影響天然氣長輸管道腐蝕因素研究

褚楚(中國石油新疆油田公司油氣儲運分公司, 新疆 克拉瑪依 834000)

目前，我國天然氣資源的輸送主要依靠的是長輸管道，據調研，國內外天然氣輸送方式主要以長距離埋地管道輸送為主，長輸天然氣管道沿途會遇到復雜的地形，以及氣候與溫度的變化。天然氣在管道輸送過程中，具有長距離、高壓力、地域廣和大流量等特點。長輸管道周圍的土壤對管道也會有著不同程度的腐蝕，即使是鋼制輸氣管道在埋地情況下也是容易發生腐蝕的，一旦地下輸氣管道腐蝕，要進行維修護理作業時十分困難的，而且會直接影響天然氣的輸送任務。因此，對長輸天然氣管道的腐蝕因素的研究顯得十分重要，本文從影響長輸管道內、外腐蝕兩個方面進行了深入研究，內外表面各個部位出發，找出了影響長輸管道腐蝕的真正原因，并相應提出了防腐措施和方法[1-3]。

1 長輸管道內腐蝕影響因素以及措施

1.1 鋼管內表面預處理

長輸管道鋼管內壁需要進行清洗，主要是為了清除表面的油污、介質污染物、塵垢、水分和銹物等，這些物質會極大的提高管道的腐蝕性。管道內表面具有一定的粗糙性，可以提高管道的粘結性。據統計，內表面雜質的處理程度高低直接影響后續涂層質量，一旦內涂層處理工序不夠理想，將會是管道壁起皮、起泡、結塊，導致粘結力降低，直接降低涂層質量，管道腐蝕危險加大[4]。

1.2 涂層材料質量

市面上的管道涂層材料有很多，而且不同材料其性能也不盡相同，目前對涂層材料的要求國內外尚未有統一標準，實際選擇涂層材料過程中，應該根據輸送管道材質、天然氣組分、氣質和溫度等條件，選取適當的材料。例如：濕氣本身含有水分較多，應該選用環氧酚醛型或環氧型涂層材料；天然氣含硫成分較多的情況下，應選取環氧型材料；凈化廠在附近幾公里范圍內，輸送的工藝氣溫度高達60℃的情況下，應選取環氧酚醛材料，這種材料耐高溫性能強。

1.3 涂裝工藝

涂裝工藝技術應該與涂層材料和結構相匹配。手工涂裝比機械涂裝效果差，這種情況下要對焊道處進行重處理。在涂裝工藝過程中，一定要掌握好工序的連續性，保障流水線作業的形式。表面處理完后，進行底層涂刷，然后中間層涂刷—面層涂刷—固化、質檢、堆放；按照標準時間進行每道工序，涂敷下一道涂料前，保證上一道涂料達到實干的程度，但是不能處于完全固化，否則，固化的情況下，兩道涂層是很難附著在一起，因為兩層之間缺少附著力。除此之外，在每道工序之間應該防止表面污染，避免表層不平、殘留雜貨而影響下道工序。

1.4 內涂層補口

常用的焊接補口技術主要有4種，分別是短管補口、真空負壓補口、車載式補口、記憶合金熱脹套補口等。除此之外，在內壁焊接犧牲陽極的方法，可以有效防止內表明腐蝕，一般情況下，是根據長輸管道埋地的實際地質情況，來選取適當的補口技術。

1.5 天然氣組分

長輸管道天然氣含有的組分比較多，一般含有一定量的硫化氫、二氧化碳、水分等，含有成分的多少也會影響內表面的腐蝕，另外，在輸送過程中，倘若天然氣分離除塵效果不佳，可能導致內涂層的老化、磨損、脫落。直接增加內表面的腐蝕危險。

1.6 管道內異物

在管道安裝施工過程中，盡量要保護好現場，避免泥沙、石子等雜物混入管道內，在進行清理內表面雜質的時候，不易使用風力過大的吹掃，這樣也會在一定程度上破壞內涂層；但是內表面雜質吹掃不徹底，這些雜質異物也會導致內涂層的破壞，進而導致管道腐蝕。

1.7 清管質量

清管作業是天然氣長輸管道的一項常規作業，主要是對管道內表面進行腐蝕產物、積水、異物進行清理，清潔干凈管道內壁，一定程度上改善管道內壁的光潔度，可以降低管道的腐蝕。

2 長輸管道外表面腐蝕影響因素以及措施

長輸天然氣管道外腐蝕是經常發生，一般會采取外防腐層和陰極保護等技術手段來防止外腐蝕的發生。當然，外防腐層材料選取要恰當，外防腐層的破壞也會陰極保護效果，陰極保護技術功能就有可能發揮不處理，這樣導致管道嚴重腐蝕[5]。

2.1 管道外表面處理

長輸天然氣管道外表面處理的好壞，關系到鋼管與防腐層的粘結強度，一旦外表面處理效果不佳，會導致管道起泡、翹起、返銹等現象。應該根據(GB/T8923-1988)除銹等級標準，來進行管道外表面的處理，和內表面處理一樣，要保持一定的粗糙度。根據襯里、涂料性質以及防腐層厚度，來綜合確定管道外表面的粗糙度及其粗糙形狀。

2.2 防腐層

長輸天然氣管道沿途會遇到復雜的地形，以及氣候與溫度的變化。天然氣在管道輸送過程中，具有長距離、高壓力、地域廣和大流量等特點。在選取管道外防腐層材料的時候，要綜合考慮長輸管道的土壤狀況、運行條件、施工環境、工藝以及經濟合理性，這樣選取的材料能夠做到因地制宜、具有較高的經濟性、合理性以及可靠性。

在選取管道外防腐材料的時候，需要具備以下幾點條件：

(1) 電絕緣性好。相對的兩外防腐層之間，在一定面積下，電阻應大于10000Ω·m2，并且外防腐層耐擊穿電壓強度應大于電火花檢測的電壓標準。

(2)外防腐層材料應具備耐陰極剝離能力，強度越高，防腐效果越好。

(3)外防腐層具有一定的機械強度，抗沖擊強度高。

(4)外防腐層具有抗彎曲性，耐磨性性能高。

(5)針入度達到一定的指標，與管道有良好的粘接性。

(6)外防腐層具有良好的化學穩定性，較高的耐老化性、耐熱和冷性能。

(7)外防腐層吸水率低，具有較強的抗微生物性能。

綜合考慮經濟性，選取滿足上述條件的外防腐層材料。在低洼富水地段，一般首先考慮耐水、耐化學腐蝕優越的涂層材料，這樣的材料有還氧煤瀝青及煤焦油瓷漆；在通過平原、沙質地段時，PE和煤焦油瓷漆材料可以承受氣候干燥的環境；在氯化物鹽漬地段，一般選取PE、煤焦油瓷漆和用熔結環氧；石油瀝青和聚乙烯膠粘帶材料在碳酸鹽土壤地帶的使用，對二氧化碳腐蝕有很強的防護作用；用熔結環氧粉末材料適合在溫度高環境條件下使用；強度高、耐磨性能好、表面摩擦阻力小的熔結環氧涂層材料，在穿越河流、隧道、公路路段有很強的適用性。

2.3 涂覆技術

對長輸管道外防腐層的涂覆方法選取有很多，主要包括機械噴涂、手工刷涂、淋涂和滾涂、熱纏繞、靜電噴涂、冷纏繞等，上述每一種技術方法均有各自的一定適用性，要根據管道材料和管道埋地條件綜合選取正確的方法，這樣才能使工藝技術與實際相匹配，有效保證涂覆質量。

2.4 搬運和堆放

管道在搬運和堆放過程中，一定要注意對外防腐層的保護，尤其是涂覆層，該處是最容易磨損的。在搬運時，要做到輕吊輕放，避免猛烈撞擊；在吊裝時，要做到使用軟質吊帶、繩索捆綁；在堆放時，要做到在放置軟墊在底部、層間，保證堆放層數量，做到不壓薄、壓變形防腐層。

2.5 施工過程

在工程施工過程中，長輸天然氣管道其外防腐層容易受到損傷。施工時，長輸管道要搬運、堆放、托運、吊裝，埋地管道要下溝、回填，對管道的處理工序一旦出現一點閃失，都會導致管道防腐層的破壞，進而影響防腐效果。

2.6 補口、補傷

對長輸管道焊接口補口要根據SY0061-92、SY/T0420-97、SY/T0422-97、SY/T0315-97、SY/T4013-95、SY4014-93、SY/T0415-96等相關規范進行操作，對管道損傷處補傷，管道補口補傷的質量好壞對管道的防腐性能會產生直接影響。一旦處理效果不佳，長輸管道的防腐效果將大打折扣。因此，應該認真仔細按照操作標準進行操作、執行。

3 結論

埋地長輸天然氣管道土壤環境、氣候與溫度的變化，均會對管道的耐用性以及防腐性能產生影響。天然氣在管道輸送過程中，具有長距離、高壓力、地域廣和大流量等特點。長輸管道周圍的土壤對管道也會有著不同程度的腐蝕。長輸管道鋼管內壁需要進行清洗，主要是為了清除表面的油污、介質污染物、塵垢、水分和銹物等，這些物質會極大的提高管道的腐蝕性。長輸天然氣管道外腐蝕是經常發生的，一般采取外防腐層和陰極保護等技術手段來防止外腐蝕的發生。當然，外防腐層材料選取要恰當，外防腐層的破壞也會陰極保護效果，陰極保護技術功能就有可能發揮不處理，這樣導致管道嚴重腐蝕。采取適當的材料和防腐措施可以有效的降低管道的腐蝕性。

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