天然氣儲運中的管道防腐問題

呂 龍

（四川工正工程技術經濟咨詢有限公司，四川 成都 610000）

目前，我國天然氣用量還在不斷增加。天然氣管道的建設依舊保持高速發展，在未來我國天然氣的使用量還將邁進一個新的高度。與此同時，我國天然氣管道的儲運多為長距離的地下輸氣管道，有著長度長、鋪設地形復雜、環境多變等特點。因此，容易受到腐蝕，遭受巨大的經濟和生產損失。

1 天然氣管道腐蝕的類型

1.1 外部腐蝕

天然氣管道的外部腐蝕就是管道表面所發生的腐蝕，這種腐蝕現象經常出現在地下管道以及架空管道上。通常而言，架空管道的腐蝕通常是由于化學腐蝕所造成的，因此對管道的損害不大，造成腐蝕漏氣的幾率不高。然而，地下管道經常會面臨電化學腐蝕，有可能產生管道泄漏的情況。

1.2 內部腐蝕

相比外部腐蝕，內部腐蝕現象主要和化學元素有關。在天然氣運輸的工程中往往伴隨著水分，這些水分久而久之就會在管道內壁上形成一層親水膜，對管道內部進行電化學腐蝕。另一方面，由于天然氣中含有各種各樣的化學物質和氣體，對管道內部也存在一定的腐蝕作用。

2 天然氣管道腐蝕的原因

2.1 大氣腐蝕

當天然氣管道暴露在大氣環境中時，由于管道中飽和的天然氣受到外界壓力的作用，其表面就會形成一層水膜，同時，氣體會對液體進行吸卷，引導水膜不斷前進，當水膜達到20～30分子厚度時，就會轉并成為電解液膜，造成化學腐蝕。當氣體的流動速度越快時，水膜針對管道的腐蝕速率也就越快。另一方面，當天然氣管道處于純凈的水膜中，就不會形成管道腐蝕的電解液膜，但大氣中的水分子通常含有各種腐蝕性化學分子，比如，水溶性鹽類和酸性物質。因此，大氣腐蝕是天然氣管道腐蝕的原因之一。

2.2 土壤腐蝕

在我國，大部分天然氣管道都是埋于地下。因此，土壤腐蝕就是管道腐蝕的另外一項重要原因。土壤中含有空氣、各種化學成分以及地下水，這些物質相互結合使其具備了電解質的特性。金屬管道在這些電解質物質中自然而然就成了腐蝕電池，并且由于天然氣管道的長度很長，所形成的腐蝕電池兩級之間的距離也能達到數公里。同時，在不同土壤環境中的管道腐蝕程度也不盡相同。有數據顯示，當土壤溫度處于25～30℃，酸堿程度在5～9時，土壤的腐蝕程度達到最大，對管道的腐蝕程度最嚴重。

2.3 微生物腐蝕

在常埋于地下的天然氣管道中，由微生物所引起的腐蝕也是十分常見的。如鐵細菌、硫桿菌、硫酸鹽還原菌等細菌。這些細菌與空氣中的氧氣形成化學反應，在短時間能形成大量的酸性膜附著在管道上，形成氧濃差腐蝕電池。與其他腐蝕原因相比，微生物的腐蝕程度以及速率都是最為嚴重的，每年因此都會產生龐大的經濟損失。因此，需要結合相應的化學依據治理天然氣管道的微生物腐蝕。

3 天然氣管道防腐措施

3.1 管道噴涂技術

利用管道噴涂防腐技術能夠有效減緩天然氣管道的腐蝕速率。比如，利用單層熔結環氧粉末以及熔結環氧粉末在管道表面形成雙層防腐保護，提高管道的抗高溫、沖擊、防腐的能力，使管道防腐層能夠更好地發揮其作用。此外，還能使用熱噴涂防腐技術對管道進行防腐，在管道表面進行鋁和鋅的鍍層，形成一道隔離層，減少管道與大氣和土壤的直接接觸，從而減輕了腐蝕程度。另一方面，聚脲彈性體材料的使用也能大大減緩天然氣管道的腐蝕程度，這種材料具有密度大、連續性強、適應力高等特點，能夠適用于各種環境下的天然氣管道。通過形成一定的防護膜，阻止大氣、微生物以及化學元素和管道的直接接觸，達到防腐的效果。

3.2 外加電流陰極技術

外加電流陰極技術的目的是防止微生物、大氣和化學元素影響管道成為腐蝕電池。工作人員利用直流電源和輔助陽極控制電流流向金屬管道，從而保證管道中的金屬點位低于周圍的電流環境，達到防止電化學腐蝕的效果，如圖1所示。這項技術的采用能夠將金屬管道的陽極或者陰極去除，引導電流對管道進行防腐保護。同理，在埋地管道中，這項技術能夠利用陽極周圍的炭質回填料在管道周圍形成一個陽極地帶，避免管道形成兩級，成為腐蝕電池。就目前而言，由于能夠控制電流的大小從而控制防腐范圍，而且使用這項技術的成本與范圍成反比，因此，這項技術是我國目前天然氣管道防腐的主要措施，并且達到了不錯的效果。然而，在管道附近如果存在金屬建筑物，那么這項技術就會對建筑物形成電磁干擾，影響人民的生產生活，需要工作人員不斷對周圍的電源進行檢查和維護，保證天然氣管道防腐的效果。

圖1 外加電流陰極保護法示意圖

3.3 緩蝕劑技術

相比管道外部的防腐措施，管道內部的防腐更加重要。在眾多管道內部防腐的方法中，最有效的就是使用緩蝕劑。因其具有效果好、投資少、應用方便等特點，目前已經得到了廣泛的應用。緩蝕劑能夠改變管道中金屬的電荷狀態，增加腐蝕活化反應。與此同時，緩蝕劑由于其吸附作用能夠在管道表面形成一層保護膜，將管道中存在的電荷進行最大限度的保留，以此減緩管道的腐蝕速度。

3.4 改善天然氣管道鋪設環境

管道所處的環境對管道腐蝕情況有著十分明顯的影響。在溫度較高、濕度較大的區域更容易出現腐蝕情況，因此，可能通過改善土壤情況或者環境防止管道腐蝕。例如，對于濕度較大的區域，可以對管道鋪設的土壤進行脫水處理，或者對當下的土壤進行替換，降低其腐蝕性。

4 管道防腐的其他措施

4.1 防腐材料

在天然氣管道防腐技術中心，防腐材料質量的好壞直接決定防腐措施的效率，在選擇防腐材料時，需要選擇質量過硬、價格公道的材料。在保證防腐材料的強度、韌性、焊接性能的同時，還要保證其持久性以及可維護性。此外，選擇防腐材料時需要考慮多方面因素，如是否漏水、絕緣等，保證其能夠在各種環境下進行良好的防腐蝕工作。

4.2 防腐涂層

圖2 我國天然氣的使用量預測

由于我國國土遼闊，天然氣運輸管道的長度也達到了十分驚人的程度，如圖2所示。我國未來天然氣的使用量還在不斷增加，管道的建設還會不斷進行。因此，在防腐涂層的選取上，其成本以及效果就成為了當下相關工作人員主要面臨的問題之一。所以，在使用防腐涂層時，應該和其他防腐技術共同使用，在加大防腐效果的同時，也減少了防腐涂層所帶來的成本。此外，防腐相關的工作人員也需要加強節約意識，保證工程質量，將天然氣管道的使用期限盡可能延長。

5 結束語

天然氣的運輸質量和國民的生活以及國家的生產、經濟息息相關。其中管道是天然氣儲運過程中最重要的設備。延長管道的使用壽命、穩定管道工作是目前我國天然氣儲運行業中的一大難題，其中管道的腐蝕最為迫切，是需要被解決的問題之一。提高管道的抗腐蝕能力有助于延長管道壽命，穩定天然氣的儲運，還能保護相應設備的安全。因此，在防腐的過程中需要對腐蝕原因進行分類和分析，在此基礎上結合各項先進的技術，使用價格公道、質量過硬的材料，對天然氣管道的儲運加以保障，并且促進其發展。