长输天然气管道腐蚀与防腐措施探讨

长输天然气管道腐蚀与防腐措施探讨

吴天睿

国家管网集团建设项目管理分公司，河北廊坊 065001

摘要：天然气能源在使用的过程中，并不会产生较大的环境污染问题，与传统的能源相比，其在环保方面具有很大的优势，与新型能源相比，天然气资源可以大规模的开发及利用。我国天然气资源在分布与需求方面存在一定的问题，因此，需要对该种类型的能源进行长距离输送，管道输送的安全性以及经济性都相对较强，因此，管道输送已经成为天然气能源输送的重要方式。但是在进行能源输送的过程中，管道自身出现腐蚀问题的概率相对较大，在腐蚀相对较为轻微的前提下，可能会导致管道的承压能力降低，在腐蚀相对较为严重的前提下，引发安全风险事故问题的概率将会提升。本次研究主要是针对管道的腐蚀问题，对腐蚀机理以及腐蚀类型进行深入分析，以此提出合理的防腐措施，为保障管道的安全运行奠定基础。

关键词：长输天然气管道；管道腐蚀；腐蚀机理

引言

我国目前长输管道的使用基本上是遵循一定的使用年限后进行定期的维护和到期的管道更换，或者使用现代化检测工具对管道密封性和壁厚要求进行检测，没有结合长输管道的腐蚀因素进行深入的分析与判断，导致管道建材浪费或石油化工泄漏问题频繁发生，因此，工程管理人员应当掌握长输管道的腐蚀因素和各因素的腐蚀速率，以便于对管道腐蚀情况进行合理的预测与排查。

1长输天然气管道腐蚀

1.1土壤中化学因素

天然气长输管道大多数埋在地下，而土壤中包含众多化学物质，即便我国大部分管道外层均敷设防腐层，然而因防腐层极易被破坏，当长输天然气管道金属和诸多化学物质直接接触，必然会致使外壁腐蚀速度提升。再加上我国部分管道防腐层敷设质量较差，在管道经过长期运行后，防腐层和管道间将逐渐脱离，使得土壤中水及各种化学元素直接与管道本体接触，这同样是长输天然气管道极易产生腐蚀的重要因素。土壤中涵盖的化学元素含量相对复杂，且就各类型区域来讲，化学元素种类及含量也有着较为明显的差异，导致我国各区域长输天然气管道运输遇到的土壤腐蚀问题具有一定差别，确保防腐层品质是避免发生长输管道外腐蚀现象的行之有效措施。

1.2管道内腐蚀

在对天然气能源进行管道输送的过程中，管道金属将与天然气介质产生直接接触。事实上，天然气介质的成分也相对较为复杂，除了常规的烷烃以外，还含有大量的二氧化碳、硫化氢等腐蚀性成分，受到输送温度、输送压力以及输送速度等因素的影响，这些成分将会对管道内壁产生严重的腐蚀。管道内壁出现腐蚀问题的原因可以分为3个方面：首先，对于长输管道而言，其输送量相对较大，输送距离也相对较长，管道内的介质长期处于高温高压的环境中，这种类型的环境将会导致酸性气体的活动能力大幅提升，其自身的活性也将会增强，酸性物质对金属产生的腐蚀反应属于化学反应，受到酸性气体活动能力以及自身活性的影响，化学反应的速率也将会提升；其次，在对天然气介质进行长距离输送之前，一般会对介质进行脱酸脱水处理，但是受到处理设备运行稳定性的影响，部分游离水和固体介质可能会进入到管道中，即管道内可能会存在气液固三相，受到三相混流的影响，可能会对管道产生冲刷腐蚀，这种类型的腐蚀现象在管道弯头或者三通位置处十分常见；最后，管道内也可能会出现化学腐蚀和电化学腐蚀，这主要是因为介质中含有大量的腐蚀性成分，在管道内环境达到一定的条件时，出现化学腐蚀和电化学腐蚀的概率将会提升，管道面临安全风险问题的概率相对较大。

1.3生物因素

天然气长输管道生物腐蚀因素通常包含两个方面：①因地层中存在诸多微生物，在针对介质实施处理环节中，未曾对微生物展开处理，使得诸多微生物和介质共同融入长输管道中，最终使得管道中形成微生物腐蚀现象。②土壤中存在一定含量微生物，其大多数以硫酸盐还原菌方式呈现，在微生物活动环节中，一方面会损坏长输管道防腐层，另一方面还将形成诸多酸性物质，其会对管道金属造成严重化学腐蚀。

2长输天然气管道防腐措施探讨

2.1长输管道腐蚀本质与腐蚀电化学式

长输管道腐蚀的本质是管道材料与环境或者输油管道中的物质发生反应。一般来说，我国长输管道的材质为金属或无机聚化物[PVC（聚氯乙烯）或PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）]，对于无机聚化物管道，一般不存在腐蚀问题，但存在老化效应，长期使用会出现泄漏，而且无法修补，若出现泄漏问题，需要更换整条管道，价格也比金属管道昂贵，因此，使用较少。金属管道的腐蚀过程中，金属原子失去相应的电子被氧化成游离的正离子，再与氧离子（或其他负离子）结合形成氧化物（或其他化合物），造成管壁变薄，即腐蚀。

2.2管道腐蚀

1)定期进行非开挖检测监控，加强防腐层非开挖检测，及时修复防腐层漏损点。2)升级阴极保护设备设施和检测方法，加强阴保有效性检测和杂散电流检测。3)对腐蚀高风险点实施有效防护和检测，做好出入地套筒防护，加强钢塑转换接头定期检测。4)对材质落后、使用年限较长、运行环境存在安全隐患和不符合相关标准规范的老化管道和设施，特别是一些不具有阴极保护和牺牲阳极保护措施的老旧中压钢质燃气管道，通过量化评估加快更新改造。

2.3内防腐措施

针对长输管道内腐蚀问题，可以采取的防腐措施分为三方面，首先，需要强化介质的处理工作，在介质进入管道之前，需要对介质进行充分的脱水脱酸处理，需要介质的处理企业而言，需要定期对处理设备进行检查和维护，全面提高处理设备的运行稳定性，从源头的角度出发，保证清洁的能源进入管道，以此避免管道内出现严重的内腐蚀问题；其次，需要在管道内壁增设涂层材料，涂层材料可以将介质与管道金属相互隔离，在腐蚀性介质无法与管道金属产生直接接触的前提下，管道内壁将无法产生内腐蚀问题，同时，内涂层材料的增设还可以提高介质的输送效率，对于提高管输企业的经济效益十分有利，常见的涂层材料包括合成树脂等；最后，如果介质中的酸性成分含量相对较多，且无法对其进行全面的脱除，在这种背景下，可以引入添加缓蚀剂的措施，即在管道入口处设置缓蚀剂添加设备，根据管输量的基本情况，确定缓蚀剂的添加量，缓蚀剂只要是依靠分子作用力进而吸附在管道内壁上，使得管道内壁金属的电荷分布情况出现一定的变化，或者可以在管道内壁形成保护膜，进而阻止电荷的转移，避免管道内壁出现严重的腐蚀问题，该种类型防腐措施需要的成本费用相对较低，且见效相对较快，对于各个区域的管道而言该措施都可以得到合理的应用。目前，市场上常见的缓蚀剂类型相对较多，不同类型的缓蚀剂针对的腐蚀性介质不同，管输企业需要对介质中腐蚀性物质的成分进行充分分析，以此对缓蚀剂进行合理的选择，保证缓蚀剂充分发挥作用。

结语

天然气长输管道由于各种原因综合影响，极易产生管道腐蚀现象，一方面将导致其使用寿命逐渐缩短，另一方面还会引起天然气泄漏问题。倘若因天然气泄漏引起火灾、爆炸等安全事故，将对人们生命财产安全造成重大影响，同时还会对周围环境形成污染。因此，需要对天然气长输管道实施防腐保护措施，逐步更新及健全防腐保护计划，进一步为天然气管道安全正常使用提供强有力保障。

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):5-6.

[2]乔勇.天然气长输管道腐蚀因素、缺陷检测技术及防护措施探讨[J].云南化工,2021,48(6):120-122.