温明艳
安徽省天然气开发股份有限公司 安徽 合肥 230000
摘要：天然气由于具有较强的易燃易爆性，管道安全问题必须引起我们的重视。而腐蚀又是导致其安全运行的主要危害因素，所以为了加强对其的处理，就必须对腐蚀机理进行明确，才能确保防护的针对性和有效性。天然气长输管道的防腐蚀效果直接关系到管道的安全性和可靠性，为了提升管道防护效果，对造成天然气管道腐蚀的类型及机理进行了分析，总结了影响天然气管道腐蚀的因素，并提出了相应的防腐蚀措施。
关键词：天然气；长输管道；腐蚀机理；保护技术；分析
1导言
天然气是一种清洁、高效、经济的新能源，在民用和工业生产中日益取代煤炭、石油等环境污染较为严重的能源。管道输送是天然气的主要输送方式，由于输送介质具有易燃、易爆特性，管道安全是天然气输送必须考虑的课题，危害管道输送安全的主要因素是管道腐蚀问题，因此，加深对天然气管道腐蚀机理的理解，采取相应的防腐蚀措施，具有重要的意义。
2腐蚀机理
之所以会出现腐蚀，主要是由于金属管道和周围物质，由于化学与电化学的作用，导致管道被破坏的情况。按照其反应原理来看，目前主要有化学作用腐蚀和电化学腐蚀以及生物化学腐蚀。以下对其腐蚀机理进行分析：一是就化学作用的腐蚀机理来看，主要是因为金属管道和空气、土壤以及天然气之间出现的化学反应，使得天然气长输管道的表面物质流失，同时管壁也会变薄，在这个过程中，化学能不会转变成电能。二是就电化学的腐蚀机理来看，电化学腐蚀主要是因为金属管道的电极电位失去平衡，导致其局部形成相应的微电池，当处于电解质含量较大的溶液时，将导致金属阳离子失去，并形成阳极，当电极电位较高时，就会得到阴极电子，进而由于电化学的作用而使得管道被腐蚀。三是就生物化学腐蚀机理而言，生物化学腐蚀主要是因为硫酸盐在还原菌活动中导致管道表面腐蚀速度加快。从这三种腐蚀来看，由于此类管道中主要输送的是天然气，天然气中主要包含了硫化氢、二氧化碳、氧气、其他硫化物组合而成的腐蚀性化合物等，这也会给管道带来化学腐蚀，但是化学腐蚀的作用远比电化学腐蚀带来的影响较大，容易出现穿孔的情况，所以需要引起我们的重视。
3天然气管道腐蚀类型
3.1管道外壁腐蚀
天然气管道外壁腐蚀不仅会发生在埋地管道上，还可能发生在架空管道上。架空管道主要是外防腐层遭受破坏对管道造成腐蚀。埋地金属管道遭受的腐蚀是全面的，既有化学腐蚀，也有电化学腐蚀，化学腐蚀是管壁均匀减薄，电化学腐蚀使得管壁穿孔破坏，后者对管道危害较大。管道外壁腐蚀主要发生在以下条件下：一是地层中土壤电阻率较小的地带；二是土壤及地层水中盐、碱含量高的地区；三是地层构造不均匀的地带，在这些地带地层中粘及土岩石等混杂；四是管道外防腐层遭受破坏的地带。
3.2管道内壁腐蚀
天然气管道内壁腐蚀主要由两方面造成，一方面是天然气中的腐蚀性气体如H2S、CO2、O2及其它硫化物等直接与金属管道接触，对管道造成化学腐蚀。另一方面是天然气中含有一定量水，能够在管道内形成一层亲水膜，在管道内壁局部形成微电池，造成电化学腐蚀。
4影响天然气管道腐蚀的因素分析
4.1外界条件对天然气管道腐蚀影响
埋地天然气管道腐蚀受到外部条件影响比较明显，首先是管道埋藏地的土壤类别、土壤性质、地层含水量、pH值、地层水电阻率、地层水中所含电解质、植物根系及干扰电流等，这些因素是造成天然气管道发生化学腐蚀和电化学腐蚀的原因。其次是土壤中微生物种类及繁殖情况，研究表明，土壤中硫酸盐还原菌能够在一定条件下引起金属管道腐蚀，硫酸盐还原菌能够使金属管道电极电位失衡，在电化学作用下加速管道腐蚀过程。此外，管道所处的环境温度及管道运行期间产生的温度也影响管道腐蚀过程，温度升高管道的腐蚀速率会明显加快。
4.2管道材料及防腐蚀层的影响
一是管道材料影响。天然气管道材质对腐蚀的影响主要表现在管材组织结构的均匀性，管材中是否含有杂质，管道焊接质量及是否有熔渣，管道铺设加工应力情况等；二是管道防腐蚀层破坏。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆天然气管道外防腐蚀层是管道最重要的防护，造成外防腐层破坏的原因较多，首先是施工设计时，外防腐层选择不合理，造成防腐蚀层老化、破损速度较快，如在地层水含量丰富的地区，使用沥青类防腐蚀层，沥青类防腐蚀层易吸水膨胀，导致从管体上脱落；其次是施工缺陷，管道施工过程中在接头、三通等部位缺少防腐蚀层，在铺设过程中，划伤、破坏管道防腐蚀层，管体埋藏较浅，导致防腐蚀层长期暴露，在物理化学条件下破损；再次，人为破坏造成管道防腐蚀层受损，管道沿线道路、沟渠工程开挖造成埋地管线防腐蚀层破损，油气盗窃行为造成的管道破损等。
5防护技术
5.1切实加强防护技术人员的责任意识
由于防护人员是确保天然气管道得以安全运行的主体，所以为确保防护工作得到高效的开展，首先必须对防护人员的职责进行明确，并不断强化其自身的防护意识，主动积极的参与到防护工作之中，并注重加强防护技术的分析，在防护工作中做到经验教训的总结，才能更好地促进职责的履行，从根本上确保防护技术水平的提升。
5.2切实加强防护技术水平的提升
在天然气管道防腐蚀处理中，常见的技术较多，为更好地加强对其的处理，我们必须切实防护技术的提升。在防护工作中，需要结合实际需要，针对性的确定防腐蚀技术要点，并加强对其腐蚀原因的分析，针对性的采取防腐蚀技术。常见的防腐蚀技术较多。例如阴极保护技术、牺牲阳极保护技术、外部加阴极电流技术、管道涂层技术等。所以我们需要切实注重对其防腐蚀工作的开展。而这些技术的实际适应范围不同，需要在实际工作中针对性的进行选择。一般需要在应用防腐蚀技术的基础上，还要做好对其的防腐涂层的涂刷，才能达到良好的防护效果。
5.3切实注重防腐蚀技术的创新和应用
现代天然气管道的运行环境更加复杂，需要我们在日常防护工作的基础上，切实加强防腐蚀技术的创新和应用。比如采用新型耐腐蚀的管道，就是一种不错的选择，其具有的防腐蚀性能较高。而在防腐蚀技术上，还可以采用三层PE聚乙烯防腐蚀技术的应用，其通过采取三层防腐介质，从内到外分别为熔结环氧粉末和PE胶粘剂以及聚乙烯，并采取热涂敷的方式将其在钢管表面固化，不仅具有极强的粘结能力，而且材料硬度高，所以具有较高的防腐性能。
5.4阴极保护技术
阴极保护技术是最常用的管道防腐蚀技术，根据提供极化电流的方式，可以分为牺牲阳极保护技术和外加阴极电流保护技术。
5.4.1牺牲阳极保护技术
牺牲阳极保护技术是使用一种金属或者合金与管道金属形成电偶电池，要求被选用的金属或合金电位比管道金属更负，依靠负电性金属溶蚀产生的电流来避免金属管道出现阴极极化，以达到保护管体的效果。
5.4.2外加阴极电流保护技术
管道外加阴极电流保护技术是使用外部直流电源给管道金属通以阴极电流，使之阴极极化，从而避免管道金属受到电化学腐蚀。外加阴极电流保护技术由参比电极、辅助阳极、直流电源等部分组成。以上两种阴极保护方法要取得较好的效果，必须进行并联防护，因为管道防腐层破损点不确定，阴极保护主要是以点保护为主，只有将整条管道都处于阴极保护范围内，才能起到较好的保护效果。
6结论
综上所述，天然气长输管道腐蚀机理十分复杂，所以需要我们在防腐蚀工作中，切实加强对其腐蚀原因的分析，综合分析其原因的基础上，采取针对性的防护方案，加强防护技术的应用，才能提高其运行的安全性和高效性。
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论文作者:温明艳
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/10
标签：管道论文; 天然气论文; 防腐蚀论文; 阴极论文; 技术论文; 防护论文; 电化学论文; 《防护工程》2018年第21期论文;