天然氣管道防腐蝕現(xiàn)狀及防腐技術(shù)探究

孟昭楠 赫小菲

1.沈陽三全工程監(jiān)理咨詢有限公司；2.鞍山港華燃?xì)庥邢薰?/p>

對(duì)于城市天然氣管道而言，其在運(yùn)輸過程中勢必會(huì)受到多種因素的干擾，進(jìn)而導(dǎo)致管道被腐蝕穿孔。對(duì)于管道腐蝕，其中的關(guān)鍵機(jī)理不盡相同。因所以，在應(yīng)對(duì)不同的防腐現(xiàn)象時(shí)，必須按照城市天然氣管道的客觀現(xiàn)狀，有根據(jù)地篩選恰當(dāng)?shù)姆栏k法，進(jìn)而保證天然氣管道能夠?qū)崿F(xiàn)防腐需求。

一、天然氣管道腐蝕緣由

造成天然氣管道腐蝕的因素分為內(nèi)因和外因，總的來說，由于材質(zhì)、環(huán)境不盡相同，導(dǎo)致腐蝕發(fā)生的緣由也迥乎不同，其內(nèi)在因素就是材質(zhì)的應(yīng)用、材料在運(yùn)輸天然氣時(shí)所承擔(dān)的的應(yīng)力變化等[3]。具體而言，外因包括：裸露空氣氛圍、土壤中氧、無機(jī)鹽含量、酸、堿性土壤等；內(nèi)因包括：微生物、熱氣流，由于形成電位差，加速了其內(nèi)在的化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致裸露的金屬材料長期無法得到保護(hù)，進(jìn)而出現(xiàn)穿孔現(xiàn)象。

（一）電化學(xué)腐蝕。城市大多數(shù)天然氣管道都是鋪設(shè)于地下的，由于管道自身金屬材料屬性，加之管道的光滑剖面，就很容易導(dǎo)致其與土壤中電解質(zhì)發(fā)生接觸，由于土壤中的含氧量、電解質(zhì)的化學(xué)特征、酸堿度等時(shí)不確定的，因此會(huì)在金屬管道的不同表面部位發(fā)生不同程度的電化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)，由于一般情況下管道的金屬表面在電化學(xué)腐蝕中是陽極，所以其勢必會(huì)不同程度地遭受電化學(xué)腐蝕破壞。其很容易在電解反應(yīng)時(shí)形成電流通路，出現(xiàn)類似干電池的化學(xué)反應(yīng)，而恰恰由于電流的流動(dòng)，進(jìn)一步導(dǎo)致了電化學(xué)腐蝕速度非常快，相應(yīng)的材料損耗也非常大。

（二）微生物腐蝕。對(duì)于微生物造成的腐蝕，可以概括為以下幾個(gè)內(nèi)容：①由于細(xì)菌的快速繁殖（厭氧菌等），其會(huì)在含氧較少的土壤中造成對(duì)于管道的嚴(yán)重腐蝕；②由于大量細(xì)菌的新陳代謝，其所產(chǎn)生的沉淀物釀造了酸性氛圍，進(jìn)一步加速了金屬的電化學(xué)腐蝕；③天然氣金屬管道處于氧氣含量低、適度大的氛圍中，該氛圍極容易滋生厭氧硫酸還原菌，其能夠把現(xiàn)有的硫酸鹽化合物進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)槌闪蚧瘹涓g性氣體，這就會(huì)導(dǎo)致在發(fā)生微量電化學(xué)腐蝕時(shí)，陰極區(qū)的H離子數(shù)量指數(shù)型增多，大大加劇電化學(xué)腐蝕的腐蝕破壞程度。

（三）化學(xué)腐蝕。對(duì)于化學(xué)腐蝕，其內(nèi)在機(jī)理體現(xiàn)在天然氣管道的金屬材料與腐蝕性流體直接接觸，導(dǎo)致相應(yīng)的化學(xué)變化，而這些化學(xué)變化對(duì)于金屬而言往往是有害的。管道中運(yùn)輸?shù)奶烊粴鈨?nèi)包括硫化氫、氧氣、二氧化碳等腐蝕性流體，其在濕潤環(huán)境下易直接與管材發(fā)生化學(xué)腐蝕反應(yīng)，而且該化學(xué)腐蝕反應(yīng)中通常伴隨電化學(xué)腐蝕的發(fā)生，因此其所造成的危害不言而喻。

二、天然氣管道防腐措施

（一）陰極保護(hù)防腐。陰極保護(hù)防腐包括：外加電流防腐、犧牲陽極保護(hù)防腐兩種方法。對(duì)于前者，通過在管道中加設(shè)電流，避免管道遭到腐蝕，其優(yōu)勢在于可對(duì)需要保護(hù)管道的距離實(shí)現(xiàn)把控，穩(wěn)定性高。對(duì)于后者，其優(yōu)勢在于不需要管道中加設(shè)電流，這也讓客觀施工更加簡單，后者也可視作前者的拓展和補(bǔ)充。此外，在進(jìn)行陰極保護(hù)防腐時(shí)，必須有限考慮性價(jià)比，在保證防腐效果的基前提下，盡可能選擇成本較低方案。

（二）電鍍防腐。電鍍防腐就是在天然氣管道上進(jìn)行電鍍，其中。陰極電鍍層是在管道上電鍍一層電極高于管道金屬的電極電勢，如在鋼鐵管道上鍍鋅。而陽極鍍層則與陰極鍍層相反。對(duì)管道表面鍍層后，管道金屬表面與腐蝕介質(zhì)互相隔離，進(jìn)一步阻礙了腐蝕發(fā)生。盡管從大量鍍層的實(shí)際應(yīng)用來說，鍍層能夠?qū)艿榔鸨Ｗo(hù)功效，但電鍍防腐在客觀應(yīng)用中最大的缺陷就在于施工作業(yè)復(fù)雜，這大大制約了電鍍防腐的大范圍應(yīng)用。

（三）涂層防腐。對(duì)于內(nèi)防腐層，其機(jī)理在于為管內(nèi)壁、管流間提供隔離間隙，進(jìn)一步規(guī)避管道金屬與腐蝕物直接接觸，縮減天然氣管道內(nèi)部出現(xiàn)腐蝕的概率。在管道中實(shí)現(xiàn)內(nèi)涂層，一方面能起防腐功效，另一方面還可以縮減流體的摩擦阻力，經(jīng)濟(jì)效益較高。目前常用的涂層防腐材料有：環(huán)氧粉末、涂層鋼管等。涂層防腐是時(shí)下國內(nèi)外在天然氣管道防腐中較為常見的防腐措施，其作業(yè)方案、檢測措施都較為完善，在施工作業(yè)也相對(duì)容易，應(yīng)用范圍廣、前景較好。

（四）改善環(huán)境。改善天然氣輸送管道的周遭氛圍，這對(duì)于預(yù)防管道腐蝕而言作用巨大。具體方法包括：縮減腐蝕介質(zhì)濃度、把控管道所處氛圍的溫度、濕度，降低介質(zhì)中的氧含量等，都能夠發(fā)揮良好的防腐功效；也可在腐蝕介質(zhì)中加入抑制腐蝕速率的化學(xué)物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于管道腐蝕速率的降低。

（五）破損修復(fù)及腐蝕防護(hù)。國內(nèi)外常用的破損修復(fù)技術(shù)包括：水泥漿內(nèi)襯、翻轉(zhuǎn)法、HDPE管內(nèi)襯三種，其優(yōu)勢在于：工作量小、施工作業(yè)周期短、質(zhì)量高。

（六）外部防護(hù)。外部防護(hù)包括：電化學(xué)保護(hù)、排流保護(hù)兩種。前者主要是指陰陽極保護(hù)法。在天然氣管道埋地施工時(shí)，通過陰極保護(hù)法，可大大提升管道的使用壽命，縮減維修成本。后者主要針對(duì)雜散電流導(dǎo)致的管道腐蝕，通過排流保護(hù)法，查看管道上是否存在正極與負(fù)極交變的現(xiàn)象，若存在，通過排流保護(hù)能夠大幅度提升金屬管道的抗腐蝕性。

結(jié)語：天然氣隸屬于清潔能源，其今后的發(fā)展趨勢不容小窺，因此對(duì)于運(yùn)輸天然氣的管道，其防腐技術(shù)及應(yīng)用也必須及時(shí)落實(shí)。對(duì)于城市天然氣的運(yùn)輸過程，其關(guān)鍵特征就體現(xiàn)在：壓力高、范圍廣、流量大，本論文對(duì)于外輸管道內(nèi)、外壁腐蝕緣由進(jìn)行較為深刻的剖析，同時(shí)針對(duì)不同的腐蝕現(xiàn)狀應(yīng)用的防腐技術(shù)進(jìn)行較為深刻的探討，結(jié)合城市天然氣的實(shí)際情況，提出了陰極保護(hù)防腐、電鍍防腐、涂層防腐、改善環(huán)境、破損修復(fù)及腐蝕防護(hù)、外部防護(hù)共六種常見的防腐措施，希望能夠?yàn)槲覈某鞘刑烊粴夤艿肋\(yùn)輸提供一定的借鑒價(jià)值。