徐發(fā)銳

（中石油昆侖燃?xì)庥邢薰窘K分公司，江蘇南京 211100）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速增長，天然氣已經(jīng)成為一種不可或缺的重要清潔能源，為了確保天然氣的穩(wěn)定供應(yīng)，我國在城市建設(shè)中敷設(shè)了大量的天然氣管道，從而滿足民眾對天然氣的使用需求。與此同時，由于天然氣管道是被敷設(shè)在地下的，而地下環(huán)境的復(fù)雜與多變，使天然氣管道在使用過程中不可避免的會發(fā)生腐蝕，一旦天然氣管道受到嚴(yán)重腐蝕，必然會造成管道泄漏，甚至還會因此引發(fā)后果嚴(yán)重的安全事故。因此，如何提高天然氣管道的抗腐蝕性能，已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)人士迫切需要解決的重要問題，這對于保障天然氣的輸送安全，滿足群眾對天然氣供應(yīng)需求，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

1 天然氣輸送管道的腐蝕問題分析

近年來，我國在城市建設(shè)中敷設(shè)了大量的天然氣管道，以此確保天然氣能夠進(jìn)行長距離運(yùn)輸。不過，由于天然氣管道是利用鋼鐵制成的，而天然氣管道的敷設(shè)環(huán)境又位于地下環(huán)境，因地下環(huán)境過于潮濕且地質(zhì)多變，這也使地下環(huán)境中的許多因素都會對天然氣管道進(jìn)行腐蝕，長此以往，必然會造成天然氣管道出現(xiàn)穿孔、泄漏，并可能由此引發(fā)安全事故。為此，以下對造成天然氣輸送管道腐蝕問題的相關(guān)因素進(jìn)行探討。

1.1 大氣腐蝕

在地下環(huán)境中，大氣是造成天然氣管道腐蝕的因素之一，由于土壤顆粒之間存在縫隙，這也使大氣能夠進(jìn)入到土壤縫隙中，因外界環(huán)境降水，會使雨水中的水分子通過大氣進(jìn)入到土壤中，進(jìn)而接觸到天然氣管道，此時，水分子會因溫度的變化而發(fā)生冷凝，并在金屬表面形成水膜，水膜的形成會與管道金屬表面發(fā)生電解質(zhì)反應(yīng)，從而使水分子中的氫離子和氫氧離子會被電離出來，這些離子會以金屬表面為反應(yīng)場，從而造成金屬受到腐蝕?？梢哉f，大氣腐蝕是造成天然氣管道發(fā)生腐蝕的部分誘因，尤其是在潮濕多雨地區(qū)，其地下天然氣管道的腐蝕程度往往要比干旱地區(qū)的天然氣管道更為嚴(yán)重。

1.2 土壤腐蝕

天然氣管道所處的地下環(huán)境中，土壤中除了含有大量的水分以外，還存在許多有機(jī)物質(zhì)與微量元素，這也使土壤會腐蝕天然氣管道，土壤對天然氣的腐蝕類型主要包括三種形式，一種是電化學(xué)腐蝕，一種是通過微生物進(jìn)行腐蝕，另一種則是通過雜亂的電流來進(jìn)行腐蝕，其中以電化學(xué)腐蝕對天然氣管道的危害最大，土壤之所以會對天然氣管道進(jìn)行電化學(xué)腐蝕，是因?yàn)樘烊粴夤艿赖慕鹣嘟Y(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)乃至物理性質(zhì)都和土壤有著本質(zhì)的區(qū)別，這也使土壤中含有的水離子在接觸到管道表面后，會通過轉(zhuǎn)移電荷來氧化和還原管道表面的金屬元素，從而使天然氣管道的腐蝕速度明顯增加。另外，土壤中所富有的大量微生物也會產(chǎn)生腐蝕行為來加速管道表面的腐蝕速度。例如，當(dāng)土壤的pH值在4.5～9.0 時，會促進(jìn)硫酸鹽還原菌的腐蝕行為，而當(dāng)土壤的pH 值小于3.5 或大于11 時，會減緩硫酸鹽還原菌的腐蝕行為。

1.3 介質(zhì)腐蝕

天然氣管道在對天然氣進(jìn)行輸送時，因天然氣并不是非常純凈的，其內(nèi)部可能充斥著大量的雜質(zhì)，這些雜質(zhì)中很可能包含水、硫化物等物質(zhì)，隨著天然氣的遠(yuǎn)距離輸送，天然氣在輸送過程中的許多雜質(zhì)會沉淀到管道的內(nèi)壁上，進(jìn)而腐蝕管道內(nèi)壁。為了解決這一問題，天然氣公司往往會在輸送天然氣前對天然氣進(jìn)行相應(yīng)的過濾與凈化，以此減少天然氣中的雜質(zhì)含量，避免這些雜質(zhì)附著在天然氣管道的內(nèi)壁中進(jìn)行腐蝕，從而能夠在一定程度上減緩管道的腐蝕速度。

2 天然氣輸送管道腐蝕問題的解決對策

2.1 外壁涂層防腐技術(shù)的應(yīng)用

考慮到天然氣輸送管道在地下環(huán)境中會受到大氣腐蝕、土壤腐蝕和外界腐蝕，因此為避免發(fā)生腐蝕問題，必須要對天然氣輸送管道的外壁進(jìn)行有效防護(hù)，而這就需要選擇合適的抗腐蝕材料，使其能夠在管道外壁上形成一層具有防腐作用的絕緣層，以此有效隔離地下環(huán)境中的水分、微生物等對管道外壁的腐蝕。在對涂層材料進(jìn)行選擇時，不僅要考慮其防腐性能，同樣還要考慮其經(jīng)濟(jì)性，雖然采用具有良好防腐性能的鍍層材料會使天然氣管道得到更好的保護(hù)，延長其使用壽命，但如果其成本較高，反而是不經(jīng)濟(jì)、不合理的，會造成工程成本的大幅增加。在對天然氣管道外壁實(shí)施防腐處理時，應(yīng)確保防腐材料能夠粘附在管道的外壁表面上，并且防腐材料還要具有良好的防水性能，這樣才能使防腐材料利用保護(hù)膜將管道外壁與腐蝕介質(zhì)進(jìn)行有效隔離。當(dāng)防腐材料的保護(hù)膜與土壤接觸時，不會受到土壤的腐蝕，并且防腐涂層還要具有良好的韌性與強(qiáng)度，這樣可有效抵御來自于微生物的腐蝕，從而提高天然氣管道的抗腐蝕性能。對于天然氣管線外壁的防腐層來說，按照其級別主要有2 個，一個是普通級的外防腐層，另一個是加強(qiáng)級的外防腐層，工程人員在對天然氣管道進(jìn)行外壁防腐處理時，應(yīng)結(jié)合施工方案來對涂層材料進(jìn)行合理選擇，通過適宜的涂層技術(shù)來確保外壁防腐效果達(dá)到理想標(biāo)準(zhǔn)。在對防腐層材料進(jìn)行選擇時，還要對其他因素進(jìn)行考慮，不僅要考慮其防腐效果和經(jīng)濟(jì)性，還要根據(jù)天然氣管道所處環(huán)境中土壤的酸堿程度來選擇，以此避免土壤中的酸堿性和防腐涂層發(fā)生反應(yīng)，降低防腐涂層的保護(hù)效果。例如，既可采用煤焦油瀝青來對天然氣管道的外壁進(jìn)行防護(hù)，也可采用聚乙烯材料來對天然氣管道的外壁進(jìn)行雙重防護(hù)，并通過陰極保護(hù)技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用來達(dá)到理想的防護(hù)效果。

2.2 內(nèi)壁涂層防腐技術(shù)的應(yīng)用

因天然氣在輸送過程中會和管道的內(nèi)壁進(jìn)行接觸，進(jìn)而造成介質(zhì)腐蝕，因此需要通過防腐涂層的設(shè)置來保護(hù)天然氣管道的內(nèi)壁，以此防止天然氣與管道內(nèi)壁的直接接觸，進(jìn)而避免天然氣與輸送管道發(fā)生介質(zhì)腐蝕。在處理天然氣管道的內(nèi)壁之前，應(yīng)先根據(jù)天然氣管道的銹蝕情況進(jìn)行除銹作業(yè)，以此確保防腐涂層能夠粘附到管道的內(nèi)壁中，否則會因銹蝕的影響而造成防腐涂層部分脫落、破損，進(jìn)而降低其抗腐蝕性能。天然氣管道的內(nèi)表面處理水平，將直接關(guān)乎到涂層質(zhì)量，因此必須要對內(nèi)壁的涂層施工予以重視，確保涂層能夠完好粘附在管道內(nèi)壁上，進(jìn)而提高防腐效果。在應(yīng)用內(nèi)壁涂層防腐技術(shù)時，需要確保施工環(huán)境適宜，空氣不宜過于潮濕，溫度不應(yīng)過熱或過冷，應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)要求來進(jìn)行涂層處理，防止雜質(zhì)或污物依附在涂層上。為了避免管線施工給涂層帶來的破壞，在噴涂涂層時，施工人員必須要具有較高的綜合素質(zhì)，以此確保天然氣管道的內(nèi)壁涂層能夠達(dá)到質(zhì)量要求。通過噴涂內(nèi)壁涂層，除了可防止介質(zhì)腐蝕以外，還可減少不同介質(zhì)的摩擦阻力，從而使天然氣的長距離輸送效率得到有效提高。在應(yīng)用內(nèi)壁涂層防腐技術(shù)時，應(yīng)選擇合適的防腐涂料，建議采用環(huán)氧樹脂作為防腐涂料，這是因?yàn)榄h(huán)氧樹脂可使涂料的耐酸堿性更強(qiáng)，從而提高天然氣管道的內(nèi)壁防腐效果。在對管道內(nèi)壁進(jìn)行防腐處理時，還要注意對管道焊接部位進(jìn)行防腐處理，除了要采用更好的防腐技術(shù)以外，還要防止焊接位置的防腐層被破壞，以此提高天然氣管道的防腐性能，使其能夠安全的對天然氣進(jìn)行長距離輸送。

2.3 管道陰極保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

天然氣管道在對天然氣進(jìn)行長距離輸送時，可通過陰極保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用來建立陰極保護(hù)站，以此實(shí)現(xiàn)對天然氣管道的區(qū)域保護(hù)。在對管道進(jìn)行陰極保護(hù)時，管道表面的金屬相當(dāng)于陰極，這樣可使金屬管道的使用壽命得到有效延長，確保管道在使用過程中所受到的腐蝕速度大大降低，從而更加穩(wěn)定安全的輸送天然氣。在應(yīng)用陰極保護(hù)技術(shù)來對金屬材料的天然氣管道進(jìn)行保護(hù)時，需要設(shè)置外部電源來進(jìn)行陰極保護(hù)，也可通過犧牲陽極來對管道進(jìn)行陰極保護(hù)，通過對結(jié)合天然氣管道的內(nèi)壁與外壁防腐層，使天然氣管道所受到的腐蝕速度得到有效降低，進(jìn)而確保天然氣得到安全的長距離輸送。在對陰極保護(hù)站進(jìn)行建立時，需要制定相應(yīng)的巡回檢查制度，使陰極保護(hù)站得到及時的維護(hù)與保養(yǎng)，以便于幫助檢修人員找出陰極保護(hù)中的問題，并采取相應(yīng)的解決措施，從而確保陰極保護(hù)的效果得到穩(wěn)定發(fā)揮。當(dāng)巡回檢查時發(fā)現(xiàn)犧牲陽極無法達(dá)到理想的陰極保護(hù)效果時，應(yīng)對陽極進(jìn)行相應(yīng)的更換，確保陰極保護(hù)效果能夠達(dá)到理想標(biāo)準(zhǔn)，使金屬天然氣管道所受到的腐蝕程度能夠降低，提高天然氣的輸送效率。陰極保護(hù)技術(shù)通過極化處理腐蝕的電極來實(shí)現(xiàn)金屬電位方向的調(diào)整，從而使被保護(hù)的天然氣管道能夠轉(zhuǎn)變?yōu)殛帢O，使電荷數(shù)量得到明顯減少，進(jìn)而保障天然氣在管道中的長距離輸送。管理人員應(yīng)對陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)置參數(shù)進(jìn)行定期檢查，以此確保陰極保護(hù)站的正常運(yùn)行，防范各類故障的發(fā)生，保證天然氣管道的陰極保護(hù)效果。在陰極保護(hù)技術(shù)中，無論是設(shè)置外部電源，還是犧牲陽極，均應(yīng)結(jié)合天然氣管道在地下環(huán)境中的實(shí)際使用情況，對天然氣管道進(jìn)行必要的檢查與驗(yàn)收，只有這樣才能使防腐效果得到最大限度的發(fā)揮。

3 結(jié)語

通過探討天然氣輸送管道的腐蝕問題，提出相應(yīng)解決對策，從而提高天然氣管道的抗腐蝕性能，使天然氣管道在對天然氣進(jìn)行長距離輸送時，具有更高的安全性能，大大延長了管道的使用壽命，滿足了用戶對天然氣的供應(yīng)要求。隨著科技不斷進(jìn)步，將有越來越多的先進(jìn)技術(shù)被應(yīng)用于天然氣輸送管道的腐蝕保護(hù)中，這也使天然氣輸送管道的防腐性能將不斷提高，從而真正切實(shí)保護(hù)天然氣的輸送安全，提高天然氣的輸送效率。