長輸天然氣管道的腐蝕與防護

米爾艾合買提江·卡德爾

（塔里木油田分公司塔西南勘探開發公司南疆利民油氣運行中心，新疆 喀什 844800）

我國經濟正處于高速發展階段，人民正在加速奔向小康，能源消耗不斷增長，作為一個能源消耗大國，也是一個能源貧乏的國家。實現能源多元化，保持國內非再生能源穩定是國家戰略國策的一部分。作為清潔能源的天然氣，成為現代工業和民生不可分割的一部分。各國都在設法保持穩定的燃氣來源。我國天然氣供應分兩大塊自己開采和國外購買。國內的天然氣主要集中在海底和西部荒涼的陸地區。國外涉及各大洲多數國家。為保證這些燃氣穩定的供應給國內使用，長輸管道運輸成為很多國家青睞的一種安全有效的工具。大家熟悉的西氣東輸，跨國中俄、俄歐管道等等都是很長距離的輸送，為保證輸送安全，防止人為或是自然破壞，都將管道深埋置地下以保護管道的運輸安全。長輸管道是一項復雜龐大的系統工程，涉及距離遠，地質結構復雜，人居環境復雜等多種情況。保證安全穩定運行受到很大的挑戰。

1 天然氣長輸管道的運行特點

長輸管道是一種長距離的運輸工具，單長達3000m以上，有海陸運輸，有東西不同地質結構的運輸，有跨國氣候地質不同的運輸等，管道口徑大，鏈接點多，內外溫差大、常年連續不間斷的高壓，不同程度的酸堿腐蝕、易遭雷擊、人為破壞等特征。長輸管道因為距離的遙遠，所以穿越環境經常變化，埋置地下是優先選項，但在遇到穿越河流、鐵路、公路因防止交互影響，多會架高空中穿越。裸露在天空中，管道外壁很容易受到大氣、雨水等酸堿度腐蝕，雷天觸電、人類攻擊破壞。優點可以便于監測、檢測、維護、保養[1]。埋置在地下作為通常做法，它首先可以保溫，高壓工作溫度較低，土埋可以保護管道四周溫度，不易受到惡劣環境影響，另外占地空間少，對周圍地表工作不產生影響，但是缺點也比較突出，土壤腐蝕比較厲害、生銹、漏點監測困難，不宜發現，給檢測、維護、保養帶來困難。就目前我國的輸氣管道來講，陸上管道輸送基本上都是走埋置鋪設。維護最大的難點就是管道焊接技術缺陷，環境因素造成管道的漏點、生銹腐蝕、管道老化失效等的監測發現。要保證管道的安全穩定運行，管道投入運行后，維護保養是一項艱巨的任務。

2 天氣管道環境腐蝕分析

2.1 天然氣混合物腐蝕

天然氣是一種混合物，里面含有多種硫化物成份。管線輸送的天然氣在脫硫前含有大量的硫化氫這是一種有毒且腐蝕性極強的氣體，它和鐵反應生成硫化鐵，能呈片狀剝落，穿蝕機械設備[2]。即使經過脫硫等工藝處理的天然氣，仍有殘存的硫化氫。這些氣體在管道運輸過程中，會對管道內壁造成不同程度的腐蝕并造成管道的失效老化。

2.2 空氣腐蝕

空氣腐蝕就是空氣中的水、氧、酸、堿性物質反應對鋼材表面的破壞作用。經過日積月累一些薄弱的優缺點的地方會被攻破產生漏點，或是腐蝕成鐵銹層層剝皮降低強度最后在壓力作用下破裂。水產生影響：空氣環境中給管道帶來的腐蝕起到關鍵因素在于水的影響，在南方多雨季節和北方的干燥季這種差別還是較明顯的。空氣的水性越大，引起的腐蝕越強。非純凈水本身就是一種電解質，里面大量的游離離子能夠一起金屬材料的腐蝕，同時水中離解出來的酸、堿電荷與管道中的金屬及氧化物反應也會加劇腐蝕。硫化物的影響：在一些污染區域，廢棄排放較嚴重，常見的石油、天然氣、煤炭的燃燒排放廢棄中含有會增加區域大氣中二氧化硫的濃度，二氧化硫濃度增加后與水溶解提升酸性強度，加大對管壁的腐蝕。

2.3 土壤腐蝕

長輸天然氣管道采用的都是鋼制材料，深埋在地下幾十年不動，很多被埋置的地方，土壤并不是中性，酸性或是堿性常年與鋼的作用會讓管道生銹逐點的腐蝕，最終出現天然氣漏、跑、冒、滴等泄漏，嚴重的引起爆炸。在土壤中形成的多相組織不同，會在管壁與土壤之間形成多種宏腐蝕電池，他們圍繞在管壁周圍對管壁進行不同程度的破壞[3]。土壤對管道的腐蝕通常隨著土壤性質、管道周邊土壤中雜電流、土壤中寄存的微生物以及土壤的溫度等的不同，腐蝕程度不同。土壤腐蝕是天然氣管道腐蝕的主要破壞行為而且是不可消除的因素，要想防止事故，只能設法進行延長或是降低腐蝕，減少可能造成的破壞。

3 管道的防護措施

3.1 內保護措施

對內防護需從源頭材料、工藝抓起，實行聯合保護。根據不同的氣源對管材進行特定加工工藝處理，提高管材本身抗腐蝕能力。采取更先進性的脫硫工藝，改善介質品質，可作為聯合保護考慮方案。通過涂抹防護劑，增加保護膜或是層起到阻止硫化物對管壁的腐蝕或是特殊工藝處理，改善管壁內的機械性能提高抵抗腐蝕能力。添加化學試劑，中和或是固化介質中有害氣體成份，通過改變它的活性、水溶性能力等阻止對管壁的破壞。聯合防腐，通過提供一些案例及數據反饋，協助從源頭提高防腐措施，從而減少事故的發生。

3.2 外保護措施

管道外面的防腐保護是施工維護保養工作的重點，無論是從理論還是實際層面都要給于重視。根據分析外腐蝕產生的機理，產生的現象，產生的地點、產生的頻率、破壞的程度等，通過采取各種有效的監測、檢測手段，達到提前防護、強化運中監測檢測、發現即修補消除的原則，要充分綜合利用現代科技的探測、檢測手段（電感探針、電阻探針、電位探針、電偶探針），把一些初露險情及時排除掉。堅持強酸區、管道入場、站、庫等地下埋設及穿越江河、湖泊、鐵路、公路等地區要采取強防腐即防腐基礎在防腐。長輸部分要采取防腐層及陰極保護聯合防腐，最大限度的確保管道安全，延長管道使用壽命。對土壤中性、干燥且土質中不存在大量石方、大氣污染不高的鋪設區，根據通用管道的使用壽命，防腐材料可以采用石油瀝青類進行包裹管線。對一些土壤、大氣腐蝕性強的，條件比較惡劣的鋪設區要根據當地的復雜情況分析，選擇煤焦油、環氧煤、聚乙烯等防腐材料進行包裹。焊材的選取必須對地區腐蝕綜合因素進行考慮。閥體要考慮密封圈、閥板等的抗腐蝕、老能力，要考慮溫度突變對閥體的影響，裸露易引起大氣水氣的液化酸堿附著，引起腐蝕。

4 結語

隨著天然氣在工業、民生上的應用的迅速增長，在天然氣短缺及分步不平均的我國，跨國及區域長距離管道運輸成為了一種可靠安全的首要輸送方式。西氣東輸、川氣東送以及引進俄羅斯天然氣等世紀工程等的運行，保障了我國天然氣的穩定利用，提升了人民的生活水平。但是在這一片繁榮景象的背后，對于能源安全供給不能怠慢。要時刻想著天然氣管道的安全，繼續嚴密檢查管道的運行能力，探索高質量的管道安全運行維護保養措施，加大從源頭的聯合防控，做好管道的防腐監測維護工作，保證人民有穩定的能源利用。