埋地天然氣管道腐蝕因素及防護(hù)策略分析

梁瑞強(qiáng)

摘要：埋地的天然氣管道，其腐蝕跟諸多因素有關(guān)，不僅包括化學(xué)因素、電化學(xué)因素，還包括細(xì)菌及雜散電流等。天然氣管道的腐蝕會(huì)埋下諸多安全隱患，不僅會(huì)影響到供氣的質(zhì)量，甚至?xí)绊懙焦獾陌踩裕虼耍瑸榱吮苊馓烊粴夤艿赖母g，必須要針對(duì)其成因，提出切實(shí)可行的防護(hù)策略。

關(guān)鍵詞：天然氣管道;腐蝕因素;防護(hù)策略

引言：

我國城市化進(jìn)程逐漸加快，促使城市燃?xì)馐聵I(yè)得意迅猛發(fā)展，地下管線規(guī)模隨著城市的發(fā)展也處在不斷的擴(kuò)大之中。城市燃?xì)猓鳛橐环N清潔、優(yōu)質(zhì)的能源，不僅易燃易爆，還容易給城市地下管網(wǎng)帶來不可逆的危害。而城市燃?xì)庠O(shè)備的老化、腐蝕等問題，又十分常見。因此，針對(duì)天然氣管道的腐蝕問題，相關(guān)部門應(yīng)該予以高度的重視。

一、天然氣管道腐蝕歸因分析

腐蝕是金屬在水、空氣等的共同作用下，隨著時(shí)間的推移，由于化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，引起的一種結(jié)構(gòu)性破壞。

（一）化學(xué)腐蝕

化學(xué)腐蝕，是對(duì)金屬管道直接接觸介質(zhì)，發(fā)生的腐蝕問題的統(tǒng)稱。在此過程中，金屬與介質(zhì)作用，會(huì)發(fā)生溶解，使得原本堅(jiān)固的管道結(jié)構(gòu)發(fā)生改變[1]。

在天然氣管道輸送燃?xì)獾倪^程中，燃?xì)庵泻械牧蚧瘹洹⒍趸虻任镔|(zhì)，會(huì)直接與管道金屬進(jìn)行反應(yīng)，從而誘發(fā)化學(xué)腐蝕。燃?xì)夤艿溃噍^于其他地下管道，管道壁更薄，且隨著運(yùn)輸距離的增加，其管道壁厚會(huì)逐漸減少。為了減少化學(xué)腐蝕對(duì)管道的作用，必須要控制待運(yùn)燃?xì)庵心軌蛞鸶g的成分的含量。還需要對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行涂層，在發(fā)揮防腐作用的同時(shí)，提升管壁粗糙度，進(jìn)而增大燃?xì)夤艿镭?fù)荷[2]。

（二）電化學(xué)腐蝕

天然氣管道中常見的電化學(xué)腐蝕，主要為土壤腐蝕。由于土壤中含有酸、堿以及少量的鹽類，所以土壤又可以被看作是一個(gè)復(fù)雜的電解質(zhì)。而土壤又并非均勻的電解質(zhì)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜而不均勻。埋地的燃?xì)怃摴苡謽O容易在不同的部位形成陽區(qū)與陰區(qū)，電子從陽極區(qū)向陰極區(qū)轉(zhuǎn)移，加上電解質(zhì)對(duì)電流的導(dǎo)向作用。促使電化學(xué)腐蝕在燃?xì)夤苓\(yùn)輸中也時(shí)常出現(xiàn)。

（三）細(xì)菌腐蝕

細(xì)菌腐蝕也是常見的天然氣管道腐蝕原因之一。不同種類的細(xì)菌對(duì)于管道的腐蝕作用能力存在較大差異，且作用所需的條件也不同，如濕度、PH、溫度等。在潮濕且排水不良的缺氧土壤中，硫細(xì)菌會(huì)作用于可溶性的硫酸鹽，將其還原為硫化氫，使天然氣管道陰極表面的氫離子濃度增加，進(jìn)而間接加劇了天然氣管道的腐蝕過程。

（四）雜散電流腐蝕

雜散電流，是在大地中雜散的電流，其作用于埋地鋼管上，同樣會(huì)引起鋼管的腐蝕。其產(chǎn)生主要來源于外界各地電氣設(shè)備所漏損的電能，電能設(shè)備接地，會(huì)使得土壤中出現(xiàn)大量的雜散電流，進(jìn)而危害鋼管的使用。

二、腐蝕防護(hù)方法

根據(jù)上述天然氣埋地管的腐蝕原因進(jìn)行分析，本文認(rèn)為，可以從如下三個(gè)方面來延緩和避免天然氣埋地管的腐蝕

（一）管材選擇

在進(jìn)行天然氣埋地管的管材選擇時(shí)，企業(yè)應(yīng)該針對(duì)土壤的腐蝕性特點(diǎn)，選擇合適的低壓燃?xì)夤懿模M量避免選擇不耐腐蝕的管道材料，常見的用于城市燃?xì)廨斔偷穆竦毓艿啦牧习ㄨT鐵管等。

（二）絕緣層

應(yīng)用絕緣層，同樣是良好的解決管道腐蝕問題的方式。絕緣層防腐法，是通過在埋地管上涂敷電絕緣性的材料，以起到隔絕電源作用，降低埋地管被腐蝕概率的一種腐蝕防護(hù)方法。此方式可以避免管道金屬與土壤直接可能發(fā)生的直接接觸，讓電流無法流入管道。完整的隔離層，能夠充分發(fā)揮電絕緣性以及防水性能，使得土壤中的電解質(zhì)不能與管道金屬直接接觸，進(jìn)而切斷了電化學(xué)腐蝕的發(fā)生途徑。在實(shí)踐中，城市燃?xì)夤艿赖姆笤O(shè)領(lǐng)域，最為常見的管道外防腐層材料包括石油瀝青、聚乙烯膠貼等。

（三）電保護(hù)法

電保護(hù)法，別稱積極保護(hù)法。其一般可以與絕緣層保護(hù)法共同應(yīng)用，互相結(jié)合使用。積極保護(hù)法，是利用外加直流電源，使燃?xì)夤艿缹?duì)土壤造成負(fù)電壓保護(hù)的方式，可以對(duì)管道腐蝕達(dá)成積極的保護(hù)效果。

排流保護(hù)常見方法包括極性排流以及強(qiáng)制排流兩種。前者針對(duì)的是雜散電流的干擾，通過串入二極管的方式，可以把雜散的電流排回干擾器。二極管自身具有單向性，因此，雜散電流只能正向輸出，負(fù)極可以被保留作為陰極保護(hù)作用的載體。強(qiáng)制排流，是利用整流器供給保護(hù)電流，實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)的方式。強(qiáng)制電流法的優(yōu)勢(shì)在于輸出的電流連續(xù)可調(diào)，且具有較大的保護(hù)范圍，且投資小，也不受到土壤電阻率的限制，且裝置的使用壽命長，但是其需要外部的電源，且還會(huì)干擾周圍金屬構(gòu)筑物的正常工作，而犧牲陽極法，則可以避免外部電源的應(yīng)用，且不會(huì)對(duì)金屬構(gòu)筑物造成嚴(yán)重干擾，工程的投資收益高，但是在高電阻率的土壤中無法正常工作。

三、結(jié)束語

城市建設(shè)逐漸發(fā)展，燃?xì)夤芫€的規(guī)模、數(shù)量都將迎來新一輪的增長，與之相應(yīng)的配套設(shè)施與附屬構(gòu)建也會(huì)逐漸完善。在管道防腐上，新技術(shù)、新材料以及新工藝也必將逐漸被提出與應(yīng)用，并成為燃?xì)夤艿婪雷o(hù)水平提升的重要基礎(chǔ)。就目前發(fā)展來說，犧牲陽極的陰極保護(hù)法與防腐涂層法，依然是主流的管道腐蝕延緩與避免途徑，而將二者逐漸結(jié)合，協(xié)同應(yīng)用，將成為未來發(fā)展的重要目標(biāo)及方向。本文對(duì)天然氣管道腐蝕進(jìn)行了歸因分析，并針對(duì)性的提出了包括材料選擇、絕緣層應(yīng)用以及電保護(hù)法在內(nèi)的防腐措施，望予同行以借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱慶杰，趙晨，陳艷華，等.埋地天然氣管道泄漏的影響因素及保護(hù)措施[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2018.

[2]張伯揚(yáng)，馬貴陽，王凱，等.基于CFD的埋地天然氣管道泄漏擴(kuò)散數(shù)值分析[J].遼寧石油化工大學(xué)學(xué)報(bào)，2018，39（1）.