输气管道内腐蚀及内防腐技术

输气管道内腐蚀及内防腐技术

李金文 ,丁淑春 ,姜乃良

国家管网集团山东省公司  山东 济南 250000

摘要：内腐蚀是长输天然气管道普遍存在的问题,管道内腐蚀是硫化氢，二氧化碳等酸性气体和水汽对管道内壁造成的腐蚀，常见于长输天然气管道在管道埋深、管径等发生改变的地方。随着我国天然气需求量的增加,管道内腐蚀问题越来越引起人们的重视。本文对管道内腐蚀原理进行分析,在此基础上提出了防范和控制内腐蚀的方法和措施。

关键词：输气管道；内腐蚀；防护措施

引言

油气长输管道是油气运输的的重要方式，但在油气运输的过程中，由于输送介质中存在杂质等原因，不可避免会对管道造成一定的腐蚀。管道内腐蚀是指由硫化氢、二氧化碳等酸性气体和水汽共同引起的发生在管道内壁的腐蚀现象。内腐蚀是影响天然气管道安全运行的重要因素，内腐蚀能在局部使管道厚壁减薄，从而降低管道强度，严重时可能导致泄漏事故的发生。内腐蚀引起的事故大都具有隐蔽性和突发性，对周围居民的生命财产构成严重威胁。由此可见，研究长输天然气管道内腐蚀原理及内腐蚀控制的方法和措施迫在眉睫。

1输气管道内腐蚀机理

1.1输送介质

1）二氧化碳  二氧化碳是输气管道内部最主要的腐蚀性介质。二氧化碳腐蚀主要是天然气中的二氧化碳溶于液态水中生成碳酸引起的电化学腐蚀。二氧化碳腐蚀有多种形式，可能出现的类型分为有碳酸盐覆盖膜情况下的均匀腐蚀、无碳酸盐覆盖膜情况下的均匀腐蚀、流动引起的台面状腐蚀和无膜区局部腐蚀等形式。影响二氧化碳腐蚀的主要因素有温度、压力、二氧化碳浓度和介质的酸碱值等。

2）硫化氢  一般的天然气长输管道中硫化氢的含量非常低，在实际生产中腐蚀性介质以二氧化碳为主。由于天然气长输管道含硫化氢较少 ，明显的硫化氢腐蚀一般只发生在油气田开采 、集输等上游生产过程中。硫化氢在液态水中的溶解度较高，引起的腐蚀类型主要有氢鼓泡、氢脆 、电化学失重腐蚀 、硫化物应力腐蚀开裂等。当二氧化碳和硫化氢共同存在时，硫化氢对管道腐蚀的发生反而有一定的抑制作用。

3）液态水  如果输送介质中不含任何形态的水，内腐蚀发生的概率会非常低；输气管道内部的水以气态存在时，不会造成严重的内腐蚀；液态水的出现会导致发生较严重内腐蚀。在一定条件下，管道中的气态水会液化形成水膜在管道内表面凝结，如果这时输送介质中含有硫化氢、二氧化碳等酸性气体，就会溶解在管道内表面的水中，水膜吸附处的管道被腐蚀。目前输气管道输送的天然气大部分都经过处理成为干气 ，常温常压下不易析出游离水； 在一定的压力和温度下，天然气具有一定的饱和含水率 ，在相同条件下，饱和含水率低的气体较容易出现液态水。所以，应对内腐蚀发生的关键是如何减少输送介质中的水含量。

1.2管道本体因素

1）管材  不同的钢材具有不同的耐腐蚀性 ，实际生产中管材的选用对内腐蚀的发生有较大影响。国内目前常采用碳钢作为输气管道管材 ，其生产施工等技术都十分成熟 ，但其耐腐蚀性并不高。对于杂质较少、气质较好的天然气，管材选用碳钢较为经济。马氏不锈钢、双相不锈钢、双金属复合管虽然对不同条件下的管道内腐蚀具有一定的效果，但由于经济性或施工进度等原因，目前均未得到广泛推广。

2）焊接质量  管道的焊接质量对管道环焊缝部分的耐腐蚀性能具有较大的影响。如果焊接中残留焊渣，焊渣的的电位会比管道本身更负，容易发生腐蚀，另外，由于紊流的影响还可能产生冲蚀现象。

3）管道内涂层  管道的内涂层会减小介质对管道的内腐蚀影响。但是由于内涂层在施工和后期运行中难免出现缺陷，也会降低管道的耐腐蚀性能。

1.3其他因素

除去管道输送介质中存在的杂质、管道本体及管道施工过程的影响外，导致管道发生内腐蚀的原因还有管道埋深的变化、管道压力、输送温度、气体流速等因素。

2油气长输管道内防腐防护技术

2.1管道设计阶段

管道设计前，应测定介质中腐蚀性杂质的含量，包括但不限于二氧化碳、硫化氢、氯化物、有机酸、水、其他含硫化合物等，确保杂质含量满足设计要求。管道设计阶段应根据腐蚀性杂质的含量以及气体或液体组分，预测出可能造成的由于腐蚀减薄、点蚀、冲蚀或应力腐蚀开裂导致的管体伤害。当管输介质中含的腐蚀性杂质可能造成管道腐蚀时，应对管道输送介质进行脱除腐蚀性杂质的附加处理，在综合考虑经济性后，使管道输送介质在输送过程中对管道的内腐蚀最小。

2.2添加缓蚀剂

添加缓蚀剂是一种从本源上控制管道腐蚀或延缓腐蚀速率的方法，在油气运输的过程中，我们可以通过向管道内部添加缓蚀剂的方式减缓管道的腐蚀问题。首先，在管道的内部添加缓蚀剂可以做到在不改变管道介质的情况下开展防腐工作；其次这项工作具备操作简单且成本低廉的特点。最重要的一点是可以结合不同的环境以及不同管道的材质采用不同的缓蚀剂，做到因地制宜，如此一来便可以应对各种环境对于管道的腐蚀影响。在使用该项技术时，也有一些细节需要去考虑和注意。首先，针对于缓蚀剂的选择必须率先考虑到管道的材质，一定要保证缓蚀剂本身不会与管道产生化学反应；其次要考虑缓蚀剂应满足输送介质的质量控制要求；此外还要考虑到缓蚀剂本身是否具有毒性以及缓蚀剂储存、运输、使用和加注的可操作性。

2.3规范使用内涂层技术

管道内涂层可以有效地增加管道内壁的光洁度，降低管道内壁摩阻，提高天然气输送效率，同时也能够起到隔绝管道内壁与腐蚀介质的作用。相比于无机内涂层，有机内涂层因工艺和经济上的优势应用更加广泛，但是有机内涂层容易老化脱落，可能对输气系统设备设施造成损坏。

2.4加强对管道腐蚀问题的检查维护

加强对管道腐蚀问题的检查维护能够及时发现腐蚀对管道造成的危害，及时保护管道的安全，避免造成安全事故。首先，在管道建设的初期阶段，就要针对管道的内外腐蚀问题进行处理，利用涂层技术、阴极保护技术、缓蚀剂技术等来对管道内外进行防腐措施，避免管道发生腐蚀。其次，在管道运行维护中，要制定检查、维修计划，根据计划定期对管道进行检查、维修。要定期对管道开展内检测与评价，对于存在内腐蚀风险的管段，优先选择内检测对管道内腐蚀状况进行检测；应定期开展管道内腐蚀检测，获取管道内腐蚀数据，并重点关注管道的点蚀，应对管道的内腐蚀缺陷进行评估并开展维修维护工作。最后，要制定突发事件应急预案，做好应急准备，一旦发生因管道内腐蚀导致的管道泄漏，能够根据应急预案进行应急处理，及时采取有效措施，降低油气对环境的污染，避免油气泄漏引发的火灾和爆炸。

结语

随着经济的不断发展，国民经济对天然气的需求数量也在快速的增加，长输天然气管道的内腐蚀问题越来越受到重视，相关的研究同样取得了不小的发展。通过添加缓蚀剂等措施可以减缓管道内腐蚀的发生，而要从最大限度上减小内腐蚀对管道运行的影响，还需要从输送介质本身和输送工艺上入手。将来，还需要继续对输送天然气的质量、输送工艺、管道材质、新型缓蚀剂等方向进行更深入的研究。

参考文献

[1]朱富有.油气集输管道的腐蚀机理分析与防腐措施探究[J].全面腐蚀控制，2022,36(09):116-117.

[2]霍韩星.油气集输管道腐蚀与防腐措施研究[J].中国石油和化工标准与质量，2022,42(13):11-13.

作者简介：李金文，1990年-男，汉，山东济南人，中级工程师，主要从事管道保护、管道腐蚀控制、管道完整性、管道工程工作。