摘要：将石油或天然气从开采地或处理厂输送到城市配气中心或工业企业用户的管道，又称运输管道。利用石油和天然气管道输送天然气，是陆地上大量输送石油及天然气的主要方式。在运输过程中，随着使用时间的延长和运输物本省的物理化学性质，会对输送管道造成一定的腐蚀和损坏，所以，防腐材料及方法的使用会有效较少管道破坏的可能性，保证石油和天然气能够顺利、安全地输送到目的地。
关键词：天然气管道；防腐技术；腐蚀机理
引言：随着经济和社会的快速发展，我国人民的生活水平显著提高，我国对石油和天然气的使用和需求逐年增大，与此同时，随着我国能源、石油和化工行业的持续快速发展，也使得我国对石油和天然气的进口量也在加大，现如今，国产和进口高含硫、含酸原油的比例日益增大，对石油、天然气和化工行业的设备、管道防腐蚀体系的要求不断提高。因此，有针对性的对石油天然气管道采取防腐保护措施，开发更加便捷有效的防腐技术势在必行。
一、天然气管道腐蚀机理
1.1 均匀腐蚀
从地底采收的天然气经过天然气净化厂通过长输管道输送，由于净化过程不彻底或者其他因素，天然气中含有少量的水蒸气、SO2、H2S、CO2等，酸性气体溶解于水蒸气当中，腐蚀管线内壁，并在管道弯头连接处容易形成水合物而堵塞管道，形成均匀腐蚀。
1.2 应力腐蚀
在管道弯头部分，酸性气体溶于水并捕捉甲烷分子形成水合物，堵塞了管道，管道的内壁不均匀，在高压输气条件下，容易形成较为严重的应力腐蚀，通常表现为弯头穿孔、壁面凹陷等。另外HS―会附着在钢材表面，导致钢材的韧性和抗腐蚀能力下降，钢材抗外界应力的能力不足，容易发生断裂。
1.3埋地腐蚀
埋地天然气管道由于管线表面粗糙程度和晶格结构不同，在雨水和地下水分和氧气的作用下形成了电化学腐蚀，埋地管道表面逐渐腐蚀脱落，形成局部埋地管道腐蚀。
1.4 冲刷腐蚀
气体流速较高时，管道钢遭受冲刷腐蚀也比较严重，由于腐蚀产物被直接冲击的气流带走，新的金属面不断裸露，加速了腐蚀，曾发生多次的弯头处气流冲击面壁厚减薄而引起的泄漏事故。另外雨水和地下水冲刷作用会破坏防腐层，导致金属管壁裸露，腐蚀加快。
二、影响天然气管道腐蚀的因素
2.1管道外防腐层
防腐蚀覆盖层至关重要的是能抵御现场环境腐蚀，保证与钢管牢固粘结，尽可能不出现阴极剥离和造成阴极保护死区。如果外防腐层出现破损，则极易在破损点形成点蚀，成为杂散电流的流出点。
2.2管道的材质及制造工艺
管道钢材的材质与制造因素是管道腐蚀的内因，特别是管道钢材的化学组分与微晶比较多，造成了严重的腐蚀问题。
2.3地质环境
天然气管道在埋地环境下，主要受细菌、土壤以及杂散电流等的腐蚀。管道附近产生的二次感应交流电流叠加在管道产生的具有破坏作用的电流形成了杂散电流腐蚀，腐蚀量小，但集中腐蚀性强。土壤中的硫酸盐还原菌将可溶硫酸盐还原成硫化氢与铁，形成细菌腐蚀。
三、天然气管道防腐技术
3.1 埋地钢质管道外防腐涂层
（1）石油沥青
石油沥青是使用历史最长的防腐涂料，取材容易，价格较低、施工技术简单。但由于吸水率高、易老化、抗土壤应力能力低、耐热性差、不抗细菌破坏与植物根系穿透等。如果腐蚀环境无微生物、无深根植物，温度适当，则选用石油沥青是一种经济适用的防腐覆盖层。
（2）煤焦油瓷漆
煤焦油瓷漆也是使用最早的防腐涂料，它克服了石油沥青的缺陷，具有很强的抵御细菌、碱类与其他化学物侵蚀的能力和很好的机械强度，防吸水性、抗老化性好。但抗土壤应力和热稳定性较差，与阴极保护相容性较差。因此在较低温度环境下的冷脆和炎热环境下的流淌限制了它的使用范围。
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（3）环氧煤沥青
环氧煤沥青是以环氧树脂与煤焦油为主配合而成的防腐材料。具有粘结力强、抗土壤应力能力好、耐水、耐微生物等优点。但施工时固化时间长，在固化起保持管道不受污染是有较大困难。因此，这种防腐层在国外多用于防腐层修复和管件及一些不规则的管道上。
（4）熔结环氧粉末
熔结环氧粉末是所有防腐涂料中与钢管粘结力最强、抗各种环境腐蚀最好、抗机械冲击最高和良好的热稳定性的防腐涂料，但由于涂敷层薄，抗尖锐物体的冲击性较差，在石方地段要慎用，并且防水性差，长期处于潮湿环境下会产生气泡。
（5）聚乙烯胶粘带
聚乙烯胶粘带是目前世界上较为先进的一种防腐覆盖层，其底层为熔结环氧粉末，中间为一层共聚粘结剂，外面缠绕一层挤塑聚乙烯。因此，它具有熔结环氧粉和挤塑缠绕聚乙烯两者的优点，相互补充各自的不足，是一种各项性能优异的防腐层，并具有很高的电阻值及抗杂散电流的能力。但抗土壤应力能力较差，特别是在高温下，易于因粘结力差和电阻高而产生阴极屏蔽。
（6）挤出聚乙烯防腐层
挤出聚乙烯防腐层应用高密度聚乙烯，其防水性能好、电阻值大、机械性能高，但粘着性、热稳定性和抗土壤应力性能不如熔结环氧粉末。多用于较小口径的管道上。
3.2 埋地钢质管道阴极保护
长输管道阴极保护技术是一项成熟的应用技术。根据环境及所选防腐层，确定阴极保护方式及保护参数。根据提供电流的方式不同，对埋地管线的阴极保护通常有外加电流法的阴极保、牺牲阳极法的阴极保护两种方法。对于一般的埋地管线采用外加电流法的阴极保护，而对于穿越铁路、公路、河流或江河带套管的管道，由于金属套管的屏蔽作用，采用镁或镁合金、锌或锌合金阳极牺牲阳极保护。
（1）外加电流阴极保护
使用外加电源对被保护管道施加负电流，将被保护管道与外加直流电源负极相连，由外部电源提供保护电流，以降低管道腐蚀速率的方法。其优点是：
1.驱动电压高，能够灵活控制阴极保护电流的输出量；
2.在恶劣的腐蚀条件下或高电阻率的环境中适用；
3.适用不溶性阳极材料可做长期阴极保护；
4.如果管道防腐绝缘层质量良好，一座阴极保护站可以保护几十公里的范围；
5.对局部裸露或防腐绝缘层质量较差的管道也能达到完全的保护。
（2）牺牲阳极保护
采用具有较负电位的金属阳极与被保护管道实行电偶连接，将被保护管道和一种可以提供阴极保护电流的金属和合金（即牺牲阳极）相连，使被保护管道阴极极化以降低管道腐蚀速率的方法。在被保护管道与牺牲阳极所形成的大地电池中，牺牲阳极被逐渐腐蚀消耗。这种保护方式的优点是：
1.保护电流的利用率高，不会发生过保护；
2.适用于无电源地区或短距离的管道；
3.对邻近的地下金属设施无干扰影响；
4.施工技术简单，安装及维护费用低；
5.管道的接地、保护兼顾；
6.日常管理工作量小。缺点是：①驱动电位低，保护电流调节困难；②使用范围受土壤电阻率的限制；③对大口径、裸露或防腐绝缘差的管道实施困难；④在杂散电流干扰强烈地区，将丧失保护作用；⑤保护时间受牺牲阳极寿命的限制。
结束语：天然气是我国重要的能源，它的运输非常关键。但在天然气管道输送过程出现的管道腐蚀现象产生了很多比较严重的后果，而且这种现象也是比较常见的。为了保证天然气管道运行安全以及提高管道使用寿命，就需要利用好管道防腐技术。为了顺应天然气输送的快速发展，还要加大对防腐技术的研究力度。
参考文献：
[1]高振江.浅谈混凝土的玻璃钢防腐技术[J].科技创新导报.2013（15）：9-10.
[2]李远利，雍歧卫，刘志.管道防腐涂层新发展[J].涂料工业.2012.
论文作者:彭杰,方嘉威
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/16
标签：管道论文; 阴极论文; 天然气论文; 电流论文; 阳极论文; 应力论文; 石油论文; 《基层建设》2017年第23期论文;