天然氣長輸管道防腐蝕技術(shù)的探討

蘇子建 趙 東 李天天

（中石油東部管道有限公司 重慶市 404300）

天然氣長輸管道防腐蝕技術(shù)的探討

蘇子建 趙 東 李天天

（中石油東部管道有限公司 重慶市 404300）

天然氣作為一種新興能源，在人們的日常生活中使用越來越廣泛，因此確保天然氣的安全輸送至關(guān)重要。長輸管道運(yùn)輸是天然氣輸送方式中使用最多的方式，而管道防腐技術(shù)是確保長輸管道平穩(wěn)運(yùn)行的基石，本文通過對天然氣長輸管道防腐蝕技術(shù)進(jìn)行探討，為天然氣管道防腐蝕技術(shù)提出一些建議。

天然氣；長輸管道；防腐技術(shù)；影響因素；對策

1 管道防腐蝕技術(shù)的發(fā)展過程

早在1865年埋地鋼質(zhì)管道就開始應(yīng)用，但頻繁地泄漏事件使得人們不得不考慮對埋地鋼質(zhì)管道采用防腐層技術(shù)，最初的防腐層材料是煤焦油瀝青及改性的煤焦油瓷漆。20世紀(jì)70年代，此時隨著人們對防腐技術(shù)的認(rèn)識使得各種防腐層材料競相發(fā)展，石蠟、石油瀝青、膠帶、聚乙烯（PE）夾克陸續(xù)被開發(fā)出來，但是上述各種防腐材料“競放”的情形并沒有動搖煤焦油瀝青的主導(dǎo)地位，直到60年代雙層擠塑PE結(jié)構(gòu)得以發(fā)展。到了20世紀(jì)70年代，阿拉斯加管道建設(shè)標(biāo)志著熔結(jié)環(huán)氧粉末（FBE）時代的開始，通過對組分和施工程序的改進(jìn)，使得FBE成為80年代最成功的防腐層。到了90年代，F(xiàn)BE和由PE發(fā)展而來的三層聚乙烯（3LPE）漸漸地取代了煤焦油瓷漆，成了管道防腐層的主導(dǎo)材料。

2 管道腐蝕的影響因素

2.1 外界因素的影響

管道的腐蝕受自然環(huán)境的影響是很大的，管道在工作環(huán)境下，主要腐蝕情況有土壤腐蝕、細(xì)菌腐蝕和雜散電流腐蝕。土壤是具有固、液、氣三相的毛細(xì)管多孔性的膠質(zhì)體，土壤的空隙為空氣和水所充滿，水中含有一定量的鹽，使土壤具有離子導(dǎo)電性、土壤物理化學(xué)性質(zhì)的不均勻性和金屬材質(zhì)的電化學(xué)不均勻性，構(gòu)成了埋地管道的電化學(xué)腐蝕條件，從而會產(chǎn)生土壤腐蝕。在一些缺氧的土壤中有細(xì)菌（硫酸鹽還原菌）參加了腐蝕過程，細(xì)菌的作用是參加電極反應(yīng)，將可溶硫酸鹽轉(zhuǎn)化為硫化氫與鐵作用，產(chǎn)生細(xì)菌腐蝕。雜散電流是在地下流動的防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計之外對金屬管道產(chǎn)生腐蝕破壞作用的電流。雜散電流腐蝕包括直流雜散電流腐蝕和交流雜散電流腐蝕。直流雜散電流腐蝕原理與電解腐蝕類似，交流雜散電流腐蝕是管道附近高壓電力線產(chǎn)生的二次感應(yīng)交流電疊加在管道腐蝕電化學(xué)電池產(chǎn)生的腐蝕，其腐蝕量較小，但集中腐蝕性強(qiáng)。

2.2 內(nèi)在因素的影響

在天然氣管道的設(shè)計、施工過程當(dāng)中，會存在一些人為因素，將原本完全符合管道安全運(yùn)行的防腐層設(shè)計轉(zhuǎn)變?yōu)橛绊懝艿腊踩娘L(fēng)險隱患。資金不到位、施工條件受限、施工質(zhì)量不符合要求、施工監(jiān)管欠缺等原因，這些人為因素交織在一起勢必會影響管道的施工質(zhì)量，從而對防腐層產(chǎn)生重大的影響，形成安全隱患，在今后的運(yùn)行過程中有能造成管道爆裂等不安全行為，造成沿線群眾的人身及財產(chǎn)損失。

2.3 生產(chǎn)運(yùn)行的影響

除了外界因素與內(nèi)在因素的影響，天然氣管道的腐蝕還與天然氣的生產(chǎn)運(yùn)行管理息息相關(guān)。在天然氣的輸送過程中，由于管道線路長，不能對每一段進(jìn)行及時的監(jiān)測，管道附近的施工挖掘機(jī)作業(yè)、管道周圍人群產(chǎn)生的腐蝕性固液廢棄物、房屋違章占壓、管道附近深根植物的種植這些行為都會對防腐層造成一定的損傷，同時自然災(zāi)害的產(chǎn)生也會嚴(yán)重影響管道防腐層甚至管道本體的安全。因此，只有加強(qiáng)管道沿線的完整性管理，使管道時刻處于受控狀態(tài)，才能確保管道防腐層的安全，從而確保管道的平穩(wěn)運(yùn)行。

3 管道的防腐技術(shù)的基本方法與對策

目前對管道的防腐蝕手段主要有涂層防護(hù)技術(shù)、電化學(xué)防護(hù)技術(shù)、排流防護(hù)技術(shù)以及完整性管理技術(shù)四個方面：

3.1 涂層防護(hù)技術(shù)

目前國內(nèi)外適用于長輸管道的防腐蝕涂層主要有煤焦油瓷漆、2層PE結(jié)構(gòu)、3層PE結(jié)構(gòu)、熔結(jié)環(huán)氧粉末（FBE）、雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末（雙層FBE）覆蓋層以及HPCC涂層等。作為保護(hù)管道防腐蝕的基本方法，涂層技術(shù)可以緩解管道防腐蝕層的氧化作用，從而保護(hù)天然氣的管道薄層。

3.2 電化學(xué)防護(hù)技術(shù)

陽極保護(hù)是使被保護(hù)金屬處于穩(wěn)定的鈍性狀態(tài)的一種防護(hù)方法，可通過外加電源進(jìn)行極化或添加氧化劑的方法達(dá)到防護(hù)目的。陰極保護(hù)是在金屬表面通過足夠的陰極電流，使金屬表面陰極極化，成為電化學(xué)腐蝕電池中電位均一的陰極，從而防止管道腐蝕。對于大口徑的長輸管道，國內(nèi)多采用強(qiáng)制電流為主、犧牲陽極為輔的陰極保護(hù)方法。由于防蝕性能優(yōu)良，使得保護(hù)距離加長，兩陰極保護(hù)站間距可達(dá)110km，為防止陰極保護(hù)電流的流失，在工藝站場的管道進(jìn)、出口處設(shè)置電絕緣裝置。為防止管道防腐蝕層或絕緣接頭遭受雷擊或電力故障而引起破壞，在絕緣接頭位置安裝鋅接地電池。在大型河流穿越段的兩岸邊各安裝一組鋅合金犧牲陽極以加強(qiáng)保護(hù)。

3.3 排流防護(hù)技術(shù)

排流防護(hù)技術(shù)是指在管道內(nèi)產(chǎn)生雜散電流之后，通過使用雜散電流檢測裝備進(jìn)行檢測，然后對雜散電流進(jìn)行排流，保證管道內(nèi)正常的電流不受影響。目前而言，排流防護(hù)技術(shù)主要是在電氣化鐵路、高壓電線施工時應(yīng)用，隨著排流防護(hù)技術(shù)的提高，在天然氣管道輸送中應(yīng)用越來越廣泛，在管道防腐蝕方面的作用越來越大。

3.4 管道完整性管理技術(shù)

除本體技術(shù)手段外，管道沿線的完整性管理技術(shù)也是確保管道防腐層安全至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)。完整性管理包涵兩個環(huán)節(jié)，一是施工階段要加強(qiáng)對施工方案的審核、施工過程的監(jiān)護(hù)以及施工后的驗收，確保管道防腐層技術(shù)符合管道的安全運(yùn)行。另一方面在管道運(yùn)行過程中，加強(qiáng)對管道沿線的監(jiān)管，降低管道周圍人為活動因素、地質(zhì)災(zāi)害因素的破壞，確保管道安全。

4 結(jié)論

天然氣長輸管道在天然氣生產(chǎn)運(yùn)行過程中至關(guān)重要，必須要重視長輸管道的防腐蝕工作，加強(qiáng)管道的監(jiān)測和防腐蝕技術(shù)的研究應(yīng)用，不斷創(chuàng)新技術(shù)，提高管道的使用壽命。管道的防腐蝕工作任重道遠(yuǎn)。本文通過對天然氣長輸管道防腐蝕技術(shù)進(jìn)行了探討，分析了管道防腐蝕技術(shù)的發(fā)展過程，影響管道腐蝕的外界因素、內(nèi)部因素、生產(chǎn)運(yùn)行因素等，并提出了管道的防腐技術(shù)的基本方法與對策，主要是運(yùn)用涂層防護(hù)技術(shù)、電化學(xué)防護(hù)技術(shù)、排流防護(hù)技術(shù)和完整性管理技術(shù)來解決長輸運(yùn)輸中出現(xiàn)的問題，從而保護(hù)管道防腐蝕層的安全，提高管道的壽命。

[1]李立國.關(guān)于天然氣長輸管道防腐蝕技術(shù)的探討.工業(yè)技術(shù)，2014，08.

[2]吳建林.長輸管道防腐層大修材料的選擇與探討[M].北京：人民教育出版社，2011（07）：102～110.

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