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摘要：长输管道受土壤特性的影响，对管道体产生不同程度的腐蚀，而土壤环境的恶劣也会造成不同程度的管道堵塞。本文分析了煤层气管道腐蚀和堵塞应采取的控制措施，安全管理是管道完整性管理的核心环节,对管道安全进行研究十分必要。
关键词：煤层气管道;安全管理;腐蚀;堵塞
前言
煤层气（coalbedmethane，CBM）是一种新型的清洁能源，它是一种与煤伴生并以吸附态的形式自生自储于煤层气中的非常规天然气。目前，国内采用地面抽采和井下抽采两种方式开采CBM，但总抽采率不到50%，仍有一多半通过矿井通风直接排放到大气中。CBM的主要成分是甲烷（CH4），通过CBM的排放，我国煤矿企业每年排放约161亿m3CH4，大于西气东输的120亿m3/a天然气量。因此，有效利用CBM，一方面可以获得洁净的能源，另一方面可以减轻环境压力，在获得经济效益的同时获得良好的社会效益。
1煤层气分类
CBM是一种煤成气，其主要成分是CH4，形成过程与天然气类似。根据形成原因CBM主要可分为两类：有机成因与无机成因。有机成因气是指有机物沉积后经过漫长的化学变化而形成的，无机成因气主要由地球的结构变化而形成。后者占比较少且CO2含量较高，自然界中存在的CBM与天然气多以有机成因为主。CBM的组成中以CH4为主，但不同来源的CBM中CH4的体积含量差异较大，可能小于1%，也可高达98%（体积分数，下同），而不同的CH4浓度则决定了CBM的处理方式与使用方向。CH4体积分数高于30%的CBM都可以通过简单的处理直接使用，而当CH4浓度低于30%时，其组成变得复杂，成为十分危险的“瓦斯”，直接使用具有危险，因此，需要进行较为复杂的处理。我国有近一半矿井为高瓦斯或瓦斯突出矿井，CBM是煤矿井下发生瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出灾害事故的有害源，频发的矿难造成严重的人员伤亡和巨大的经济损失。变被动的瓦斯排放为主动的CBM开发才能实现对资源的有效利用，扭转煤矿安全生产的不利局面。
2煤层气管道储运安全管理工作存在的问题-管道腐蚀与对策
2.1杂散电流与腐蚀影响
2.1.1杂散电流的腐蚀影响
不同于金属的自然腐蚀，杂散电流本质上是电化学腐蚀，其中前者的腐蚀电流值只有几十毫安，然而，后者的腐蚀电流则较大，最高时达到几百安，后者是前者的几百倍，由此看来杂散电流所带来的腐蚀破坏程度较大，腐蚀速度也更大。杂散电流容易对煤层气管道带来一定的腐蚀与干扰，这种腐蚀异常快速，甚至会威胁到周围管道的安全，从而带来更为严重的隐患问题，从而加快管道腐蚀与破坏，甚至对整个输气管道系统带来致命性影响。
2.1.2交流杂散电流的腐蚀
电流一般来自于电气化铁路牵引系统，接地系统等，一般凭借阻性、容性耦合等方式在邻近管道中出现杂散电流，如果管道同输电线路之间保持平行、靠近等，交变相电流所带来的磁场则将施加在管道，从而出现二次交变电压、电流等，如果三相输电线路内部的零线电流较大，则可能出现更高、更大值的输送性电流，最终出现不平衡系统，对此将出现高于百伏的电压。其对金属管道的腐蚀作用相对较低，但是依然需要加以重视，因为交流电的出现将导致电极表层发生极化功能，从而让管道更受腐蚀，甚至可能导致保护层破损、腐烂。
2. 1.3直流杂散电流的腐蚀
直流杂散电流的腐蚀具体体现为：较大的干扰性，这一电流的干扰具有一定的范围性、区域性，某局部地区出现杂散电流扰动，则将导致其附近的埋地金属遭到干扰，而且干扰影响有着交互功能，彼此间能够被干扰影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，杂散电流有着较大的分布范围，十分复杂、多变，不同于交流杂散电流，直流杂散电流对于整个煤层气管道的干扰性主要体现在位置、时间等的不同和差异，通常位于钢轨较近的管道，更容易受到干扰，车辆停止运转后，电位则将趋向于平稳，相反，距离轨道较远的管道，电位则不会遭受干扰。直流杂散电流所产生的腐蚀更快，出现这一电流时，管道中的电位则较高，甚至达到8-9V，其中流经的电流也可以上升至几百安，从而造成更大程度的腐蚀作用，参照相关的科学定理，1A直流电流所造成的腐蚀量大概达到9.1kg,如果持续地遭受杂散电流的影响，则可能导致管道壁慢慢受损、变薄，对此则要加以防护与改善，否则将造成管道腐蚀穿孔，甚至可能导致煤层气泄漏、爆炸。
2.2韩渭西煤层气管道杂散电流的防护
韩渭西煤层气管道因为遭到杂散电流等的干扰与破坏，重点体现在高压输电线、直流电气铁路两大方面，前者对于周围地下管道四周的土壤的电位梯度有着不同程度的干扰，在电位梯度方面平行方向的管道明显高于竖直方向，管地电位的正向偏移值与波动值等一般和高压线之间的距离相关，二者呈反比例关系，如果管道途经直流铁路，管地电位则可能在列车通行过程中出现一定程度的振动、当列车静下来时，管道电位则将回归至常规状态。可以借助十字交叉法来对应监测、检查管地电位梯度、土壤电位梯度。杂散电流对管道所带来的破坏需要积极地防范与规避，具体措施就是尽量将杂散电流逐渐从管道中引出，使其倒转、回归到干扰源的负回归网络，以此来防范干扰。类似的排流保护还包括：直流排流、极性排流、接地排流等。具体应该选择哪种排流模式，则需要参照现实的干扰程度、场合等来选择，例如：靠近干扰源接地体的管道，阳极区相对稳定、无波动时适合选择直流排流，然而，其缺陷体现在运用空间受限。极性排流则可以用在被干扰管道极性电流发生正负电流变换的场合，实际使用过程中有着自身的优势，例如：便于装配、运用范围较大等，如果管道同轨道之间电位差存在差异时，则会影响保护效果。也可以尝试多种排流方法并用的方式，例如：负电位排流、极性排流并存。
2.3管道腐蚀的预防措施
2.3.1设备的合理设计和材料的正确选择；例如可以用耐腐蚀合金钢或铁金属代替一般的碳钢，也可以使用耐腐蚀的非金属材料，如工程塑料、玻璃钢等，但一定要考虑高温高压等生产条件以及经济成本。韩-渭-西煤层气管道穿越盐碱地段采用L360NB无缝钢管，外防腐使用加强级3PE防腐钢管涂层，也就是（三层聚乙烯防腐涂层），3PE防腐钢管的涂层是底层与钢管面所接触的是环氧粉末防腐涂层，中间层为带有分支结构功能团的共聚粘合剂，面层为高密度聚乙烯防腐涂层，3PE腐涂层综合了环氧树脂和聚乙烯材料的高抗渗性、机械性能高等特点，内防腐涂层使用的是环氧涂料。关于涂层材料，近几年，国内已经成功研制出了AW-01天然气管道减阻耐磨涂料，AW-01型涂料制作的减阻内涂层能达到APIRP5L2标准的要求，已在西气东输工程中后期得以应用。
2.3.2改变腐蚀环境，改变水的pH值，用化学方法或者物理方法去除溶解气体，如氧气、硫化氢、二氧化碳等。比如，在管道穿越盐碱地段种植一些浅根且耐盐碱的植物，比如棉花、枸杞等，从而改善土壤环境。再比如，在管道5米距离安全以外，开挖小型排碱渠，即传统的“盐随水来，盐随水去”的方法来改善土壤环境。
2.3.3电化学保护法，分为阴极保护和阳极保护法，阴极保护又分为外加电流和牺牲阳极保护法。韩-渭-西煤层气管道阴极保护全程采用外加电流法，使用MECCP-3A阴极恒电位仪给管道进行供电，每周定期去管道线路测试电位，管道正常保护电位在-0.85/-1.25v之间（相对硫酸铜参比电极），根据现场测试结果，适时地调整恒电位仪电压、电流、电位等参数。
结束语
管道安全管理过程中，管道腐蚀是管道潜在的隐患风险，受土壤环境影响很大，所以加强防腐控制，具有重要的经济意义。
参考文献
[1]王俊，齐文元.高压输电线路对埋地输油管道中杂散电流影响规律[J].腐蚀研究，2015（07）
[2]宋光春,李玉星,王武昌.油气输送管道水合物解堵工艺研究[J].油气储运,2016(08)
论文作者:李剑
论文发表刊物:《防护工程》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/25
标签：管道论文; 电流论文; 电位论文; 干扰论文; 煤层气论文; 涂层论文; 土壤论文; 《防护工程》2017年第36期论文;