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长输天然气管道腐蚀的形成与防腐保护措施探析何泉

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：何泉

[导读] 摘要：天然气管道长时间埋在地下，并且附近的环境非常复杂，很容易使管道出现腐蚀问题，情况严重的话会使天然气出现泄漏现象，从而影响其安全。

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        摘要：天然气管道长时间埋在地下，并且附近的环境非常复杂，很容易使管道出现腐蚀问题，情况严重的话会使天然气出现泄漏现象，从而影响其安全。由于我国社会经济的飞速发展，对于天然气的需求量在逐日增加，并且该然气的管道总公里数也在加长，由于其管道的特殊性，针对天然气管道和有关设备的运作，提出了越来越高的标准，若频繁出现故障，除了会给生产造成不利影响，还会发生很大的生产安全事故。长输天然气管道项目牵涉到的学科非常多，并且技术跨越性也很强，因此，需要在设计和质量等各个方面开展多元化的合作，其中，在该管道运转以及维护过程中，腐蚀把控是有关技术者需要关注的要点。
        关键词：天然气；长输管道；防腐；技术
        1、长输天然气管道腐蚀类别
        1.1管道外腐蚀
        第一，大气腐蚀。天然气长输管道置于大气环境中时，其表面一般都会形成一层不可见的薄水膜。当水膜分子厚度达到一定分子厚度时，它就成为电化学腐蚀所需的电解液膜。若其表面只有干净的水膜，通常不足以引起激烈的电化学腐蚀。然而，大气环境中形成的水膜一般都含有水溶性盐和溶解性腐蚀性气体。所以，在湿润的环境中架空敷设的天然气管道，其表面容易发生大气腐蚀。第二，土壤腐蚀。土壤颗粒被空气、水等物质覆盖，使其有电解质的特性。金属管道在土壤电解质溶液中形成各种腐蚀细胞。一种是钢管表面状况的不同而形成的微腐蚀，以及钢管表面状态效应引起的腐蚀。另一种是由土壤腐蚀介质的差异引起的宏观腐蚀。如果管道各段土壤的渗透性不一样，其内部氧气浓度也会不同，这样腐蚀细胞就会发育，腐蚀细胞两极之间的距离可以达到几公里。第三，微生物腐蚀。这种腐蚀是指由微生物引起或受微生物影响的腐蚀现象，属于电化学腐蚀。埋在地下的长输天然气管道或架空管道与微生物的接触非常密切。天然气长输管道每年因微生物腐蚀导致的经济损失非常大，因此对微生物腐蚀的防治探究具有十分重要的意义。
        1.2管道内腐蚀
        由于天然气管道在运转期间，其内部会和传输介质长时间直接接触，输送的物质除了天然气以外，通常还含有硫化氢以及溶解氧等杂质。逐渐随着传输的温度以及压力等情况变化，又加上这些杂质的存在，会对长输天然气的管道内部造成很严重的腐蚀现象。主要是因为：第一，长输天然气管道有非常大的输送量，并且传送的距离也非常长等特征，输送环境需要高温高压，然而，这种环境会使酸性气体的运动活力激发出来，进而加剧跟天然气管道内部金属的腐蚀速度。第二，该管道在传送介质期间会发生自由液体相，管内通常会形成气体、液体以及固体三相共存的情况，由于这些混合液体的冲刷并且腐蚀共同作用下，加快对管道内壁的腐蚀，特别是弯处的管壁，由于腐蚀现象而变得越来越薄，轻易会造成气体泄漏事故。第三，化学以及电化学腐蚀，当管道内留有水以及硫化氢等杂质期间，形成一定条件所残留的杂质，就会跟金属管道出现化学腐蚀或者电化学腐蚀，进而加速天然气管道内壁的腐蚀。
        2、天然气长输管道防腐保护对策
        2.1运用物理方法达到防腐保护对策
        物理保护方法指的就是运用图层的办法，包含这些方面：①天然气管道内部表面进行预防处理。其内部需要进行处理，把内部的油污尘垢以及水分等物质去除掉，有效将管道的腐蚀性提高。其次，内表面在处理过程中是为了确保涂层的质量，如果杂质在清除过程中不够彻底，会出现起泡以及结块现象，从而使涂层的粘结力逐渐降低下来，导致涂层失去效果。②严格把控土层材料的质量。

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目前市场上可以选择使用的涂层材料种类非常多，并且性能以及指标等都出现差异，但是在对涂层进行防腐措施过程中，没有进行统一的技术标准，因此，在选择涂料过程中，须根据天然气管道工程的实际特征，以及天然气成分和温度等开展合理的选择。③涂装工艺，该工艺非常重视每一道工序量惯性，目前涂装的方式主要分为手工涂装以及机械涂装。将这两者对比而言，手工涂装有非常严格的要求，因为在进行涂装过程中，稍微有一点大意或者时间没有把控好都会造成二次涂装，这样根本达不到预期效果。另外，还要确保每道涂料表面处于平整且清洁的状态，不能留有任何的杂质，所以建议运用机械涂装的方式。④内涂层补口。针对长输管道进行安装维护期间，运用内涂层补口是为了预防管道出现腐蚀现象，并且保证输气过程中能够安全运转，这是一项非常重要的方案，在管道维护管理过程中最弱的一个环节就是长输管道的衔接处，同时，该地方也是重点环节。该技术主要是通过对焊接补口来完成。
        2.2运用化学方法达到防腐保护对策
        运用化学方法达到对天然气长输管道的防腐措施，主要包括这几种：①电化学保护。金属管道在电解质溶液当中，其自身出现电化学不均匀性，或者跟外界环境的不均匀，都会产生腐蚀原电池。在其阳极区出现腐蚀现象，不断输送电子，与此同时，还会造成金属离子溶入到电解液中。阴极区域出现阴极反应，在阴极的表面上析出氢气或能够接受正离子的沉淀。若接通阴极电池，整个腐蚀的原电池体系位置逐渐向负方向偏移，属于阴极极化，直阳极区的金属电子释放出来，能够有效防止腐蚀。道阴极防护就是运用外加的牺牲阳极或者电流，有效将管道土壤内腐蚀原电池的的阳极区消除掉，并且使其能够成为阳极区而到受到保护。②外加电流阴极保护，该方法主要运用外部直流电源线的金属管道增加阴极保护电流来完成。其中，参比电流、直流电源以及有关连线等都是构成外加应急电流的主要组成部分。其工作原理就是运用把电子传输金属当中去，减弱金属氧化的反应，有效将腐蚀的速度降低下来。这种方法的优点适用范围非常广泛。缺点就是一次性费用投入过高，并且成本也同样高，不能与外部电源进行脱离，因此开展维护难度也比较大。③牺牲阴极保护。该保护方法的原理是增加比输气管道重要成分的化学性质更加活跃的金属材质，以及被保护体组成一个电偶电池，将其化学物质非常活泼的金属物质当做阳极，不断将自身的腐蚀速度加快来达成对阳极的保护。这种方法的优点表现在电流的效率非常高，并且输出的电流具有均匀性，且没有污染等。其缺点就是对防腐涂层的质量有非常高的标准，金属物质要定期进行更换，会受到其他电源的严重干扰。除了这些，该方法的电流大小也是固定不可以调节。以上这些保护方法，每个都有自己的优势和使用范畴，运用哪个方法具体还要根据管道的防腐要求以及供电情况等来决定。针对长输天然气管道而言，更适合使用外加电流阴极保护。
        3、结语
        总而言之，长输天然气管道防腐工作的质量会直接影响到天然气的传送安全，同时还影响到管道的使用年限，明确管道的防腐机理，运用适合的防腐保护技术非常重要。由于天然气长输管道腐蚀的机理非常繁杂，因此需要工作人员在防腐操作过程中，一定要加大对其腐蚀原因的解析，基于此，运用详细的防护措施，加大防护技术的使用，才能有效将管道的运转安全以及高效性提高。
        参考文献：
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