天然气管道的防腐设计与管理

蔡 云

蚌埠新奥燃气有限公司，安徽 蚌埠 233000

我国天然气资源分布不均衡，我国大量的天然气主要分布在中西部地区，而天然气的主要使用市场则分布在东部地区，为了有效的解决这一发展难题，国家不断的采取各项措施，以促进资源的平衡利用和发展，西气东输工程就是我国政策的一个重要表现点。西气东输是一项非常复杂的工程，它涉及的内容很多，需要对其进行详细分析和处理，其中管道的腐蚀问题一直是一项值得关注和探讨的热点话题，它是导致管道穿孔泄露的重要原因。实践证明，对于管道的内壁如果采取有效的措施，腐蚀破坏的程度是可以大大降低的，这对于新时期的发展是非常重要的。

1 国内外输气管道内涂层的应用情况

在20世纪50年代初期，作为输送非腐蚀性天然气的干线运输管道就已经开始使用了内涂层，内涂层技术的使用使得运输效果大大提升，管道使用寿命大大提高，受到了人们的普遍欢迎。在1959年首次发表了分析内涂层大口径管道改善流动增加输量的理论和效果的现场试经验性报告，这使得内涂层的技术进一步得到证实，这为大范围的使用管道内壁涂层提供了基础。从当前社会发展的形势来看，天然气输气管道使用内涂层技术的案例已经非常多，如1984～1990年间，英国北海天然气管道就采用内涂层技术，成功的将1746km里程的天然气管道使用了内涂层技术，使得运输效果得到大幅度提升，社会开始大范围的关注内涂层技术。

我国是一个资源分布不均衡的国家，东部资源较西部资源相比，相对匮乏，因此，合理开发利用西部资源对社会的可持续发展是非常有意义的。四川盆地蕴藏着丰富的天然气资源，但其中大部分是含硫化氢、二氯化碳的酸性天然气。我国从上世纪七八十年代开发大规模利用天然气发展，从开发生产的几十年来看，因天然气腐蚀问题带来的管道爆破事故高达数十起，这严重危害着人们的身体健康和生命安全。为了有效的控制腐蚀，我国各级政府和各级单位做了大量的工作和努力，通过采用内壁涂层技术，取得了非常重要的效果。

2 燃气管道工艺设计过程中需要注意的几个问题

燃气管道的工艺设计对于天然气的运输具有非常重要的意义，设计的好坏直接决定着运输的能力和作用。在天然气管道采用内壁覆盖层后不但可以减少内腐蚀，而且还可以有效的降低管道内的壁粗糙度，减少运输过程中所带来的阻力，有效提高天然气运输能力。随着西气东输工程的稳步推进，对于天然气长输管道是否采用内壁覆盖层的问题，已经引起了各方面的普遍关注和讨论。

管道内壁的粗糙度，是造成天然气运输能力减少的主要因素，如果降低管道内壁的粗糙度，将会有效的降低摩阻，增强天然气的输气量。天然气流量可以在原先的基础上提高12%～20%，这将会大大提高其运输能力，促进社会的进一步发展和完善，当钢管内壁采用环氧或稀酸树脂覆盖层时，钢管内壁粗糙相对于新钢管可以减少60%以上，这对于解决天然气运输量过小是非常有意义的。

同时，不仅要考虑内壁的粗糙度问题，还要相应的考虑到管输能力、压力问题和经济评价。天然气输气管道采用内涂层后，钢管内壁的粗糙程度将会减小，同时水力摩阻系数也会随之减少，天然气输气管道输流量与水力摩阻系数之间有着非常密切的联系，他们相互影响，管道运输能力将会随着水力摩阻系数的减小而增大，这样就必须要减少摩阻系数，以便更好的提高管道运输能力；如果在输气量和终点压力不变的情况下，管道的起点压力将会随着水力摩阻系数的降低而降低，由于起点压力的降低，首站的压缩机功率也将会相应的减少，这样可以使增压站的站间距相应的延长，从而有效的减少增压站的个数，节约管道运输成本；减少流动阻力虽然是内涂层的一个基本功能，但却不是其全部的功能，如果我们仅从工艺的角度计算出摩阻系数的缩减率，作为内涂层的选用依据，这显然是不充分的。另外，采用内涂层的管道需要增加的资金投入也是一个决定性的因素，要通过各类实例研究和分析，借鉴国内外类似工程的先进经验，对管道工程的经济效益做出综合评价。

3 管道内涂层的优点和作用

3.1 管道内壁涂层的优点

对管道内壁进行涂层管理，可以有效的延长管道的使用寿命，为社会经济发展提供方便。总体来说，干线输气管道使有内涂层具有以下优点：

一是能够有效的改善流动性能。在天然气管道运输的过程中，天然气流量直接决定着能否为城市发展提供有效的能量补充，如果不对运输管道内壁进行涂层，粗糙的内壁会直接影响着天然气流量的运输效果，不利于天然气的快速流动，通过将内壁进行涂层之后，就可以有效的避免这种状况，使内壁变得光滑，增加流动速度，提高工程运输效果，为社会发展提供强有力的支持；

二是防止施工期间的腐蚀。在运输管道的施工期间，由于长时间的运输以及在施工过程中需要用到焊接、以及地下温度湿度的影响，这可能会导致运输管道遭到一定程度的腐蚀，同时，气体在运输过程中，由于天然气的成分原因，会对天然气内壁带来一定的腐蚀，长期使用，会影响运输管道的使用寿命，影响运输效果。但是通过将内壁进行涂层之后，就可以很好的解决这类问题的发生，提高运输能力，在施工期间各种化学物质不会造成对管道内壁的腐蚀，使工期得以提前；

三是有助于管内表面的目视检查。在进行天然气管道的铺设和使用之前，都要对其进行检查，以保证其质量，同时使用一段时间之后，也要进行定期或不定期的检查。如果不对其管道内壁进行涂层，由于其内部粗糙，用肉眼无法有效的观察到里面的情况，而将内壁管道进行涂层之后，用肉眼都可以有效的检查，这就提高了工作的效率；

四是减少管道内沉淀物。管道内的沉淀物一直是影响管道线路铺设的一个重要的难题，由于长期使用，会造成管道内壁的物质脱落，形成一定期沉淀物，管道内的沉淀物会影响天然气流动性能，使运输量受到影响。通过将天然气管道内壁进行涂层之后，可以有效的减少因年久失修造成的沉淀物增加现象，对于清理管道具有一定的辅助作用，进而能够有效的减少环境污染。通过减少管道内的沉淀物，就可以减少管道的维修量，延长管道的使用时间，对于各类阀门及管件的使用期限也有一定的推动作用。

3.2 管道内壁涂层的作用

通过对天然气运输管道进行内壁涂层，可以有效的减少沉淀物，延长管道的使用时间。对于管道内壁涂层而言，最基本的效能就是减少气体流动摩擦阻力，提高管道内天然气运输流量，为管道施工、管道的长期使用都具有非常重要的作用，但同时管道内壁涂层的其它优点也不能忽视，他们也同样重要。首先是防止管道在储存期的内壁腐蚀，即一般天然气管道在出厂后不会立即被投入使用，从出厂到使用要经过几个月的时间，这几个月都是暴露在空气中的，甚至有可能在露天的环境中，经过这几个月的空气侵袭，会使得管道内壁绝对精糙度降低，这样会影响到管道的使用寿命，而具有内涂层的钢管则可以达到长期储存的效果，可以使管道内壁光滑。其次，借助于内涂层的光泽，可以提高管道的检查速度，快速的发生缺陷，避免或减少运行使用过程中事故的发生，这对于工程质量的提高是非常有意义的。

4 内涂层涂料和施工作用

内涂层作为一项颇具优越性的应用技术，它的发展对于管道的防腐蚀应用具体重要表现，它在设计的过程中键在于涂料和涂敷作业两个方面，涂料的性能和涂敷作业水平是这项技术推广应用的前提，针对干线输气管道的特点和我国当前发展的实际能力，合适的内涂层应该具备以下发展特点；即附着力强，能够有效快速的粘合；柔轫性好，质地要柔软，很好涂抹均匀；耐化学性强，因为在管道内壁会在一定的腐蚀性，使用的内涂层要具有一定耐化学性，只有这样，才可以更好的满足发展需要；机械性能好，即耐磨性，抗冲击性要好，能够抵御很大的压强；最后，要求内涂层的耐热性要好，这样在进行焊接的过程中烧损率就会降低，同时，温度增加时也能够不发生化学性变化，保护管道内壁，防止发生管道内壁腐蚀。

涂料本身的涂敷性能还应该尽可能满足涂敷工艺的要求，例如合适的粘度、流动性能等，干线输气管道要求尽量干净，不能出现杂质，保证气质的清洁，防止过滤器堵塞，所以这就要求内涂层的附着力一定要强，能够很好的进行粘合，并且能够长时期的保持，不发生脱离，一旦发生脱离，将会使管道内的杂质增多，影响天然气的运输。对于内涂层的压强也有一定的要求，在遇到较高的压强时，能够不变形，不起泡，不脱落；同时，为避免涂敷施工时损坏外防腐层，内外涂层的施工的先后顺序是先内后外，内涂层必须要在200°以上的高温下能够正常工作，而不失去效用，这就要求内涂层必须要具有耐高温的特性。最后，内涂层的光滑表面要有足够的硬度和很好的耐磨性能，能够经的起天然气的冲刷而不失去效用，这就要求内涂层的抗化学性要比外涂层要高多。关于涂层的涂敷施工，国外已经进行了长时间的试验，并且也取得了较为丰富的经验，我们可以充分借鉴。

根据目前掌握的资料可以充分看出，国外干线输气管道应用内涂层技术已经非常成熟，在天然气管道的运输效果等方面做了大量的工作，获得了许多的经济效益。内涂层技术不管是在涂料方面还是在涂敷施工作业技术都已经成熟，可以有效的满足长距离、大口径管道运输的需要，因此，在我国开展管道内壁涂层技术的条件已经具备。当前，在当前天然气开发的关键阶段，做好天然气运输管道的防腐工作至关重要，要通过内外涂层相结合的方式，充分吸收借鉴国外发展经验，结合我国自身发展实际，制定出适合我国发展的内外涂层技术，保障我国天然气的正常运输，为社会发展贡献更多力量。

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