天然氣管道防腐

　　1 前言
　　目前，天然氣長(zhǎng)輸管線，隨著能源市場(chǎng)的需求不斷增加而猛增。在我國(guó)，輸送石油、天然氣資源，主要通過(guò)長(zhǎng)輸普通鋼制螺旋焊管管道來(lái)實(shí)現(xiàn)。天然氣長(zhǎng)輸管道通常是采取埋地鋪設(shè)方式，由于受地下水、埋地地形以及河流、湖泊等自然環(huán)境的影響，尤其是潮濕環(huán)境的影響，都會(huì)對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管道造成嚴(yán)重的腐蝕。由于長(zhǎng)輸天然氣管道長(zhǎng)期埋于地下，一旦腐蝕穿孔泄漏，隱蔽性很強(qiáng)不容易發(fā)現(xiàn)，即使發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)，維修土方等費(fèi)用也十分昂貴，給國(guó)家造成重大經(jīng)濟(jì)損失，并且影響正常平穩(wěn)供氣且造成重大安全隱患。因此，天然氣管道系統(tǒng)的壽命以及可靠性的關(guān)鍵就是管道的防腐問(wèn)題。作為天然氣管道施工過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，埋地長(zhǎng)輸天然氣管道的防腐問(wèn)題值得我們重視。本文通過(guò)深入研究分析天然氣管道腐蝕機(jī)理，針對(duì)具體的管道腐蝕類型，提出相應(yīng)的防護(hù)措施及意見(jiàn)，切實(shí)保護(hù)天然氣輸送的安全、平穩(wěn)運(yùn)行。
　　2 天然氣管道腐蝕機(jī)理分析
　　管道腐蝕有內(nèi)、外部位的腐蝕；另外，根據(jù)腐蝕成因還可以分為生物化學(xué)、電化學(xué)以及化學(xué)腐蝕等。其中由于細(xì)菌等的生命活動(dòng)加速或引起金屬的細(xì)菌腐蝕稱為生物化學(xué)腐蝕；而電解質(zhì)溶液中失去電子而被溶解的金屬，也就是與電流流動(dòng)有關(guān)的，金屬在電解質(zhì)中發(fā)生的一種腐蝕就是電化學(xué)腐蝕；管道金屬與管道、空氣以及土壤中的各種化學(xué)介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，金屬表面流失均勻且不發(fā)生化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的的腐蝕被稱作化學(xué)腐蝕。
　　3 影響埋地長(zhǎng)輸天然氣管道腐蝕的主要因素
　　3.1 地質(zhì)環(huán)境的影響
　　天然氣管道在埋地環(huán)境下，主要受細(xì)菌、土壤以及雜散電流等的腐蝕。土壤的電化學(xué)腐蝕主要是由于土壤空隙中含有空氣以及含有一定鹽的離子導(dǎo)電性的水，且由于金屬材質(zhì)的電化學(xué)以及物理化學(xué)性質(zhì)的不均勻性所產(chǎn)生的。另外，土壤中的硫酸鹽還原菌將可溶硫酸鹽還原成硫化氫與鐵，形成細(xì)菌腐蝕。而管道附近高壓電力線路產(chǎn)生的二次感應(yīng)交流電流疊加在管道產(chǎn)生的具有破壞作用的電流形成了雜散電流腐蝕，腐蝕量小，但集中腐蝕性強(qiáng)。
　　3.2 管道的材質(zhì)及制造工藝影響
　　管道鋼材的材質(zhì)與制造因素是管道腐蝕的內(nèi)因，特別是管道鋼材的化學(xué)組分與微晶結(jié)常多，造成了嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題。
　　3.3 管道外防腐層影響
　　腐蝕防護(hù)是控制管道是否會(huì)發(fā)生腐蝕破壞的關(guān)鍵因素。目前管道的腐蝕防護(hù)采用了雙重措施，即防腐蝕覆蓋層與陰極保護(hù)（外加電流或犧牲陽(yáng)極、排流）。防腐蝕覆蓋層至關(guān)重要的是能抵御現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境腐蝕，保證與鋼管牢固粘結(jié)，盡可能不出現(xiàn)陰極剝離和造成陰極保護(hù)死區(qū)。
　　一旦發(fā)生局部剝離，就必須調(diào)整外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，以便有效控制死區(qū)腐蝕、
　　達(dá)到防護(hù)效果。如果外防腐層出現(xiàn)破損，則極易在破損點(diǎn)形成點(diǎn)蝕，成為雜散電流的流出點(diǎn)。
　　4 天然氣管道腐蝕的防護(hù)對(duì)策
　　4.1 涂層防護(hù)
　　通常控制埋地天然氣管道腐蝕都會(huì)采取防蝕涂層的防護(hù)方法。作為第一道防腐防線的涂層，就是用來(lái)隔離腐蝕性土壤和金屬管體，且為其他防護(hù)措施提供絕緣條件。但是，涂層在管道投產(chǎn)運(yùn)行后會(huì)產(chǎn)生一定缺陷。
　　4.1.1防蝕涂層
　　目前主要的防蝕涂層主要是環(huán)氧粉末和復(fù)合涂層。而修復(fù)老管道主要用液體類和纏帶類涂層。另外，由于環(huán)境污染問(wèn)題，目前已經(jīng)很少使用石油瀝青和煤焦油瓷漆涂層。
　　4.1.2復(fù)合涂層
　　復(fù)合涂層就是由各具特點(diǎn)的單一涂層材料聯(lián)接形成具有良好綜合性能的一種多層系統(tǒng)的涂層。
　　4.2 陰極保護(hù)
　　陰極保護(hù)應(yīng)用于管道始于上世紀(jì)三十年代，到五十年代中期已成為較成熟的防蝕技術(shù)，被世界各國(guó)廣泛采用。在我國(guó)應(yīng)用也已有五十年的歷史。對(duì)于埋地管道陰極保護(hù)是作為附加保護(hù)方式對(duì)涂層破損處的管體金屬提供防蝕保護(hù)的。絕大多數(shù)管道工程采用了外加電流陰極保護(hù)方式，也有部分管道工程或部分管段采取了犧牲陽(yáng)極保護(hù)方式。陰極保護(hù)目前有相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可執(zhí)行，包括設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、施工驗(yàn)收規(guī)范、運(yùn)行維護(hù)規(guī)范及材料標(biāo)準(zhǔn)。此法具有施工簡(jiǎn)單，安裝工作量小，對(duì)鄰近地下金屬構(gòu)筑物不產(chǎn)生干擾影響，同時(shí)對(duì)雜散電流干擾能起到接地排流作用，管理也方便等優(yōu)點(diǎn)。
　　4.3 緩蝕劑防護(hù)
　　緩蝕劑保護(hù)是在腐蝕環(huán)境中，通過(guò)添加少量能阻止或減緩金屬腐蝕速度的物質(zhì)以保護(hù)金屬的方法。采用緩蝕劑防腐蝕，由于使用方便、投資少、收效快，因而對(duì)于燃?xì)夤艿赖姆栏泻軓V闊的前景。在緩蝕機(jī)理上，緩蝕劑是通過(guò)緩蝕劑分子上極性基團(tuán)的物理吸附作用或化學(xué)吸附作用，使緩蝕劑吸附在金屬表面。這樣，一方面改變金屬表面的電荷狀態(tài)和界面性質(zhì)，使金屬表面的能量狀態(tài)趨于穩(wěn)定化，從而增加腐蝕反應(yīng)的活化能，使腐蝕速度減慢；另一方面被吸附的緩蝕劑上的非極性基團(tuán)，尚能在金屬表面形成一層疏水性保護(hù)膜，此膜阻礙著與腐蝕反應(yīng)有關(guān)的電荷或物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，故能使腐蝕速度減小。緩蝕劑的吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附是由緩蝕劑離子與金屬的表面電荷產(chǎn)生靜電吸引力和范德華力所引起的，這種吸附快而可逆；化學(xué)吸附則是由中性緩蝕劑分子與金屬形成了配位鍵，它比物理吸附力強(qiáng)而不可逆，但吸附速度卻較慢。
　　5 結(jié)論與認(rèn)識(shí)
　　總之，由于關(guān)系到沿途人員財(cái)產(chǎn)的安全，所以需要投入大量人力物力對(duì)天然氣管道進(jìn)行防腐作業(yè)。盡管，目前我們天然氣管道防腐技術(shù)在現(xiàn)有的工業(yè)技術(shù)水平條件下相當(dāng)有限，但是，我們可以通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間對(duì)比試驗(yàn)，找到一套針對(duì)天然氣管道防腐的比較成熟的辦法，并且相互進(jìn)行配合，因地制宜，確定適用范圍和適用條件，為保證天然氣輸送平穩(wěn)運(yùn)行以及管道經(jīng)濟(jì)效益最大化作出我們一份努力。因此，在今后的實(shí)踐和研究過(guò)程中，我們需要進(jìn)一步對(duì)不同腐蝕類型進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，并進(jìn)行進(jìn)一步深入研究。