摘要：长距离管道输送是目前国内外天然气输送的主要方式。长输天然气管道大多是在野外，埋于地下或架空敷设，需要多次穿越公路、河流湖泊及多种地貌单元、不同的地理环境。而长输天然气管道又具有压力高、输量大、距离长、供气连续不断等特点，因此，长输管道在运行工程中受气候和环境影响，容易发生腐蚀穿孔而漏气，从而对管道造成一定程度的破坏，甚至造成巨大的经济损失和严重的人员伤亡事故。因此，如何防止长输天然气管道的腐蚀，已成为天然气管道管理中重要问题之一。本文通过分析导致长输天然气管道腐蚀的原因，提出了有效的防护措施，为长输天然气管道的安全高效运行提供了理论依据。
关键词：长输天然气管道；管道腐蚀；阴极保护；防腐措施
前言
随着我国经济的高速发展，以煤炭为主的能源消费对环境造成了严重的污染。天然气作为一种新型的清洁能源，具有很好的应用市场，随着天然气的大面积推广使用，环境质量将逐步得到改善，我国已将长输天然气管道列入国家重点建设项目。长输天然气管道常年埋于地下或架空敷设，受沿线过程的环境和气候的影响较大，容易发生腐蚀。被腐蚀的天然气管道，不仅会引起气体的泄漏损失，以及由于管道维修和维护所造成的人力物力财力的浪费，还可能由于管道腐蚀而引起火灾。特别是天然气管道由于腐蚀引起的爆炸，威胁人身安全，污染环境，后果极其严重。因此，对长输天然气管道的腐蚀加以研究，分析腐蚀机理，采用有效的防腐措施，对延长长输天然气管道的使用寿命和确保长输天然气管道的安全运行具有重要意义。
1 长输天然气管道腐蚀类型
1.1 长输天然气管道外腐蚀
长输天然气管道常年埋于地下或架空敷设，在铺设过程中需要穿越各种各样的地形地貌环境和不同的气候区，因而长输天然气管道外腐蚀时有发生。架空敷设的天然气管道常年与大气接触，容易发生大气腐蚀；埋于地下的天然气管道，常年置于土壤或河流湖泊中，容易发生土壤腐蚀、微生物腐蚀、海水腐蚀。
①大气腐蚀。当长输天然气管道置于大气环境中时，其表面通常会形成一层极薄的不易看见的水膜。当这层水膜达到 20~30 个分子厚度时，它就变成电化学腐蚀所需要的电解液膜。如果天然气管道表面只是处于纯净的水膜中，一般不足以造成强烈的电化学腐蚀，而大气环境下形成的水膜往往含有水溶性的盐类及溶入的腐蚀性气体。因此架空敷设在潮湿环境中的天然气管道表面极易发生大气腐蚀。
②土壤腐蚀。土壤颗粒间布满空气、水和各种盐类，使它具有电解质的特征。金属管道在土壤电解质溶液中构成多种腐蚀电池。一类是由于钢管表面状态的差异形成的微腐蚀电池，钢管表面条件效应产生的腐蚀。另一类是由于土壤腐蚀介质的差异形成的宏观腐蚀电池。假如管道各段落所处土壤透气性不同，土壤中氧的浓度也就不同，从而使腐蚀电池发育，腐蚀电池两极间的距离可达数公里。土壤腐蚀性常用土壤电阻率来表示，电阻率越小的土壤腐蚀性越强。
③微生物腐蚀。微生物腐蚀是指由微生物引起的腐蚀或受微生物影响所引起的腐蚀，是一种电化学腐蚀。埋地的长输天然气管道或架空的管道和微生物有着是十分亲密的接触，每年长输天然气管道由于微生物腐蚀造成的经济损失是是巨大的，因此对微生物腐蚀的防治的研究非常重要。
④海水腐蚀。海水腐蚀是构件在海洋环境中发生的腐蚀，海洋环境是一种复杂的腐蚀环境。在这种环境中，海水本身是一种强的腐蚀介质，同时波浪、潮流又对金属构件产生低频往复应力和冲击，加上海洋微生物、附着生物及它们的代谢产物等都对腐蚀过程产生直接或间接的加速作用。海洋中有着丰富的天然气资源，大部分需要通过海底管道长距离的输送到陆地，因此，海洋中的长输天然气管道的防腐也很重要。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
1.2 长输天然气管道内腐蚀
天然气管道在运行过程中内壁与输送介质常年直接接触，输送介质中除了被输送的天然气外，通常还含有硫化氢、二氧化碳、溶解氧及水合物等杂质，随着输送温度、压力、流速的变化，由于这些杂质的存在，会对长输天然气管道内壁造成严重的腐蚀。主要原因：
①长输天然气管道具有输量大、输送距离长等特点，需要高温高压的输送环境，而高温高压的环境会激发酸性气体的运动能力和活性，从而加剧了与天然气管道内壁金属的腐蚀速率。
②天然气管道在输送介质的过程中会出现自由液相，管内一般会形成气、固、液三相共存的状态，随着三相混流物冲刷和腐蚀共同作用，会加深对管壁的腐蚀，尤其是在弯头处管壁因腐蚀变薄，容易形成气体泄露事故。
③化学腐蚀和电化学腐蚀，当管道内含有水及硫化氢、二氧化碳等杂质时，达到一定条件，这些杂质就会与金属管道发生化学腐蚀或电化学腐蚀，从而加快了天然气管道内壁腐蚀。
2 天然气长输管道阴极保护站的常见问题
在天然气长输管道阴极保护站中，常常存在着一些导致阴极保护失效的问题，而这些问题是影响天然气长输管道阴极保护有效性的主要因素。具体来说，天然气长输管道阴极保护站的常见问题主要有四点：①阴极保护输出遭受影响。第一项常见问题是由于因电缆损坏或接头损坏等原因而导致的阳极失效、通气管气阻以及阳极端位土壤干燥等因素而影响到了阴极防护的输出，该问题的预防和解决措施是定期测量阳极地床的电阻，从而从根源上避免阴极损坏情况的出现。②阴极保护段管道遭受影响。第二项常见问题是在负荷的定向性影响等杂散电流源影响下产生了恒定电流，从而影响到了阴极保护段管道，导致其不能正常输出，更使得线路失去了全面的防护。③未按要求安装跨接电缆。第三项常见问题是未按照相关要求和具体情况安装跨接电缆，例如阴极上下游管道的实际保护电位差异过大，上游四千米处的通电电位已达一1.5V，而下游却仍处于一1.2V，上下游之间电位差达0.3V;其次是站内外绝缘连接测试桩未进行跨接线，上下游管道绝缘处的连接仅通过一个通电节点来实现。④长效参比电极失效。最后一项常见问题是长效参比电极失效，即站中某一段管道的出站端长效参比电极较之正常参比电极的电位差异过大，以及汇流点处的输出阴极测试结果与之前恒电位仪测试结果差异较大，经测试对比后发现长效参比电极失效，若想继续得到准确有效的参数必须要更换长效参比电极。
3 阴极保护方法
常用的阴极保护有牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。①牺牲阳极保护法。在待保护管道上连接更低电位的金属或合金，从而形成一个新的腐蚀电池。保护原理是用电极电势比被保护金属更低的金属或合金作为阳极，使其形成腐蚀电极，被保护金属作为阴极而得到保护。适用于电流需求量很小的管道或给有涂层管道外露部位提供阴极保护。②外加电流阴极保护法。将被保护管道与外加直流电源负极相连，而把另一辅助阳极接到电源的正极，在管道和辅助阳极间建立较大的电位差。便于调节电流和电压，具有保护距离长且距离可调和使用范围广等优点。
结束语
天然气作为一种新型的清洁能源，在今后的能源利用中将会有广阔的市场。管道输送是目前国内外天然气输送的主要方式，受沿线过程的环境和气候的影响较大，容易发生腐蚀。本文介绍了天然气长输管道中常见的问题，提出了阴极保护的方法，以期保障天然气管道长期安全经济运行。
参考文献
[1]王志坚.天然气长输管道阴极保护的有效性影响因素探讨[J].城市地理，2016(12).
[2]汪春付.长输管道阴极保护有效性影响因素分析[J].石油工程建设，2014(03).
[3]谢荣勃.输管道阴极保护有效性及相关影响因素分析[J].化工管理，2015(14).
论文作者:王彦青,胡子秋,肖剑烽
论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/10
标签：管道论文; 天然气论文; 阴极论文; 土壤论文; 阳极论文; 微生物论文; 电极论文; 《基层建设》2017年第12期论文;