麻彥鳴（長(zhǎng)江大學(xué) 湖北省 武漢市 430100）

一、引言

在油氣田開發(fā)的過程中，常常會(huì)有一些伴生氣體如H2S，CO2等。我們知道，這些氣體不僅會(huì)降低天然氣的燃燒效率也會(huì)對(duì)存儲(chǔ)輸送天然氣的介質(zhì)造成腐蝕。腐蝕會(huì)造成設(shè)備的損壞，管道的破裂，套管的斷裂等，這不僅對(duì)國(guó)家造成了經(jīng)濟(jì)上的極大損失，在很大的程度上也為對(duì)工作人員造成了威脅。目前，我國(guó)計(jì)劃建設(shè)的天然氣輸送管道就超過106Km，可想而知一旦發(fā)生管道的腐蝕將會(huì)造成多大的災(zāi)難。因此，了解管道的腐蝕機(jī)理，降低管道的腐蝕是我們亟待解決的問題。

二、輸氣管道的腐蝕機(jī)理

腐蝕是指金屬材料與周圍介質(zhì)發(fā)生了化學(xué)或者電化學(xué)的作用導(dǎo)致材料的破壞的過程。腐蝕的類型主要分為三種：化學(xué)腐蝕，電化學(xué)腐蝕，生物化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕主要是指土壤，空氣或者一些腐蝕性介質(zhì)與金屬接觸發(fā)生一些化學(xué)反應(yīng)所造成的。腐蝕過程并不會(huì)產(chǎn)生電能，整個(gè)金屬表面流失比較均勻，腐蝕過程造成管壁變薄。電化學(xué)腐蝕是與電流流動(dòng)有關(guān)的腐蝕。電化學(xué)腐蝕包括三個(gè)基本組成部分：陰極，陽極和電解質(zhì)溶液。在整個(gè)腐蝕過程中，金屬在電解質(zhì)溶液中失去電子成為離子而被溶解，形成所謂的陽極；電極電位較高的部分得到電子形成陰極。一旦發(fā)生電化學(xué)腐蝕，所造成的危害是最大的，發(fā)生的頻率最高往往導(dǎo)致管道的穿孔破裂。生物化學(xué)腐蝕是有些細(xì)菌的生理代謝活動(dòng)所排泄的產(chǎn)物造成金屬破壞的一種腐蝕。

1.天然氣管道腐蝕類型

①均勻腐蝕：這種腐蝕由天然氣中含有的水蒸氣造成的。當(dāng)溫度壓力降低時(shí)水汽在管壁凝結(jié)形成水膜，水膜會(huì)溶解H2S等腐蝕性氣體造成管道的腐蝕。

②應(yīng)力腐蝕：主要發(fā)生在含有硫化氫的天然氣介質(zhì)中。我們都知道硫化氫遇水會(huì)水解，水解的產(chǎn)物HS-會(huì)吸附在金屬的表面加速氫氣的釋放，氫會(huì)造成金屬的氫脆等情況導(dǎo)致金屬材料的韌性降低，當(dāng)韌性降低到一定程度后就會(huì)發(fā)生滯后斷裂。

③沖刷腐蝕：當(dāng)管道中輸入的氣體介質(zhì)流速達(dá)到一定的程度后會(huì)對(duì)管壁產(chǎn)生一個(gè)沖擊作用，這個(gè)作用不僅破壞了管道的強(qiáng)度而且會(huì)將金屬表面已經(jīng)腐蝕掉的產(chǎn)物沖刷走使新的金屬暴露出來進(jìn)一步的腐蝕掉。

④坑蝕：坑蝕經(jīng)常發(fā)生在表面有鈍化膜或者保護(hù)膜的金屬上。當(dāng)金屬材料中存在雜質(zhì)，缺陷等不均一性時(shí)，氣體介質(zhì)中的某些活性陰離子會(huì)吸附在這些缺陷處使金屬表面鈍化膜發(fā)生破壞，漸漸地金屬表面被腐蝕成小孔。

三、輸氣管道的防腐措施

輸氣管道的防腐是我國(guó)一直研究的課題，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者進(jìn)行了大量的研究。研究表明：天然氣管道的防腐一般要采用加絕緣層防護(hù)與陰極保護(hù)相結(jié)合的措施才能大大減低管道的腐蝕。這樣的結(jié)合既經(jīng)濟(jì)也實(shí)用在我國(guó)實(shí)際應(yīng)用中取得良好的效果。

1.防腐涂層防護(hù)

防腐涂層的作用是將被保護(hù)的金屬與周圍環(huán)境隔離開來壁面環(huán)境中的某些腐蝕介質(zhì)直接接觸管壁，同時(shí)也為陰極保護(hù)提供電絕緣的環(huán)境。所以在選擇防腐層時(shí)對(duì)防腐層必須具備很高的要求：首先防腐層要有很好的附著力，它要緊緊的貼緊管壁。其次，它本身的材料不能具有腐蝕性，而且本身還要有很好的抵抗周圍介質(zhì)腐蝕的能力。最后，它要求有優(yōu)異的物理性能，能夠隨管道熱脹冷縮不脫離管壁。

2.陰極保護(hù)

陰極保護(hù)分為陽極陰極保護(hù)和外加電流陰極保護(hù)兩種方式，這主要是根據(jù)極化電流的來源劃分的。犧牲陽極陰極保護(hù)法是選擇一種電位比被保護(hù)金屬更低的金屬做陽極與被保護(hù)金屬共同組成電偶電池。所選擇的金屬一般是比較廉價(jià)易得的，以犧牲陽極的金屬來達(dá)到保護(hù)陰極金屬的目的。外加電流陰極保護(hù)法是利用外部電源直接提供電流是陰極極化來保護(hù)陰極的金屬。這兩種陰極保護(hù)方式各有其優(yōu)缺點(diǎn)，各自有適用的范圍。通常要是所需保護(hù)電流大，介質(zhì)電阻率大，使用壽命長(zhǎng)的大系統(tǒng)選擇外加電流陰極保護(hù)法比較合適，其他情況下選擇犧牲陽極陰極保護(hù)法所需的成本小，經(jīng)濟(jì)效益高。綜上所述，我國(guó)在長(zhǎng)輸天然氣管道中大部分都使用的是外加電流陰極保護(hù)方法。

3.聯(lián)合防腐

在實(shí)際應(yīng)用中通常將涂層防腐與陰極防腐兩種方法聯(lián)合起來來達(dá)到防腐的目的，通過大量的實(shí)踐也證明這樣的防護(hù)方法能取得更大的效益。主要原因如下：

（1）陰極保護(hù)的重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象是點(diǎn)，主要針對(duì)防腐涂層的破裂處，然而防腐涂層主要是對(duì)管道外壁實(shí)施全面保護(hù)主要針對(duì)均勻腐蝕。

（2）管道涂層防腐是很有限的，因?yàn)橥繉颖旧硇再|(zhì)和環(huán)境的因素不可避免的會(huì)發(fā)生破損。在這種情況下如不實(shí)施陰極保護(hù)必然會(huì)造成腐蝕穿孔。

（3）涂層破壞的地方具有很大的不確定性，在這種情況下人工去修復(fù)破損的管道是很麻煩的而且會(huì)浪費(fèi)大量的人力物力，所以我們需要對(duì)整條管線都置于陰極保護(hù)的范圍之內(nèi)采用聯(lián)合防護(hù)的辦法有效的實(shí)現(xiàn)管道的長(zhǎng)期高效保護(hù)。

（4）實(shí)施陰極保護(hù)必須保證管道與外界是電絕緣的，由于涂層絕緣性好這正好降低了陰極保護(hù)所需要的電流，而且很有效的分散電流。

總結(jié)

近年來天然氣工業(yè)在能源市場(chǎng)所占的比列越來越大，我國(guó)建設(shè)的輸送管道也逐年增加，但是管道腐蝕嚴(yán)重的問題一直困擾著我們，很大程度上制約著天然氣工業(yè)的發(fā)展。所以增加對(duì)輸氣管道防腐的研究是很有必要的，在今后的研究工作中要加強(qiáng)防護(hù)涂層的研究，研制出抗蝕效果好經(jīng)濟(jì)效益更高的涂層材料。同時(shí)管道的材質(zhì)也正向著納米技術(shù)以及合金技術(shù)發(fā)展，這都會(huì)促進(jìn)天然氣輸氣管道工業(yè)的發(fā)展。

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