劉 暢

（大慶油田儲(chǔ)氣庫分公司，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

本文以某地一氣田地面建設(shè)工程為例，該工程外輸管道全長141千米，管材為L415、ERW鋼管，管道傳輸介質(zhì)為合格的凈化天然氣，應(yīng)當(dāng)在具體建設(shè)及管道后期維護(hù)中做好外防腐蝕工作，進(jìn)一步延長天然氣管道運(yùn)行壽命，為保障天然氣企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營建設(shè)期間的綜合效益奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 天然氣管道外防腐蝕工作重要性

腐蝕問題主要就是金屬受外界介質(zhì)影響，產(chǎn)生化學(xué)變化、電化學(xué)變化或物理溶解變化，出現(xiàn)性質(zhì)改變問題[1]。金屬腐蝕作用需要介于金屬與介質(zhì)的相界上，并不是單純機(jī)械作用下的金屬模式的損壞。

從熱力學(xué)角度分析，絕大部分金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生作用后，會(huì)轉(zhuǎn)入到氧化狀態(tài)。因此金屬腐蝕是一種自然趨勢(shì)，也是一種極為常見的化學(xué)現(xiàn)象。

天然氣管道長期處于大氣或地下等介質(zhì)較為復(fù)雜的環(huán)境中，外部金屬構(gòu)件極易出現(xiàn)腐蝕問題。如沒有加強(qiáng)管道外防腐工作，腐蝕部位會(huì)進(jìn)一步演變成穿孔等現(xiàn)象，導(dǎo)致天然氣泄漏，周圍環(huán)境受到嚴(yán)重破壞。

2 天然氣管道腐蝕問題發(fā)生原因

2.1 化學(xué)腐蝕

管道金屬與非介質(zhì)發(fā)生純化學(xué)反應(yīng)，金屬接觸金屬離子而被溶解?；瘜W(xué)反應(yīng)發(fā)展速度較為緩慢，但為全面腐蝕，使管道壁厚減少。

2.2 電化學(xué)腐蝕

金屬表面與電解質(zhì)溶液發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而受到破壞。金屬、電解質(zhì)之間存有帶電界面，與界面相關(guān)的因素均有可能導(dǎo)致腐蝕問題出現(xiàn)。在埋入土壤中的鋼管中，土壤腐蝕性與土壤電阻率存在密切 關(guān)聯(lián)。

3 天然氣管道外防腐手段

3.1 外防腐涂層

通過在天然氣管道外側(cè)涂抹防腐蝕涂層，隔絕金屬與外界介質(zhì)，起到延長管道運(yùn)行壽命的作用。在選擇管道防腐蝕涂層材料時(shí)，需要嚴(yán)格遵循經(jīng)濟(jì)性原則，分析管道周邊自然條件、土壤地質(zhì)情況，使防腐蝕層能夠更加適應(yīng)外界環(huán)境。

在長輸埋地天然管道外防腐蝕層設(shè)置過程中，防腐蝕層應(yīng)當(dāng)具備良好的絕緣性能、穩(wěn)定性能、機(jī)械強(qiáng)度，并可與管道密切粘接在一起，從根本上提升管道防腐蝕水平[2]。不僅如此，外防腐蝕層的外壁應(yīng)當(dāng)光滑平整，控制于土壤的摩擦系數(shù)，減少外部阻力對(duì)管道建設(shè)及運(yùn)維工作造成的不利影響。

現(xiàn)階段國內(nèi)外常熟天然氣管道外防腐蝕涂層為聚乙烯二層或三層結(jié)構(gòu)、熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層、煤焦油瓷漆涂層等。此些涂層的適用范圍不同，在具體應(yīng)用期間的優(yōu)缺點(diǎn)顯著，需要結(jié)合天然氣管道工程具體建設(shè)特征選擇。

3.2 陰極保護(hù)法

陰極保護(hù)法主要分為強(qiáng)制電流、犧牲陽極兩種方式。其中，強(qiáng)制電流在我國常數(shù)管道保護(hù)中的應(yīng)用范圍最廣，主要就是在被保護(hù)管道中通入直流電流，使管道呈現(xiàn)出陰極化特征，達(dá)到陰極保護(hù)的目標(biāo)。陰極保護(hù)下的輸出電流可以隨具體情況調(diào)整。在天然氣管道保護(hù)范圍越大的情況下，陰極保護(hù)法的投資比例就越小，不會(huì)受到土壤電阻率的限制。但在具體應(yīng)用過程中，陰極保護(hù)法會(huì)對(duì)周邊金屬構(gòu)筑物造成影響，外部電源的維護(hù)工作難度大。

犧牲陽極保護(hù)法也是借助陽極極化現(xiàn)象，緩解金屬腐蝕。具體來說，利用陽極與被保護(hù)金屬之間的較大電位差，借助產(chǎn)生出的電流實(shí)現(xiàn)陽極極化目標(biāo)。犧牲陽極保護(hù)不需要利用外部電源，也不會(huì)對(duì)周邊金屬構(gòu)筑物造成影響，實(shí)際應(yīng)用期間的成本更低，比較適用于與輸配電工程距離較近的天然氣管道工程中。但由于陽極保護(hù)電流不可以調(diào)整，也無法在高電阻的土壤內(nèi)使用，對(duì)管道防腐蝕層的要求更高。

對(duì)于大口徑、長距離的天然氣管道而言，外加電流保護(hù)法具有極高的經(jīng)濟(jì)效益。通過將強(qiáng)制電流保護(hù)與犧牲陽極保護(hù)法結(jié)合在一起，可以從根本上管道防腐蝕水平，對(duì)保障天然氣管道防腐蝕效果意義重大。

3.3 站場管道防腐蝕

對(duì)于天然氣站內(nèi)地上管道及容器設(shè)備而言，防腐蝕層應(yīng)當(dāng)具備附著能力好、耐候性強(qiáng)的材料。結(jié)合防腐蝕涂層實(shí)際應(yīng)用效果，可以使用環(huán)氧富鋅底漆、環(huán)氧云鐵中間漆以及丙烯酸聚氨酯相結(jié)合的防腐蝕層結(jié)構(gòu)。

對(duì)于埋地天然氣管線而言，可使用無溶劑型液體環(huán)氧、增強(qiáng)纖維防腐時(shí)交代、環(huán)氧煤瀝青等材料[3]。由于埋地天然氣管道輸出環(huán)境更加復(fù)雜，防腐蝕層應(yīng)當(dāng)具備化學(xué)介質(zhì)浸蝕性好、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。其中，無溶劑型液體環(huán)氧的性能最佳，能夠與鋼管表面更加牢固的粘接在一起，切實(shí)提升了管道的耐磨性、絕緣性能。

3.4 雜流電流防腐蝕

在天然氣管道中，土壤中的雜散電流也會(huì)引發(fā)管道腐蝕問題。由于雜散電流會(huì)從一端流入，另一端流出，形成陰極與陽極結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致鋼管出現(xiàn)腐蝕問題，并在4～5個(gè)月的情況下會(huì)引發(fā)腐蝕穿孔。針對(duì)雜散電流的防腐蝕工作需要采用直流排流保護(hù)方式，阻隔雜散電流流入鋼管，從根本上提升天然氣管道，對(duì)電位梯度較大土壤環(huán)境的適應(yīng)力，進(jìn)一步延長管道運(yùn)營壽命。

4 結(jié)語

總而言之，為從根本上提升天然氣管道外腐蝕水平，確保管道能夠更好適應(yīng)復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境，需要細(xì)致分析管道腐蝕問題發(fā)生原因，結(jié)合此些原因制定專項(xiàng)可行防腐對(duì)策。加強(qiáng)管道防腐設(shè)計(jì)管控力度，選擇適宜的管道材料，進(jìn)一步延長管道全壽命使用周期。