天然氣管道內腐蝕的原理及直接評價

袁宇輝 張艷琳(1.中石化川氣東送天然氣管道有限公司， 湖北 武漢 430000；2.中石油西南油氣田分公司輸氣管理處， 四川 成都 610213)

天然氣管道內腐蝕的原理及直接評價

袁宇輝 張艷琳(1.中石化川氣東送天然氣管道有限公司， 湖北 武漢 430000；2.中石油西南油氣田分公司輸氣管理處， 四川 成都 610213)

社會各領域快速發展，對于天然氣等資源需求量日漸增加，與其他能源不同，天然氣運輸需要通過管道形式。而天然氣中含有酸性氣體、水汽等，長時間運輸，會對管道內部產生不同程度的腐蝕，且多發生在管徑等位置，極易引發天然氣泄漏等危險。為了避免天然氣管道腐蝕進一步惡化，加強對腐蝕效果原理的分析和評價至關重要。文章從天然氣管道內腐蝕原理入手，結合具體案例探討天然氣管道內腐蝕直接評價的應用，旨在為天然氣運輸提供相應的支持。

天然氣管道；內腐蝕；原理；直接評價

天然氣管道中含有大量積水，且其中含有H2S、CO2等腐蝕性物質，在管道內產生腐蝕現象。內腐蝕是導致管道系統嚴重老化的具體因素之一，長時間作用下會出現管道泄漏，降低結構強度，直接威脅到輸氣系統安全性。據統計，近年來，美國所有天然氣輸送管道內腐蝕事故占比為15%。在實踐檢測中，受到檢測工具自身體積等因素的限制，無法有效檢測到管道內部狀態。而內腐蝕直接評價方法(DG-ICDA)以其自身靈活性優勢，能夠幫助工作人員掌握管道內部情況，并采取合理措施加以調整和優化。

1 天然氣管道內腐蝕原理分析

天然氣管道內腐蝕是管道在周圍介質作用下產生的損耗。其中管道內腐蝕介質主要包括水汽、二氧化碳等。管道內部水汽只有是氣態狀態不會引發內腐蝕。在特定條件下，管道的水汽會被液化為水膜吸附在管道表面，逐步腐蝕管道[1]。現階段，管道輸送天然氣多經過處理，以干氣狀態為主，常溫常壓下不易成為游離水狀態。但是一旦溫濕度發生變化，天然氣極易變為液態水。

2 天然氣管道內腐蝕直接評價

現階段，較為常用的內腐蝕控制方法僅能夠降低腐蝕速度，并不會從根本上避免該現象的發生。針對不間斷運輸的管道，可以運用內腐蝕直接評價方法對管道進行全面、系統評價。詳細來說：

(1)預評價 DG-ICDA是一種基于風險的評價方法。在預評價階段，要收集管道歷史、運行數據、設計資料等基本資料，進行綜合性分析和風險量化，實現對評價對象的合理劃分。為了最大限度上降低對管道運行效率產生的影響，多收集需要數量數據列表。

(2)間接評價 間接評價也稱ICDA計算，主要目標是在合理范圍內，結合當前管道情況構建相應的流動模型，與此來預測管道內部可能存在的被腐蝕位置。在實踐中，可以分為兩個步驟進行，一是收集管道相關資料，進行多相流計算，獲得積液最大臨界傾角，并繪制出高程剖面分布圖，更加直觀、形象地觀察管道。二是將計算結果與高程圖與原圖進行分析，能夠更加準確的找到腐蝕危險位置。通常情況下，可以通過如下公式進行計算：

式中：θ、ρ1、分別代表的是臨界角、積液密度等。

在計算中，要保持液體與氣體密度單元一致性。同時還要充分考慮非理想狀態下的壓縮因子，并對非理想狀態下氣體狀態方程進行轉換，以此來找到極有可能發生腐蝕的位置。

(3)直接檢查 直接檢查在評價活動中，主要是選取一個大于最大臨界角的管道傾角位置進行開挖檢查處理，以此來驗證上述工作內腐蝕位置判斷是否準確，從更高層面上進行評價，進一步提高評價結果準確性[2]。在檢查中，一旦發現管道實際傾角小于計算得出的最大臨界角，要根據最大傾角進行開挖，檢查位置存在腐蝕情況，應根據最大傾角位置進行開挖。再者，當檢測位置都未出現腐蝕現象，應結束檢查。信息時代背景下，還可以借助無損檢測，將檢測設備安裝在高風險區域，當出現泄漏問題時，把握好泄露程度，能夠第一時間做出針對性處理。

(4)后評價 后評價作為最后一個環節，是將發現的被腐蝕位置，與通過ICDA預測位置進行比較分析，評價其是否具有有效性，并做好記錄和備案，為后續事件工作提供指導[3]。如果在任何位置上都出現了大面積腐蝕現象，可以證明評價對該部分無效。然后，按照相關規定進行再次評價處理。

(5)案例分析 為了進一步深化對于管道內腐蝕直接評價的認識，本文選取具體研究對象進行分析。該管道為國外天然氣管道，于1954年正式投產運行，運行壓力為3.54MPa，輸送介質溫度為15.7℃，另外，水汽、CO2、H2S質量為3658mg·m-3、1.1%、0.55mg·m-3。在預評價階段，結合管道基本資料確定ICDA為Ⅰ級，管道輸送方向為雙向，且途中存在多個出入口，因此要將每個方向進行單獨分區。管道由南——北、由北——南可以劃分為八個區域[4]。根據地質勘查局提供的管道剖面圖，能夠計算得出最大臨界傾角，通過開挖證明，能夠發現直接評價準確率高達88%。DG-ICDA既可以用于內腐蝕評價方法，進行單獨性評價，也可以借助智能檢測設備、試壓法進行輔助測量。針對天然氣而言，利用內腐蝕評價方法還應進一步深化，隨著直接評價方法功能愈發明顯，該方法將得到全面推廣和普及。

[1]朱向泰，米曉利.直接評價法在油氣集輸管道內腐蝕評價中的應用[J].地質找礦論叢，2016，(02)：309-316.

[2]梁軍營，張濤，伍廣.長輸干燥天然氣管道內腐蝕的直接評價技術[J].石油化工腐蝕與防護，2013，(06)：41-44.