嚴把進入管道的天然氣的水汽含量關，預防管道內壁的水分析出。

（3）管道傾角 大部分的長輸天然氣管道的氣體流速＜7m/s，也就是屬于層流性質。根據層流理論可知，腐蝕液體大多數積聚在管道的底部，一般出現在低洼地段，特別是四季積水變化段，而內腐蝕就是出現在這些部分。根據研究顯示，內腐蝕一般分布在管道側面的八九點或者四五點的位置。因此，在設計天然氣管道時，應根據設計的溫度、流量和壓力，對內腐蝕進行直接評價，推算出某段管道液體積聚的最大傾角，然后應確保管道傾角小于該最大傾角。

2　內腐蝕的常規預防方法

（1）管道內涂層 管道內涂層是指在管道的內壁噴涂上一層涂料，以達到降低摩擦阻力，增加管壁的光滑度和提高防腐能力的目的。內涂層一般分為無機涂層和有機涂層兩種。無機涂層一般有陶瓷類涂層和耐腐蝕金屬涂層，技術較為先進。而有機涂層因其工藝簡單、成本較低、自動化和涂覆效率較高等特點被廣泛運用。但是有機涂層的老化速度較快，一般使用年限少于20年。由于管道內涂層在輸氣運行中容易老化脫落，甚至會導致某些設備損毀，比如渦輪葉片等。因此，目前已趨于淘汰狀態。

（2）使用緩蝕劑 緩蝕劑的使用依據是運用了成膜、吸附和電化學等理論，認為緩蝕劑中所含的原子以化學鍵形式跟管壁金屬結合形成一層保護膜，可以有效地保護管道。由于緩蝕劑使用較為方便、見效快和成本低等特點，發展前景較好。目前常用的緩蝕劑有低毒性咪唑啉類、極性基團（含氧、氮、磷和硫等原子）和非極性基團（含碳和氯原子）。其中低毒性咪唑啉類運用在酸性環境中的緩蝕效果較為明顯。但是緩蝕劑本身對環境有一定的危害，對天然氣也有一定的影響。因此，應根據具體情況對緩蝕劑進行選用。

3　內腐蝕的對策

首先，應盡快完善我國天然氣長輸管道內腐蝕監測、調查、管理、評估和應急處理等機制，對內腐蝕問題引起重視，加強內腐蝕的維護和管理；其次，應積極地學習國外的先進的內腐蝕標準化管理機制，根據自身環境和國情，研究出適合現狀的內腐蝕管理辦法與標準，并落實到位；再次，應成立專門的預防腐蝕機構，對內腐蝕的情況進行收集和分析，建立相關的防護數據庫，有效地保證天然氣氣質不受破壞。定期地對管線清理出來的固體和液體進行檢驗，采取合理的評價方法對管道的風險系數較高的部位進行有效的處理。最后，應加快天然氣長輸管道安全的立法的進程，完善天然氣管道內腐蝕的維護、運行、管理及評價辦法，完善內腐蝕減緩控制機制，確保天然氣管道安全。

4　結語

綜上所述，內腐蝕發生的原因是多方面的，不僅包括水汽的作用、二氧化碳的濃度控制和管道傾角的設計等因素，還包括腐蝕檢測、防腐技術措施和防腐管理等環節。因此，只有將防腐蝕的工作真正地落實到生產經營管理整個生命周期中，才能將管道內腐蝕事故出現的概率降到最低。

［1］常宏崗，羅勤，陳賡良，等.天然氣氣質管理與能量計量［M］.石油工業出版社，2008.

［2］郭秋月，劉磊，郭新鋒.天然氣管道內腐蝕直接評價方法原理與范例［J］.焊管，2011，（03）.

牛建偉（1983- ），男，山西省原平市人，2007年畢業于中國石油大學油氣儲運工程專業，主要從事天然氣凈化處理、天然氣長輸管道與城市燃氣管線建設、運行與安全管理工作。