天然氣集輸腐蝕與防護技術

楊壘（中國石油化工股份有限公司西南油氣分公司川西采氣廠，四川 德陽 618000）

天然氣集輸腐蝕與防護技術

楊壘（中國石油化工股份有限公司西南油氣分公司川西采氣廠，四川 德陽 618000）

天然氣氣源中含有CO2、H2S、O2等腐蝕介質，可能導致管材發生電偶腐蝕、縫隙腐蝕、點蝕等局部腐蝕。天然氣集輸系統的內腐蝕日趨嚴重，目前國內外主要采用緩蝕劑、涂層、陰極保護等技術進行腐蝕防護，不過由于每種方法都有其自身的局限性和不足，所以目前集輸系統的腐蝕還是比較嚴重。從根本上研究腐蝕的機理，控制腐蝕介質和應力狀況，并且改善管材和緩蝕劑的加注工藝可以有效降低腐蝕。

集輸系統；腐蝕；緩蝕劑

隨著酸性氣田的開采，天然氣集輸系統的內腐蝕日趨嚴重。天然氣集輸系統中氣源含有氣、液、烴、固等多相流物質，主要腐蝕介質為H2S、CO2、O2、Cl-和水，其中Cl-為催化劑，H2S、CO2、O2為腐蝕劑，水為載體和溶劑。很容易發生內腐蝕進而造成集輸管線爆破、套管穿孔、閘門絲桿斷裂等安全事故，引起嚴重損失[1]。

1 防護技術及不足

1.1 管材

通常在天然氣開發過程中，腐蝕越嚴重的集輸系統選用強度越高的管材，經濟性也越差。由此，低成本、耐腐蝕、強度高的特種合金鋼具有廣大的前景。另外近年來非金屬耐蝕材料發展迅速，如人工合成玻璃鋼管材。玻璃鋼管材具有耐腐蝕性能強、壽命長、超低摩阻、不導電等優點，但玻璃鋼管線導熱系數高，易導致結蠟，而且其抗折性能差，投資大，因此目前玻璃鋼等非金屬耐蝕材料使用很少。

1.2 涂層

涂層技術因其具有施工方便，成本低廉，適應性廣等優點，成為防腐工作中最普遍最重要的手段之一。采用內涂層和襯里技術不但能有效地防止了內腐蝕，延長壽命，降低經濟成本，還可以顯著提高輸送效率，減小了動力消耗，并防止天然氣水合物堵塞管道，減少了清管次數。但由于沖刷、沖擊和高溫的作用，涂層易露出易損壞、易剝離、屏蔽陰極保護電流等缺陷，從而影響到涂層的防腐效果，并且再一次進行涂層的涂覆非常困難。并且內涂層不可避免地存在針孔，尤其是有機涂層易在針孔出氣泡剝落，而在生產維護過程中也可能使防腐層損傷。

1.3 陰極保護

陰極保護技術主要包括外加電流法和犧牲陽極法。通常設計保護電位為-0.85～-1.15V（vs.CSE）。近年來，在我國，陰極保護技術已經廣泛應用于集輸系統管線外腐蝕的防護，但實踐證明陰極保護技術效果不明顯。

1.4 緩蝕劑

緩蝕劑是以適當的濃度和形式添加于腐蝕介質中，來減緩腐蝕的一種化學物質或復合物質，在防腐工作中得到廣泛應用。緩蝕劑具有以下優點：用量小；基本上不改變腐蝕環境；可基本不增加設備投資，操作簡便，見效快；對于腐蝕環境變化，可通過相應改變緩蝕劑的種類或濃度來保證防腐蝕效果；同一配方的緩蝕劑組分有時可以同時防止多種金屬在不同腐蝕環境中的腐蝕破壞。但是減阻劑、降凝劑、殺菌劑等會影響緩蝕劑的性能，所以需要進行多次的配伍性試驗。并且，目前作為商品緩蝕劑的種類十分繁多，但是由于每個氣源的氣質不同，沒有一種緩蝕劑能夠適應大多數的現場工況，所以緩蝕劑的篩選的流程是較為漫長和復雜的。由于氣體會對管道上緩蝕劑的膜層沖刷，緩蝕劑膜層破損，所以需要定期加注緩蝕劑，但是二次成膜的緩蝕效率會降低30%左右。

2 改進措施

2.1 改變集輸管道環境的腐蝕防護技術

集輸管道內部腐蝕與工作環境溫度、介質的礦化度、CO2的分壓、H2S含量等有密切關系，所以改變管道環境可以達到防腐效果。一是降低腐蝕介質的濃度，降低介質中H2S濃度、Cl—含量和介質礦化度；二是控制流體的流速和流態，在整個集輸管網壓力允許的前提下，選擇經濟、合理的管徑，控制管內氣體流速在3～6m∕s范圍內[2]，保證攜液能力，減少積液；三是合理設計氣流的走向和集輸管道的結構，盡量減少積液的存在；四是通過保溫措施等降低管道內部溫度，降低內腐蝕速率。

2.2 控制緩蝕劑加注

緩蝕劑的加注量直接影響效果，所以需要進行監測和檢測，通過經驗，計算和模型控制緩蝕劑的加注量。連續加注的緩蝕劑加注裝置可采用簡單的重力式加注裝置，也可采用化學劑加注計量泵及文丘里或噴嘴加注。設計的噴嘴或文丘里管，能使注入管道中的緩蝕劑霧化成霧狀。采用緩蝕劑技術，還要注意加注方式和周期、完善加注制度、加強生產管理，以防由加注緩蝕劑不當而引發管線堵塞，影響正常的生產和油氣的儲運[3]。

3 結語

天然氣集輸系統的腐蝕問題是當下熱議的話題，但是由于環境復雜，腐蝕機理還不明朗。目前國內外通常采用緩蝕劑和涂層進行控制腐蝕，但是每個區域的環境不同，緩蝕劑和涂層都需要進行改變，所以腐蝕情況還是比較嚴重。通過研究腐蝕機理才能從根本上了解腐蝕的源頭，避免形成腐蝕。另外，改善涂層，研究新型緩蝕劑和改善緩蝕劑加注工可以減少腐蝕。

[1]盧蘭天,何強.油氣集輸管道內腐蝕及內腐蝕研究[J].中國石油與化工標準與質量,2013,7:263-266

[2]歐莉,等.川東北高含硫化氫氣田集輸管道腐蝕監測與控制設計技術要求[S].

[3]胡德芬,陳華勇,龔方君,等.緩蝕劑引起氣井油管堵塞原因分析及對策[J].天然氣工業,2008,28(5):86～88.

楊壘，工程師，從事地面工程管理工作。