【摘要】本文笔者根据自己多年的工作实践，阐述了天然气管道腐蚀的主要原因，探讨了天然气管道防腐技术。具有重要的现实意义。
【关键词】天然气管道；防腐；阴极保护技术
引言
目前来看，我国天然气资源的运输主要是依靠管道进行，管道一般都为钢制的。由于我国国土面积庞大再加一些天然气需要进行长远距离运输，这些因素导致我国的天然气管道长度十分惊人。天然气运输过程中由于需要经过各种各样的环境，不可不避免的会造成管道的腐蚀破坏，一旦管道穿孔，将发生油气泄漏，不仅浪费了能源还污染了环境，甚至可能引发一些大的灾害。因此深入了解管道腐蚀的原因并采取一定手段加以防治和保护，对于天然气的运输非常重要。
1 天然气管道腐蚀的主要原因
1.1电化学腐蚀
电化学腐蚀是最重要的腐蚀因素，因为大多数的金属腐蚀的起因，都可说是一种电化学反应。
由于管道所埋土壤各处的物化性质不同、管道各部分的金相结构不同，如晶格缺陷、杂质、内部应力、表面粗糙程度等原因，一部分金属易电离，带正电的金属离子进入土壤中，从而该段电子过剩电位变负；而另一部分金属不容易电离，电位变正，从而在两段间发生电子流动即发生氧化还原反应。失去电子的管道段成为阳极区，得到电子管道段则成为阴极区，并和土壤一起组成回路，形成了电化学电流即腐蚀电流，从而产生了土壤腐蚀。
大气中含有水蒸气会在金属表面冷凝形成水膜，这种水膜由于溶解了空气中的气体及其它杂质，可起到电解液的作用，使金属表面发生电化学腐蚀。影响大气腐蚀的自然因素除污染物外还有气候条件。在非潮湿环境中，很多污染物几乎没有腐蚀效应。假如相对湿度超过80%，腐蚀速度会迅速上升。因此，敷设在地沟中的管道或潮湿环境的架空管道表面极易锈蚀。
1.2杂散电流腐蚀
交直流杂散电流的干扰是造成埋地钢质管道发生腐蚀的另一项重要原因，通过对其强度的测定，可判定出对埋地管道的影响程度。
杂散电流包括交流杂散电流和直流杂散电流两种。杂散电流干扰腐蚀原理主要是电解作用。处于腐蚀电池阳极区的金属体被腐蚀。干扰源主要为直流电解设备、电焊机、直流输电线路及直流电气化铁路等。电流检测方法是利用大地电位梯度的大小来判断埋地钢质管道被干扰的程度，并大致判别大地中杂散电流的流向，以分析干扰源的位置等。
2 天然气管道防腐技术
2.1 涂层防腐技术
在各种防腐技术中，涂料防腐蚀技术应用最广泛，因为它具有许多独特的优越性。只要涂料品种配套体系选择恰当，涂料防腐仍然是一种最简便、最有效、最经济的防腐蚀措施。
2.1.1管道外防腐层
（1）管道防腐材料的选择
管道防腐层的设计选择应根据工程规模、环境状况、耐腐蚀、施工方法、环保及经济等要求综合比选确定。比如：在多石段或河流穿越地段选用机械强度较高的熔结环氧树脂、挤出聚乙烯或多层复合防腐覆盖层；在氯化物盐溃土壤地段选用熔结环氧树脂、挤出聚乙烯、煤焦油瓷漆等耐氯离子腐蚀的防腐层；在沼泽地段选用能长期耐水、耐化学腐蚀的挤出聚乙烯、煤焦油瓷漆防腐层；在碳酸盐型土壤中选用耐碳酸根离子腐蚀的石油沥青和聚乙烯胶带；在输送介质温度高的情况下优先选用熔结环氧树脂或改性聚丙烯等材料。
（2）补口
补口材料趋向于多样化。目前除了传统的沥青、热烤缠带、涂料外，常用的管道防腐涂层补口有聚乙烯胶带、环氧粉末、热烤沥青缠带、聚乙烯电热熔套、聚乙烯热收缩套、不加热收缩套和复合结构补口等而热收缩套(带)补口占有率占了绝对主导地位。
2.1.2管道内防腐层
管道内涂敷层主要有两个功能，一是防腐，二是减阻。主要用于油田腐蚀严重的集输管道、污水处理及回注管道上，以延长管道的寿命，为石油开发和生产提供了保障，通常口径较小、距离较短。
（1）防腐涂料
管道内防腐涂料多达几十种，常用的有液体环氧涂料、熔结环氧粉末、诸如水泥砂浆衬里和酚醛树脂涂料等其它材料。目前，最成熟、最经济的涂料当属环氧树脂型涂料。熔结环氧粉末内涂层工艺如下图：
图：熔结环氧粉末内涂层工艺
（2）内补口
管道补口是管道防腐层应用技术中的关键和难点，尤其对小口径管线的内补口来说更是如此，由于补口不当造成焊缝处涂层过早破坏、管道腐蚀穿孔的事故屡见不鲜，因此补口技术的好坏直接影响到整个防护层的保护效果和使用寿命。随着国内外管道内防腐技术的不断发展，内补口技术研究也越来越受到重视和加强，涌现出了一些新型的补口材料、机具和工艺。
2.2阴极保护技术
2.2.1阴极保护主要参数与保护准则
(1)自然电位。自然电位是金属埋入土壤后，在无外部电流影响时的对地电位。自然电位随着金属结构的材质、表面状况和土质状况，含水量等因素不同而异，一般有涂层埋地管道的自然电位在-0. 4-0. 7 V CSE之间，在雨季土壤湿润时，自然电位会偏负，一般取平均值-0. 55V。
(2)最小保护电位。金属达到完全保护所需要的最低电位值。一般认为，金属在电解质溶液中，极化电位达到阳极区的开路电位时，就达到了完全保护。“
(3)最大保护电位。保护电位不是愈低愈好，是有限度的，过低的保护电位会造成管道防腐层漏点处大量析出氢气，造成涂层与管道脱离，即，阴极剥离，不仅使防腐层失效，而且电能大量消耗，还可导致金属材料产生氢脆进而发生氢脆断裂，所以必须将电位控制在比析氢电位稍高的电位值，此电位称为最大保护电位。最大保护电位的限制应根据覆盖层及环境确定，以不损坏覆盖层的粘结力为准，一般瞬时断电电位不得低-1.1V CSE
(4)最小保护电流密度。使金属腐蚀下降到最低程度或停止时所需要的保护电流密度，称作最小保护电流密度。处于土壤中的裸露金属，最小保护电流密度一般取l0mA/m2。
2.2.2阴极保护方法
（1）牺牲阳极法
在被保护金属构筑物上联结一个电位更负的金属或合金作阳极，依靠它不断溶解所产生的阴极流对金属进行阴极极化。
（2）外加电流法。又称强制电流法。它是由外加的直流电源(整流器或恒电位仪)直接向被保护金属构筑物施加阴极电流使其发生阴极极化。它由辅助阳极，参比电极，直流电源和相关的连接电缆所组成。
结语
总之，管道的防腐不仅关系到资源的有效利用，还关系到城市的正常运转。保证管道不被腐蚀才能保证社会的平稳运行，因此管道的防腐问题应该引起足够的重视，在开发新技术新材料的同时，注意对于现有工艺的改善，完善管道施工中的管理，避免人为因素对管道造成腐蚀，从多个方面综合治理管道的腐蚀问题，才能将损失降到最低。
参考文献：
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[3]徐广义.埋地天然气管道防腐技术[J].油气田地面工程, 2010, 29(2)
论文作者:张变霞,苗虎林
论文发表刊物:《科技中国》2016年6期
论文发表时间:2016/10/17
标签：管道论文; 电位论文; 电流论文; 阴极论文; 天然气论文; 金属论文; 阳极论文; 《科技中国》2016年6期论文;