天然气管道工程中关键防腐技术的应用研究

天然气管道工程中关键防腐技术的应用研究

韦凤联

国家管网集团广东运维中心  广东 广州 510000

摘 要：基于我国环保力度的不断加大以及原油等能源价格的不断攀升，天然气在生产和生活中的需求逐年加大，但由于我国不均衡的能源分布，天然气输送工程是供气最关键的环节，而天然气管道是输送工程最核心的设施。但因为我国地域的幅员辽阔，在输送天然气的过程中天然气管道腐蚀的事故频繁发生，因此，研究探索天然气管道防腐技术，是天然气平稳输送的重要保障，也是天然气管道日常维护和增加使用寿命的关键措施。本文探索了天然气管道腐蚀的主要原因，介绍了目前广泛应用的天然气管道防腐关键技术，提出了天然气管道防腐的具体措施。以期为我国的天然气管道运输提供宝贵的技术和经验借鉴。

关键词：天然气管道；防腐技术；应用；研究

引言

天然气作为一种新能源，以其不污染环境的绝对优势，在工农业生产和民众日常生活中得到广泛应用。但在天然气的输送过程中，因为会受到诸多内在、外在因素的干扰，难以顺畅、可靠地进行运输，抑制了天然气企业对用户的供应能力。因此，千方百计提升天然气管道在运输中的稳定性，全面分析天然气管道运输的诸多影响因素，是当务之急。其中，天然气管道的腐蚀问题是管道输送中的主要问题，本文将对天然气管道腐蚀的诸多因素进行全面分析，并提出相应的管控措施和防腐蚀的具体策略，以大幅度提升天然气运输的可靠性、安全性和高效性。

一、影响天然气管道腐蚀的主要因素

（一）地质环境的影响

因为天然气管道埋在地下，会受到土壤、杂散电流和细菌等的腐蚀。其中土壤的电化学腐蚀主要源于土壤所含的空气和一定盐性的离子导电性的水，而且发生的机理是金属材料的物理化学物质、电化学性质存在不均匀现象。另外，土壤中的细菌腐蚀，主要来源于被硫酸盐还原菌还原的硫化氢和铁。而有些杂散的电流腐蚀则是来源于被二次感应交流电流叠加的具有破坏作用的电流，二次感应则是产生于管道附近的高压电力线路。虽然这种电流腐蚀量不大，但腐蚀性高度集中。

（二）制造工艺和管道材料的影响

管道腐蚀的主要因素是管道材质与制造因素，尤其是管道使用的钢材内，存在过多的化学组分和微晶结，会严重腐蚀管道。

（三）天然气自身因素

天然气是很多成分构成，如果不同类型天然气通过同一管道输送，不同的天然气会有不同的运输作用。比如，天然气含硫化合物多，如果利用长输管道进行输送，腐蚀程度就较高。天然气中的二氧化碳在溶解后会形成碳酸，在管道输送的过程中，碳酸物质对管道会产生很大的腐蚀。空气中的混杂物质与大气中的水蒸气结合后，会凝结在天然气管道的表面，形成电解液腐蚀管道。在潮湿的管道中，空气内的水蒸气导致的管道腐蚀也不可忽视。以上诸多天然气自身形成的腐蚀，即便工作人员利用科学的手段和调控方法，也只能将腐蚀程度有所降低，不能完全避免[1]。

（四）管道安装因素

天然气管道设计和施工水平、安装质量、相关的材料质量，都是天然气管道内部腐蚀的关键因素。尤其是管道材料的影响最明显，如果应用的材料质量不达标，以及耐磨性不符合相关的规范，经过长时间的输气运行后，腐蚀的现象就会发生。另外，天然气管道的安装质量有问题，或者安装错误，都会导致天然气管道防腐层的不同程度的损坏，造成严重腐蚀。一般情况下，天然气管道都会设计三层聚乙烯或者聚丙烯进行外部防腐，如图1所示，防腐层被破坏是管道腐蚀的重要因素。

图1三层聚乙烯以及聚丙烯外防腐工艺流程

二、天然气管道工程中关键防腐技术

（一）内部防腐技术

天然气管道的内部与外部相比，接触空气相对少，但所输送的天然气本身的成分不一样，有些天然气成分会腐蚀到管道内部，对管道工程的应用寿命造成影响。因此管道内部的防腐技术是必不可少的，必须通过技术手段确保内部的金属离子稳定，避免其发生腐蚀的反应。

（二）外部防腐技术

1.无机非金属涂料防腐

该防腐涂料的主要种类包括玻璃、搪瓷等绝缘涂料，通常情况下，将这些涂料涂抹在各类天然气管道的外层，能够有效阻止空气与管道产生化学反应，让金属离子在天然气管道上处于稳定的状态，不仅可以增强管道外部的抗腐蚀能力，而且大大延长了管道的使用寿命。这类防腐材料特别适合在钢制的天然气管道中应用，并且效果明显。

2.环氧涂层防腐

环氧涂层防腐材料，比起无机非金属涂料，具备更优的防腐性能，并且可以应用在所有类型的天然气管道的防腐中，应用范围极其广阔，但该类防腐涂料的制作和配比极其复杂，不便于操作。

3.改性涂层防腐

在所有涂层外防腐技术中，改性涂层是应用最广泛，也是目前最先进的涂料，最显著的特点是依托纳米技术对有机材料和无机材料进行临界处理，在具体的应用实践中，改性涂层不仅防腐能力强，并且可以提升整个天然气管道工程的防腐质量，同时防水能力也非同寻常，对延伸天然气管道的使用寿命意义重大。

（三）缓蚀防腐技术

缓蚀防腐技术是在天然气管道建设时，将一定数量的缓蚀剂放置在管道之内，起作用是阻止管道内的腐蚀反应，确保管道防腐能力的持久性。该防腐技术是全部天然气防腐工程必不可少的防腐措施，可以最大限度延长天然气管道的使用寿命。

（四）阴极防腐技术

该技术体现在两个方面。第一，将一金属连接到管道外部，该金属不仅负电位强大，而且负电位要超过传输管道，其原理是该金属处于腐蚀状态，以避免管道工程的腐蚀；第二，将直流电引入天然气管道中，将腐蚀转移向阳极，避免天然气输送管道的腐蚀反应。阴极防腐技术不仅防腐性能超强且不污染环境，而且不会对天然气的输送质量造成影响，具有极其广阔的应用前景，是天然气管道防腐工作的重要技术[2]。

三、天然气管道工程关键的防腐措施

管道输送效率不高，是天然气管道输送工程的常见问题，特别是在长距离的天然气管道中问题更加突出。为了解决该问题，让输送作业更顺畅，可以通过加压的模式管控长距离天然气管道，以此提升管道的输送效率。在施加压力的过程中，必须在合理的空间内控制压力，压力过大会对管壁造成损伤，压力过小便难以发挥压力的作用。在加压之前和加压的过程中，必须掌握管道的受力状态，最大限度避免压力的波动，一旦压力呈现波动状态极易破坏管道内壁。在长距离的管道作业中，必须对天然气输送状态进行全过程监督，同时按照需要合理控制。管道运行长久后，难免发生腐蚀问题，为了不影响正常的输送作业，最有效的手段是实时监控运行状态，对效率不佳的管道及时改善输送条件，并通过科学的手段实施管控，切实提升长输管道的安全性和可靠性。

（二）加大管道的管理与维护力度

防患于未然是天然气管道工程防腐工作的重要原则，必须加强管道的维护和管理，确保天然气运输的安全和稳定。首先要对设计和管理进行合理优化，以高标准的验收确保天然气管道施工的高质量，在源头上严把天然气管道防腐工作的关口。在管道的运行过程中更要定期检测管道的质量，以便于及时发现管道存在的安全隐患，并找到造成安全隐患的原因，比如详细检验感到的安全系数是不是符合运行标准，及时采取补救措施，避免更大腐蚀事故的发生。对于天然气企业而言，要按照自身的实际情况，构建一套严格的管道管理体系，制定科学的管理措施，实现管理的智能化和自动化，力求在最短的时间内发现管道的腐蚀位置，迅速采取妥善的处理措施，避免更大的天然气泄漏事故发生。

（三）管道材料的科学选择

管道材料的防腐性强弱是至关重要的，管道工程要选择强度高、绝缘性好、有韧性、耐土壤腐蚀、透气性好、焊接性优的材料，值得一提的是，必须根据具体的情况进行涂层选择。主要是因为天然气运输时，不同的环境对防腐的要求也不同，要避免将不同材料盲目进行搭配。

（四）采用减少加热蒸汽能耗技术

在储运天然气的过程中，会面临天然气温度高的问题，通常会采用缩减加热蒸汽能耗技术；其宗旨是保证天然气凝固时候也不会因为高温环境而损耗能量。在输送天然气的环节里，要最大限度降低天然气的黏度，通过减少加热蒸汽能耗技术，有效解决因为加温产热变大消耗和缩小粘度功率变小的矛盾，完全能够将能量消耗和输送功率控制到最小，避免了管道的腐蚀，也增强了工程整体的防腐能力，同时也实现了节能降耗。

（五）电化学防腐的应用

土壤中的电流能够直接引发天然气管道的腐蚀，因此，可以采用电化学防腐技术，该技术的原理是通过电流进行金属腐蚀电位的控制，把金属管道发生腐蚀的可能性降到最低。电化学防腐技术主要包括阴极保护与阳极保护两个方面，阴极保护技术在管道防腐作业中已经很成熟，其本质就是通过金属管道表面热度电位金属层， 针对金属发生损坏的部位进行有效防护，切实提升管道的防腐能力。

（六）内部防腐

在管道防腐工作的研发实践过程中，人们达成的共识就是化学物质是天然气的重要成分。其中，占比例较大的就是二氧化碳以及具备较强腐蚀性的化学物质，因此要注重管道内部天然气某些成分对管道的腐蚀的防控。为了能对天然气管道内部腐蚀情况进行全面了解和掌握，有必要安装科学的监控系统，一旦管道腐蚀的程度超过管道的承受力时，就要采取相关的技术进行防控处理[3]。

四、结束语

毋庸置疑，天然气管道输送工程的质量，不仅影响到天然气的供应效率，还会对沿途的人员安全造成威胁，因此必须全力以赴地进行天然气防腐工作，把安全隐患降到最低。虽然当前天然气管道防腐技术还有一定的局限性，但我们可以认真探索技术革新之路，通过不断地对比试验，探索出更先进、更成熟的天然气管道防腐技术和措施，并且相互借鉴研究成果，根据具体情况，确定应用范围和适用条件，确保管道的安全性、可靠性，实现天然气管道运输的高效率和高效益，为我国的新能源推广应用做出贡献。

参考文献

[1] 韩菲杨，林聿明，石峰.天然气长输管道内腐蚀原因分析及控制措施[J].中国石油和化工标准与质量，2021,41(13):2.

[2] 李佳鹏，陈刚，王刚，等.天然气管道输送过程中管道防腐的研究及防腐方法 [J]. 当代化工研究，2021(4):2.

[3] 李晓斌，张翔.长输天然气管道腐蚀的形成与防腐保护措施探析[J]. 中国石油和化工标准与质量，2021,41(12):2.