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摘要：在能源需求飞速增长的情况下，对天然气运输管道的要求也越来越高。天然气运输不仅要求快速高效的运行，还要求天然气管道在许多恶劣情况下可以安全稳定的工作。所以作为天然气长途运输的重要环节，管道的安全运行经常面临许多风险和不确定因素。本文就天然气长途运输管道的腐蚀机理进行了探讨，并针对天然气长途运输管道腐蚀防护技术进行了总结说明。
关键词：天然气长途运输；管道腐蚀机理；长输管道防护技术
引言：目前中国经济水平迅速发展，能源需求也越来越大。传统的能源消耗忽略了能源利用率和环境保护的要求，仅仅关注在能源数量与价格上。相比于煤炭石油等高污染的能源，天然气具有燃烧后不产生有毒气体、热值价格较高、经济环保等优秀的特点。选用管道进行长距离的输送天然气，为解决日益增长的能源需求和环境保护提供了新的解决方案。因此，对于天然气管道的腐蚀机理及防护技术进行研究是非常具有重要性和必要性的。
一、天然气长途运输管道的腐蚀机理
天然气的长途运输管道的铺设为了保护管道的安全，减少外部环境对管道的影响并且减少对地面的正常的设施运行功能的影响，一般都采用埋地铺设的方式。但是土壤里的各种化合物在潮湿含氧的环境下会对管道的外表进行腐蚀，特别是地质土壤的盐碱程度过高都会加快天然气长途运输管道的损坏。所以研究天然气长途运输管道的腐蚀机理是有着及其重要的现实意义。
化学腐蚀。化学腐蚀是由于金属表面与环境介质发生化学作用而引起的腐蚀。当金属与非电解质相接触时，非电解质中的分子(如O2、CL2等)被金属表面所吸附，并分解为原子后与金属原子化合，生成腐蚀产物。
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式中：Me——金属原子；X——介质原子。
管道的外壁与土壤长期接触，如果土壤本身的酸碱度较高，或土壤受到酸碱污染，就会发生化学腐蚀的情况。在这种情况下，管道会直接发生化学反应，造成管道外壁的化学特性发生变化，破坏了管道的正常物理结构，增加了天然气安全事故的风险。化学腐蚀一般需要较强的酸碱环境，这种情况并不经常发生，埋地管道发的腐蚀主要是下面所说的电化学腐蚀。
电化学腐蚀。电化学腐蚀的主要原理是腐蚀原电池原理，就是金属和电解质组成两个电极，组成腐蚀原电池。腐蚀电池可在两种不同金属元素间形成，也可以在同种金属结构内形成，还存在于结构外界由于环境差异形成腐蚀电池（如氧浓差电池），腐蚀电池一旦形成，阳极金属表面会失去电子，发生氧化反应，使金属原子变成正离子，在水中形成以氢氧化物为主的化合物，脱水后为氧化物，如铁锈，即阳极遭到了腐蚀。电化学腐蚀是土壤环境中金属构筑物的腐蚀最主要形式，这种腐蚀形式不如化学腐蚀剧烈，但更广泛，因而引起的危害更大、，。如潮湿含氧环境中金属腐蚀的主要原理是水在金属物表面形成水膜，溶解氧气，二氧化碳等物质，在水溶剂中形成电解质，由于电解质环境的存在，这时在不同的区域就会就会形成金腐蚀电池的阳极区和阴极区，阳极区的金属就会发生氧化腐蚀。电化学腐蚀因为是十分普遍的腐蚀情况，在现实情况中也很难完全杜绝这种情况。
生物腐蚀。在土壤中富有极其丰富的微生物和氧化菌，容易对管道造成极大的腐蚀作用。生物腐蚀主要是指土壤中含有的氧化菌、还原菌等细菌在一定的PH土壤中发生大量的增殖，并促进一些离子发生氧化还原反应，导致管道表面形成氧化腐蚀，如在硫酸还原菌腐蚀管道的现场都可以闻到硫化氢气味，因为细菌将硫酸盐还原成为氢硫酸根，从而对金属发生腐蚀。因为土壤中普遍存在着微生物，因此对天然气长途运输管道的微生物防护技术也应该重视。
二、天然气长途运输管道的防护技术要求
由于天然气长途运输管道的范围相比一般的能源运输线路较长，经常需要横跨很多地区，并且需要面临各种各样的外部环境的情况，一些特殊的外部环境并不适宜天然气长途运输管道线路的施工。根据对实际情况的研究，外部环境对天然气长途运输管道线路造成极大安全隐患的因素主要有地质土壤的盐碱性以及含硫物质过多，地质环境的恶劣复杂，这些都对天然气长途运输管道的防护技术提出了较高要求。
三、天然气长途运输管道腐蚀的主要防护技术
针对于化学腐蚀、电化学腐蚀以及生物腐蚀的情况，首先可以选择在天然气长途运输管道的外壁涂抹防护层。针对于化学腐蚀，可以在天然气管道外部进行特殊材料的加护处理，防止盐碱性，强酸性的环境对管道产生腐蚀作用。其中比较有效的是环氧树脂复合材料涂料，这是一种长期的防腐蚀屏障，主要的作用是形成了一道化学屏障，能阻挡大多数的化学品。例如天然气长途运输管道的外壁涂抹防护层，比如高分子复合材料是一种韧性极好并且可以有效防水的防护材料。其中美国阿克公司生产的EE-11系统可以有效防止由于弯曲和压力而引起的裂口，裂缝和渗漏并且能够大幅度的防止管道的腐蚀现象。其次就是进行电化学保护措施，例如采用外加电流的阴极保护方法，将被保护的金属构件与外加直流电源的负极相连，在电解质环境（如土壤）中，将管道外壁金阴极极化至阴极保护电位，从而使金属结构上的腐蚀反应受到抑制，腐蚀速度降低，使管道外壁得到保护。目前使用较为成熟，性价比较高，寿命较长的成熟的辅助阳极主要有，石墨辅助阳极、高硅铸铁辅助阳极、MMO金属氧化物辅助阳极和导电聚合物柔性阳极等。阴极保护一般和涂料联合进行防护，被保护的管道使用时间比较长，耐久性较高，该防护措施大大减少了定期维修。再有就是生物腐蚀防护措施，在管道表面防腐处理时，还可采用氧化型或非氧化型杀菌剂来抑制或杀灭腐蚀微生物繁殖的方式 ，进一步实现控制腐蚀的目的，可以有效防护微生物以及氧化菌对天然气管道造成的影响。
四、针对天然气长途运输管道腐蚀的其他防护技术
针对天然气长途运输管道腐蚀也可以从工艺设计和材料选择上进行考虑。在天然气长途运输管道安装过程中，施工单位应尽量避免恶劣环境以及土地盐碱程度高的影响，使用专业的设备机器对天然气长途运输管道进行中和处理以及除湿处理。施工时为了能够稳定天然气长途运输管道的防护作用，可以根据施工现场的应用情况进行养护以及后续处理，对于一些特殊的地理环境，也可以采用在地面上进行管道建设的技术。在条件允许的情况下，可以采用新型的天然气长途运输管道，例如pe燃气管是由单体乙烯聚合而成，并且占据了我国比较大的市场，它能够减小因为地质土壤的盐碱性以及含硫物质过多，地质环境的恶劣复杂等问题，而产生的天然气管道安全事故的风险。这些安全先进的施工技术也是保障天然气的长途运输的有效措施。
五、总结：
天然气的使用在当前的现实情况下迎来了高速发展的时期，天然气的应用可以满足人们的能源需要并且替代污染较大的煤炭石油的损耗。相比于煤炭石油等高污染的能源，天然气具有燃烧后不产生有毒气体、热值价格较高、经济环保等优秀的特点。选用管道进行长距离的输送天然气，对于管道的腐蚀机理及防护技术的研究是十分具有重要性和必要性的。本文通过对天然气长途运输管道的腐蚀机理进行了充分调查以及深入研究，并且针对这些情况加强了对天然气管道的防护技术的提升。
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论文作者:池华建
论文发表刊物:《防护工程》2018年第19期
论文发表时间:2018/11/8
标签：管道论文; 天然气论文; 长途论文; 防护论文; 土壤论文; 机理论文; 阳极论文; 《防护工程》2018年第19期论文;