天然氣管道內(nèi)減阻涂層防腐研究

曾佳金，周新強(qiáng)

（中國(guó)石油西氣東輸南昌管理處，江西南昌 330000）

對(duì)于天然氣管道而言，為了提高天然氣的輸送效率，一般會(huì)在管道內(nèi)壁設(shè)置一層內(nèi)減阻涂層，進(jìn)而使得天然氣的流動(dòng)阻力降低，這是提高天然氣管道運(yùn)營(yíng)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要措施。另一方面，由于天然氣在輸送的過(guò)程中可能會(huì)析出一定量的水分，再加上天然氣中含有一定量的腐蝕性成分，這部分成分溶于水中會(huì)對(duì)管道內(nèi)壁產(chǎn)生一定的腐蝕，為了保障天然氣管道的運(yùn)營(yíng)安全，十分有必要在內(nèi)減阻涂層上增設(shè)一層防腐材料，但是受到內(nèi)減阻涂層以及天然氣輸送條件的影響，對(duì)防腐材料的要求相對(duì)較高[1]。針對(duì)該問(wèn)題，本次研究在對(duì)內(nèi)減阻涂層防腐技術(shù)進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，對(duì)防腐材料進(jìn)行了對(duì)比優(yōu)選，最終確定出一種可用于內(nèi)減阻涂層的防腐材料。

1 天然氣管道內(nèi)減阻涂層防腐技術(shù)要求

1.1 防腐涂層具有較強(qiáng)的剪切強(qiáng)度

對(duì)于天然氣管道而言，防腐材料必須具有較強(qiáng)的剪切強(qiáng)度，這主要是因?yàn)楣艿肋\(yùn)行一定時(shí)間后，需要對(duì)其進(jìn)行清管作業(yè)，如果防腐材料的剪切強(qiáng)度相對(duì)較差，則容易出現(xiàn)防腐材料脫落問(wèn)題，防腐材料脫落以后不但會(huì)使管道的內(nèi)腐蝕速率增加，脫落的防腐材料還可能隨著天然氣進(jìn)入到過(guò)濾器中，此時(shí)就會(huì)引發(fā)過(guò)濾器堵塞問(wèn)題，同時(shí)，脫落的防腐材料還會(huì)對(duì)天然氣的質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

1.2 防腐涂層具有較強(qiáng)的耐壓和黏結(jié)強(qiáng)度

相對(duì)于原油管道而言，天然氣的輸送壓力相對(duì)較高，管道沿線的壓力變化相對(duì)較大，在壓力快速變化的前提下，一般的防腐材料可能會(huì)出現(xiàn)起泡和脫落問(wèn)題，根據(jù)相關(guān)專家的研究結(jié)果，當(dāng)防腐材料出現(xiàn)起泡問(wèn)題后，天然氣的輸送效率將嚴(yán)重下降，因此，天然氣管道內(nèi)部最好可以選用熱固性涂層，該種類型的涂層材料抗壓能力和黏結(jié)強(qiáng)度都相對(duì)較強(qiáng)，能有效降低管道內(nèi)出現(xiàn)涂層爆皮問(wèn)題和剝離問(wèn)題的概率[2]。

1.3 具有濕態(tài)附著力

對(duì)于天然氣管道而言，由于管道沿線的溫降相對(duì)較大，所以在管道沿線可能會(huì)出現(xiàn)液體析出問(wèn)題，在管道沿線的低洼位置處，大量的液體聚集，聚集的液體會(huì)對(duì)涂層產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，進(jìn)而造成防腐材料黏結(jié)力下降問(wèn)題，因此，在選擇防腐材料的過(guò)程中，還要求防腐材料具有較強(qiáng)的濕態(tài)附著力。

1.4 涂層表面光滑且具有一定的致密性

當(dāng)天然氣管道內(nèi)壁相對(duì)較為光滑時(shí)，能使得天然氣的輸送效率大大提升，這也是增加天然氣輸送、增加壓縮機(jī)站距離以及降低壓縮機(jī)組數(shù)量的根本措施，可以為天然氣管道運(yùn)營(yíng)企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。從物理的角度分析，當(dāng)天然氣管道內(nèi)的介質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)入到紊流的阻力平方區(qū)時(shí)，管道內(nèi)壁的粗糙度將會(huì)直接影響天然氣流動(dòng)的阻力系數(shù)，因此，在選擇防腐材料的過(guò)程中，首先需要保證防腐材料表面光滑的狀態(tài)，同時(shí)最好可以具有一定的致密性，這樣能有效地提高防腐材料的使用周期。

1.5 具有耐磨性

一般情況下，我國(guó)天然氣管道內(nèi)的防腐材料厚度都在250μm以下，在天然氣輸送的過(guò)程中，天然氣中可能會(huì)存在直徑相對(duì)較小的固體顆粒，會(huì)對(duì)管道內(nèi)的防腐材料產(chǎn)生沖刷，進(jìn)而使得防腐材料出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損以及脫落問(wèn)題，因此，在選擇防腐材料的過(guò)程中，最好可以選擇具有耐磨性的材料，防止出現(xiàn)防腐材料因磨損問(wèn)題而失效的狀況。

1.6 化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)度

我國(guó)部分區(qū)域輸送的天然氣并不純凈，在天然氣中含有大量的硫化氫、二氧化碳等腐蝕性物質(zhì)以及重質(zhì)烴類組分，這些物質(zhì)可能會(huì)對(duì)防腐材料產(chǎn)生化學(xué)影響，因此，防腐材料必須具有很強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性，對(duì)于酸堿類物質(zhì)以及高壓氣體必須具有很強(qiáng)的抗?jié)B透能力[3]。

1.7 耐熱性強(qiáng)

對(duì)于天然氣管道而言，基本都會(huì)在內(nèi)壁和外壁上增設(shè)專門的防腐材料，一般采用的都是向內(nèi)后外的防腐材料涂裝技術(shù)，在對(duì)內(nèi)防腐材料進(jìn)行涂裝作業(yè)的過(guò)程中，需要使用250℃的高溫，涂裝作業(yè)時(shí)間大約在30min左右，這就要求內(nèi)防腐材料必須具有很強(qiáng)的耐熱性，否則在進(jìn)行涂裝作業(yè)的過(guò)程中，防腐材料會(huì)由于過(guò)度烘烤進(jìn)而出現(xiàn)老化分解問(wèn)題，此時(shí)防腐材料的性能將會(huì)嚴(yán)重降低。

2 天然氣管道內(nèi)減阻涂層防腐材料對(duì)比選擇

2.1 雙組分液體環(huán)氧涂料

雙組分液體環(huán)氧涂料類型的防腐材料主要是以環(huán)氧樹脂作為主要的防腐材料，然后使用胺類物質(zhì)作為固化劑，該種類型的防腐材料主要具有四大特點(diǎn)：①附著力相對(duì)較好；②耐磨性以及抗腐蝕性相對(duì)較強(qiáng)；③具有很強(qiáng)的機(jī)械性能，在使用的過(guò)程中能有效避免出現(xiàn)起泡問(wèn)題；④抗?jié)B透性相對(duì)較強(qiáng)。但是目前我國(guó)使用的該種類型防腐材料中固體的含量相對(duì)較低，稀釋劑的含量相對(duì)較高，因此，進(jìn)行施工的工藝相對(duì)較為復(fù)雜，對(duì)環(huán)境和人體都會(huì)出現(xiàn)一定的危害，在另一方面，該種類型防腐材料的單次成膜率也相對(duì)較低，進(jìn)行施工作業(yè)的過(guò)程中一般都需要進(jìn)行多次涂覆，因此，該種防腐材料的施工成本相對(duì)較高。

2.2 環(huán)氧粉末涂料

環(huán)氧粉末涂料是一種十分常見(jiàn)的管道內(nèi)防腐材料，其主要成分以熱固性環(huán)氧樹脂為主，其中還含有一定量的固化劑，該種類型防腐材料具有耐高溫、牢固性強(qiáng)、耐化學(xué)物質(zhì)以及光滑等眾多的優(yōu)點(diǎn)，目前該種材料已經(jīng)得到了大規(guī)模的推廣和應(yīng)用。但是當(dāng)該種防腐材料的厚度小于250μm時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)眾多的應(yīng)用劣勢(shì)。首先，其完整性相對(duì)較差，與其他類型的液體材料相比，該種材料與管道內(nèi)壁之間的黏結(jié)性相對(duì)較差，在進(jìn)行噴涂作業(yè)施工的過(guò)程中，需要對(duì)該種材料進(jìn)行高溫加熱，如果在整條天然氣管道內(nèi)壁上都增設(shè)該種類型的防腐材料，則成本相對(duì)較高。

2.3 環(huán)氧酚醛類涂料

環(huán)氧酚醛類涂料也是一種常見(jiàn)的管道內(nèi)防腐材料，該種類型的材料具有硬度高、耐熱性強(qiáng)以及耐酸性強(qiáng)等各種應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但是在使用的過(guò)程中，需要對(duì)其進(jìn)行高溫固化養(yǎng)護(hù)，同時(shí)該種類型材料的耐堿性相對(duì)較差，在長(zhǎng)時(shí)間使用以后，可能會(huì)由于材料變脆進(jìn)而引發(fā)材料脫落問(wèn)題。

2.4 環(huán)氧聚氨酯涂料

環(huán)氧聚氨酯涂料在用于天然氣管道內(nèi)防腐的過(guò)程中具有固化速度相對(duì)較快以及固化溫度相對(duì)較低等優(yōu)勢(shì)，且這種材料的耐磨性也相對(duì)較強(qiáng)，但是其耐化學(xué)腐蝕的能力相對(duì)較弱，黏結(jié)性也相對(duì)較差，如果管道內(nèi)存在水分，則會(huì)出現(xiàn)防腐材料脫落問(wèn)題。

通過(guò)以上對(duì)比，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，對(duì)于天然氣管道內(nèi)減阻涂層的防腐問(wèn)題而言，最佳的防腐材料為雙組分液體環(huán)氧涂料，該種材料的來(lái)源相對(duì)較為廣泛，與其他材料相比其性能較為優(yōu)越，且使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)，因此，推薦使用雙組分液體環(huán)氧涂料作為天然氣管道內(nèi)減阻涂層的防腐材料。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本次研究可以發(fā)現(xiàn)，受到各種因素的影響，天然氣管道內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的內(nèi)腐蝕問(wèn)題，因此，需要在內(nèi)減阻涂層上增設(shè)防腐材料，同時(shí)，對(duì)防腐材料的性能要求相對(duì)較高，通過(guò)對(duì)雙組分液體環(huán)氧涂料、環(huán)氧粉末涂料、環(huán)氧酚醛類涂料以及環(huán)氧聚氨酯涂料四種常見(jiàn)防腐材料進(jìn)行對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，雙組分液體環(huán)氧涂料的性能較為優(yōu)越，且使用壽命相對(duì)較強(qiáng)，因此可以將該種材料作為內(nèi)減阻涂層的防腐材料。