長輸天然氣管道腐蝕的形成與防腐保護措施探析

楊啟學，聞新春

（烏魯木齊泰迪安全技術有限公司，新疆 烏魯木齊 830000）

1 長輸天然氣管道造成腐蝕的原因

天然氣管道是當前運輸天然氣到城市的的主要途徑，大部分是長距離運輸。天然氣管道的材質多為鋼制，在地下、空中運行的過程中，由于途經不同的地質環境、水土環境，一系列綜合因素都可造成管道腐蝕的誘因，造成一定破壞如穿孔、泄露。以下是造成管道腐蝕的原因分析。

1.1 管道內部問題

運輸過程中管道內壁與輸送介質的常年無縫接觸，輸送介質中除了純天然氣以外還包含二氧化碳[1]。硫化氫、溶解氧、水合物等一系列混合物質，隨著運輸溫度、流速、壓力的變換，物質發生一定程度的質量增發附著在管道內壁對其產生嚴重的腐蝕。主要原因在于：1）管道運輸過程具有運輸量大、運輸不停止、運輸距離長等特質，依托于高溫高壓的運輸環境，而高溫高壓環境會相對激發酸性氣體的動能、活性因子，繼而加劇了管道內壁金屬的腐蝕程度。2）在運輸過程中會產生或多或少的自由液相化合物，通常管道內會形成氣體、固體物質、液質三種物質共存的現象。三種物質的混合流動，對管道內壁的腐蝕率極具加重，尤其是管道彎型處發生物質沖擊的幾率極高，使其內壁變薄引發氣體泄漏等事故。3）混合物質產生的化學腐蝕、電解質化學腐蝕最嚴重。

1.2 管道外部因素

1.2.1 土壤腐蝕

土壤腐蝕是天然氣管道發生腐蝕的主要原因之一[2]。因天然氣管道鋪設途中與夾雜各類物質的土壤直接性接觸，且由于地質情況部分節點的管道金相結構程度不盡相同，所以很容易導致出現腐蝕性電流與電流電解質，長期以來即形成土壤腐蝕情況。通常來說，埋到土壤中的管道外壁都會進行相應的防腐層防腐處理，防腐層的融合可有效地避免管道外壁與土壤的直接接觸，繼而避免腐蝕情況的發生，但同時由于天然氣運輸管道是不間斷工作，外壁的防腐物質逐漸會出現龜裂、脫離、被融合的情況，加上管道的建設過程中可能發生磕碰事件，因而外壁的防腐層遭到不同程度的損壞，使得土壤中的腐蝕物質與管道外壁的直接性接觸，長期以來造成腐蝕。

1.2.2 大氣腐蝕

當天然氣運輸管道建設在中高空環境時，由于空間的壓力與空氣的稀薄度，大部分管道外壁會形成一層極薄的無法直接可視化的水膜。當這層水膜的分子厚度達到20~30 的影響范圍，即逐漸形成電化學腐蝕中所需的電解液膜。當然管道外壁如果只是產生了雜質少量的水膜，一般情況下并不會造成強腐蝕性的電解化學物質，而大氣環境中形成的水膜大部分含有水溶性的堿性氣質、以及融入后的具腐蝕性氣體，建設在大氣環境中的管道外壁極易產生大氣腐蝕的情況。同時風吹雨打、烈日暴雪的自然影響因素，更加劇了管道外壁的損壞程度。

2 長輸天然氣管道防腐對策

為切實保障天然氣常年運輸的安全、穩定運行，需對管道進行不定期的維護保養、防腐保護。目前比較常用的管道防腐方式是采用陰極保護與防腐涂層聯合共用[3]。兩種措施相比較，外防腐涂層更為經濟性，也是市場上運用最大的防腐措施，而陰極保護則是基于外防腐涂層之上的補充完善型防腐措施。

2.1 建設初期防腐措施

“未雨綢繆”是每個技術人應當必備的意識。對天然氣運輸管道的內壁與外壁進行防腐涂層施工，這是目前運用最廣泛的的一種保護措施。采用噴砂的方法對于管道進行涂層保護可有效解決普通材質管道受到腐蝕的一種抵抗性強、周期長的處理方式，對管道做除銹處理所需的防腐材料應考慮當地環境氣候因素，去除氧化表皮層，將材料表層的粗糙程度處理至標準要求時，再進行噴涂與除塵處理，有效達到長期防腐效果[3]。同時對管道各個節點的焊接處理應引起重視，確保焊接角度、焊接程度的到位，避免焊接處出現縫隙而造成泄漏問題，以杜絕危險事故的發生，此外在輸氣階段需時刻提高防范意識，確保輸氣現場的安全性。

2.2 實際操作階段的預防措施

2.2.1 失陽極造陰極的保護措施

此保護措施的實施原理較為簡易。主要在運輸管道的外壁附著一層比管道金屬因子更為活躍的金屬材料，促使管道金屬、所附著金屬材料、水蒸氣扥電解質共同融合成原性電池，其中陽極是尤其活躍的金屬、陰極則是運輸管道，兩則共同暴露在腐蝕物質面前，而陽極活躍金屬被持續性腐蝕，天然氣管道相對則被保護起來。在進行此項防腐措施過程中，首先根據運輸管道的所處地理環境、管道長度、管壁厚度進行分析，確保活躍金屬材料的放置位置、用量能夠最大范圍是發揮其效用。

2.2.2 外加電源的陰極保護措施

該防護措施在運輸管道防腐蝕方面的應用情況較少，特殊環境情況下除外。從理論參考角度來說能起到一定成效，其使用方式"簡單粗暴"，通過對金屬管道外壁增加電源，以起到保護管道外壁的作用。使用較少主要因為天然氣本身即是易燃易爆物品，如果電流的設置無法確保其百分百安全、有效或發生意外時難以控制，即很大程度上出現爆炸的風險。同時外加電源的陰極保護措施的具體實施過程中，也需要按照管道所處環境的不同、管壁厚度等等因素確定具體設置的電流量與電壓數。相對來說，成效與綜合成本的比例略低于犧牲陽極造就陰極的防護措施。

3 結語

天然氣運輸管道發生腐蝕是相對不可避免的問題，管道的腐蝕不僅僅給天然氣公司帶來巨額損失，還直接影響群眾的人身安全與財產安全。那么對于天然氣運輸管道的防腐工作即應當從管道建設之初就進行。相關的技術人員與施工人員要嚴格做好管道的防腐補口表層處理工作、底漆完善工作與熱收縮帶安裝工作等主要預防措施。而在使用環節進行不定期的維護保養工作尤其重要，科學合理的采取犧牲陽極保護陰極的措施延緩管道的防腐層脫落以及腐蝕程度，嚴格每一工作節點完善其保護措施。針對已經出現的管道腐蝕事故，及時采取改善解決措施，避免腐蝕進一步加重而出現重大意外事故，影響整段天然氣運輸工作的開展，必須時刻將天然氣泄漏會引起的損失與危害牢記于心并作為日常工作方針。在進行補救措施的基礎上，再次對管道進行優化處理，以此延遲管道的使用壽命，切實確保管道常年工作的安全、穩定性，以保持標準的運輸效率。