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长输天然气管道腐蚀的形成与防腐保护措施分析何朝辉

发表时间：2021/5/27 来源：《基层建设》2021年第2期作者：何朝辉

[导读] 摘要：面对日益严重的长输天然气管道腐蚀问题，必须采取相应的管道防腐蚀措施，高质量的防腐技术不仅可以保障管道的安全，同时对延长管道使用寿命具有非常重要的作用。

        国家管网集团西气东输川气东送天然气管道有限公司鄂东管理处湖北省武汉市 430000
        摘要：面对日益严重的长输天然气管道腐蚀问题，必须采取相应的管道防腐蚀措施，高质量的防腐技术不仅可以保障管道的安全，同时对延长管道使用寿命具有非常重要的作用。长输管道运输方式会受到各种环境因素的影响，导致管道出现腐蚀损坏。针对这些问题，提出切实可行的防腐保护措施，提高管道的运输质量与效率。
        关键词：天然气；长输管道；防腐；重要性；防护策略
        对于长输天然气管道来说，对防腐技术进行科学合理的应用，有利于保障其正常、高效的运转。工业发展对于我国的经济发展能够起到重要的推动作用，在当代工业社会之中，几乎全部的电力设施以及机械设备均需要采用天然气进行驱动，而对长输天然气进行运输，则主要依靠运输管道，保障运输管道的质量即能够对长输天然气的运输质量和运输效率起到有效的保障作用，所以必须针对长输天然气管道的防腐工做进行有效强化，以促使相应的管道质量得到提升，从而避免长输天然气运输管道的腐蚀对我国工业发展产生不良影响。
        1长输天然气管道腐蚀的形成因素
        在长输天然气管道中，由于内部经常与输送介质接触，这些输送介质不仅有天然气，还有硫化氢、二氧化硫、溶解氧以及水化合物，这些介质随着压力的增加、温度的升高、流速的加快等，对管道内部带来很大的损坏。其原因主要表现在以下几个方面：第一，长输天然气管道的输送量比较大，输送距离比较远，还要做到高压高温输送，因此就会加快管道内部的腐蚀速度。第二，管道内部的输送介质会经常变化为自由液相，这些介质一般以气体、固体和液体形态存在。随着时间的推移，这些液体也会相互作用与冲刷，对管道内壁造成腐蚀损害，最终内部越来越薄，经常出现气体泄漏的事故。第三，化学腐蚀和电化学腐蚀。当长输天然气管道内部有水、硫化氢、二氧化碳等杂质时，就会经常与金属管道内部发生化学以及电化学反应，这些反应都会导致内部出现腐蚀。
        2长输管道的保护措施
        天然气长输管道的腐蚀损害是一种正常的化学现象，会在温度、力学、腐蚀物质的多重作用下产生，只要采取了有效的防腐措施，就能从根本上降低腐蚀作用发生的概率。而天然气长输管道防腐措施分为物理防护和化学防护两种，物理防护是在管道表壁上增设物理防护层，从物理上抵御腐蚀物质的侵蚀；而化学防护是采取电化学防护，转移化学作用的目标，保护管道金属表面不与腐蚀物发生作用。物理防护和化学防护都是极好的防护措施，在一般情况下将两者结合起来，才能将防护效果达到最大化。基本上，管道腐蚀是一种正常现象，无法完全避免腐蚀，只有采取有效措施，减少管道腐蚀的速度。管道的保护可分为实物保护和化学保护。除其他外，附加涂层涉及实物保护，而电化学防护措施则涉及化学防护。管道保护包括物理和化学防护措施。
        2.1物理防护之增设涂层
        2.1.1煤焦油磁漆
        煤焦油磁漆是一种防腐蚀极强、抗土壤应力大、耐阴极剥离的绝缘材料，而在管道外壁涂抹上煤焦油磁漆，能够增加管道的防腐性能，并且以其绝缘性能还能抵抗电力腐蚀的不良作用，另外，由于煤焦油磁漆的使用寿命长达60年，且价格便宜，经济实用，所以给管道增设煤焦油磁漆具有较高的经济效益。然而，煤焦油磁漆在管道抗腐蚀防护中也表现出了两个缺陷：其一，煤焦油磁漆不耐高温，在高温作用下容易融化，因此，天然气长输管道在运输时达到了高温状态，煤焦油磁漆发生融化之后会导致其保护作用的失效；其二，煤焦油慈溪的硬度较差，机械性能不够充分抵御外界强硬物质的撞击磨损。天然气长输管道预埋在地底下，土壤环境无可避免存在坚硬的石块，容易造成煤焦油磁漆涂层的伤害。总而言之，煤焦油磁漆无法在温度较高且石块较硬的地区作为管道的涂层。

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        2.1.2PE两层结构
        PE，即是聚乙烯。PE两层结构表现出了极强的防腐是能力，作为涂层增设在天然气长输管道上能够加强管道的抗腐蚀能力，另外，PE两层结构还具有抗菌性能和吸收性能，可以保护长输管道不受土壤细菌的侵害，同时降低土壤中水分对管道的不良影响。PE两层结构的造价相对低廉，是我国天然气长输管道防腐防护措施中常用的一种方式。然而，PE两层结构也有其不足之处：首先，PE结构不能抵抗紫外线的破坏作用，如果管道暴露在阳光下，那么PE结构的保护作用就会失效；其次，PE两层结构的贴合度较差，无法与管道外壁紧紧贴合，容易让腐蚀物质有机可乘。
        2.1.3PE三层结构
        PE三层结构是在PE两层结构的基础上，新增加了一层环氧粉末，能够提高PE两层结构的优势，即提升了其抗腐蚀能力和抗菌性，并且改善了两层结构的不足之处，加强了PE结构的贴合度。环氧粉末还具备较高的机械性能，以耐磨性和附着力增加了管道的保护作用。同时，环氧粉末作为一种特殊涂料，保护PE两层结构不受紫外线的干扰，从而解决了保护涂层不能在阳光下工作的问题。PE三层结构增设了环氧粉末，以环氧粉末的高使用率和高环保性，成为我国地下天然气运输管道最优质的涂层材料。
        2.2化学防护之电化学防护法
        在输油管道的防腐过程中可以使用电化学防锈措施，即所谓的电化学防锈措施是用氧化剂或补充电源表示极化，使受保护金属处于被动状态；因此金属有效地防止了土壤的腐蚀。在采用阴极保护措施时，管道表面应极化为阴极。因此，管道中的金属变成了具有全部潜力的阴极，而这种阴极和其他电化学腐蚀成分也是如此。为了保证管道得到有效保护，目前最常见的两种电化学防护措施使这些项目的实施减少了气管道腐蚀的速率，从而改善其运输。
        2.2.1阴极保护法外加金属
        阴极保护技术是电化学保护技术的一种，这种化学防护方法的原理极为简单，主要是在天然气长输管道外壁增加一种活跃金属，促使管道金属成为阴极电流，外加金属形成活跃的阳极，从而将金属腐蚀的化学作用转移到外加电流的阳极身上，能够有效减弱和避免管道金属材料腐蚀破坏的发生。阴极保护法的根本是牺牲阳极，而这种方法虽然可以有效地保护管道不受腐蚀侵害，但在采用之前，必须对长输管道的长度、厚度以及土壤环境电化学的情况进行精准地计算，才能准确发挥阴极保护法的保护作用。
        2.2.2阴极保护法之外加电流
        外加电源的方式是指在天然气常熟管道的外部表面增加一个电源电流，从而促使管道外壁金属成为阴极，内部阴极电子在金属腐蚀作用的时候迁移作用得到抑制，实现了管道外壁保护的目的。然而，如果外加电流时对电流的控制不当，导致电流量过大的现象，就容易与易燃易爆的天然气发生作用，最终造成爆炸等严重危害。另外，外加电流需要精准计算好电压和电流的数据，所以在设置方面也会有一定的难度，所以这种方法在现实中使用的情况较少。
        3结语
        综上所述，在长输天然气管道中，经常出现各种腐蚀现象，不仅浪费了大量的资源能源，还导致企业的经济损失惨重。为了避免这些现象的出现，提高管道运输质量，就需要针对管道腐蚀的形成因素，提出有效的优化策略，做好防腐工作的研究，保障管道的安全平稳运行。
        参考文献：
        [1]杨启学，闻新春.长输天然气管道腐蚀的形成与防腐保护措施探析[J].云南化工，2019，46（4）：124-125.
        [2]郑策.长输天然气管道腐蚀的形成与防腐保护[J].化学工程与装备，2017（3）：45-46.
        [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].建筑工程技术与设计，2019，（24）：21-34.