天然气长输管道防腐蚀技术的探讨

苏子建 赵 东 李天天

（中石油东部管道有限公司 重庆市 404300）

天然气长输管道防腐蚀技术的探讨

苏子建 赵 东 李天天

（中石油东部管道有限公司 重庆市 404300）

天然气作为一种新兴能源，在人们的日常生活中使用越来越广泛，因此确保天然气的安全输送至关重要。长输管道运输是天然气输送方式中使用最多的方式，而管道防腐技术是确保长输管道平稳运行的基石，本文通过对天然气长输管道防腐蚀技术进行探讨，为天然气管道防腐蚀技术提出一些建议。

天然气；长输管道；防腐技术；影响因素；对策

1 管道防腐蚀技术的发展过程

早在1865年埋地钢质管道就开始应用，但频繁地泄漏事件使得人们不得不考虑对埋地钢质管道采用防腐层技术，最初的防腐层材料是煤焦油沥青及改性的煤焦油瓷漆。20世纪70年代，此时随着人们对防腐技术的认识使得各种防腐层材料竞相发展，石蜡、石油沥青、胶带、聚乙烯（PE）夹克陆续被开发出来，但是上述各种防腐材料“竞放”的情形并没有动摇煤焦油沥青的主导地位，直到60年代双层挤塑PE结构得以发展。到了20世纪70年代，阿拉斯加管道建设标志着熔结环氧粉末（FBE）时代的开始，通过对组分和施工程序的改进，使得FBE成为80年代最成功的防腐层。到了90年代，FBE和由PE发展而来的三层聚乙烯（3LPE）渐渐地取代了煤焦油瓷漆，成了管道防腐层的主导材料。

2 管道腐蚀的影响因素

2.1 外界因素的影响

管道的腐蚀受自然环境的影响是很大的，管道在工作环境下，主要腐蚀情况有土壤腐蚀、细菌腐蚀和杂散电流腐蚀。土壤是具有固、液、气三相的毛细管多孔性的胶质体，土壤的空隙为空气和水所充满，水中含有一定量的盐，使土壤具有离子导电性、土壤物理化学性质的不均匀性和金属材质的电化学不均匀性，构成了埋地管道的电化学腐蚀条件，从而会产生土壤腐蚀。在一些缺氧的土壤中有细菌（硫酸盐还原菌）参加了腐蚀过程，细菌的作用是参加电极反应，将可溶硫酸盐转化为硫化氢与铁作用，产生细菌腐蚀。杂散电流是在地下流动的防护系统设计之外对金属管道产生腐蚀破坏作用的电流。杂散电流腐蚀包括直流杂散电流腐蚀和交流杂散电流腐蚀。直流杂散电流腐蚀原理与电解腐蚀类似，交流杂散电流腐蚀是管道附近高压电力线产生的二次感应交流电叠加在管道腐蚀电化学电池产生的腐蚀，其腐蚀量较小，但集中腐蚀性强。

2.2 内在因素的影响

在天然气管道的设计、施工过程当中，会存在一些人为因素，将原本完全符合管道安全运行的防腐层设计转变为影响管道安全的风险隐患。资金不到位、施工条件受限、施工质量不符合要求、施工监管欠缺等原因，这些人为因素交织在一起势必会影响管道的施工质量，从而对防腐层产生重大的影响，形成安全隐患，在今后的运行过程中有能造成管道爆裂等不安全行为，造成沿线群众的人身及财产损失。

2.3 生产运行的影响

除了外界因素与内在因素的影响，天然气管道的腐蚀还与天然气的生产运行管理息息相关。在天然气的输送过程中，由于管道线路长，不能对每一段进行及时的监测，管道附近的施工挖掘机作业、管道周围人群产生的腐蚀性固液废弃物、房屋违章占压、管道附近深根植物的种植这些行为都会对防腐层造成一定的损伤，同时自然灾害的产生也会严重影响管道防腐层甚至管道本体的安全。因此，只有加强管道沿线的完整性管理，使管道时刻处于受控状态，才能确保管道防腐层的安全，从而确保管道的平稳运行。

3 管道的防腐技术的基本方法与对策

目前对管道的防腐蚀手段主要有涂层防护技术、电化学防护技术、排流防护技术以及完整性管理技术四个方面：

3.1 涂层防护技术

目前国内外适用于长输管道的防腐蚀涂层主要有煤焦油瓷漆、2层PE结构、3层PE结构、熔结环氧粉末（FBE）、双层熔结环氧粉末（双层FBE）覆盖层以及HPCC涂层等。作为保护管道防腐蚀的基本方法，涂层技术可以缓解管道防腐蚀层的氧化作用，从而保护天然气的管道薄层。

3.2 电化学防护技术

阳极保护是使被保护金属处于稳定的钝性状态的一种防护方法，可通过外加电源进行极化或添加氧化剂的方法达到防护目的。阴极保护是在金属表面通过足够的阴极电流，使金属表面阴极极化，成为电化学腐蚀电池中电位均一的阴极，从而防止管道腐蚀。对于大口径的长输管道，国内多采用强制电流为主、牺牲阳极为辅的阴极保护方法。由于防蚀性能优良，使得保护距离加长，两阴极保护站间距可达110km，为防止阴极保护电流的流失，在工艺站场的管道进、出口处设置电绝缘装置。为防止管道防腐蚀层或绝缘接头遭受雷击或电力故障而引起破坏，在绝缘接头位置安装锌接地电池。在大型河流穿越段的两岸边各安装一组锌合金牺牲阳极以加强保护。

3.3 排流防护技术

排流防护技术是指在管道内产生杂散电流之后，通过使用杂散电流检测装备进行检测，然后对杂散电流进行排流，保证管道内正常的电流不受影响。目前而言，排流防护技术主要是在电气化铁路、高压电线施工时应用，随着排流防护技术的提高，在天然气管道输送中应用越来越广泛，在管道防腐蚀方面的作用越来越大。

3.4 管道完整性管理技术

除本体技术手段外，管道沿线的完整性管理技术也是确保管道防腐层安全至关重要的一个环节。完整性管理包涵两个环节，一是施工阶段要加强对施工方案的审核、施工过程的监护以及施工后的验收，确保管道防腐层技术符合管道的安全运行。另一方面在管道运行过程中，加强对管道沿线的监管，降低管道周围人为活动因素、地质灾害因素的破坏，确保管道安全。

4 结论

天然气长输管道在天然气生产运行过程中至关重要，必须要重视长输管道的防腐蚀工作，加强管道的监测和防腐蚀技术的研究应用，不断创新技术，提高管道的使用寿命。管道的防腐蚀工作任重道远。本文通过对天然气长输管道防腐蚀技术进行了探讨，分析了管道防腐蚀技术的发展过程，影响管道腐蚀的外界因素、内部因素、生产运行因素等，并提出了管道的防腐技术的基本方法与对策，主要是运用涂层防护技术、电化学防护技术、排流防护技术和完整性管理技术来解决长输运输中出现的问题，从而保护管道防腐蚀层的安全，提高管道的寿命。

[1]李立国.关于天然气长输管道防腐蚀技术的探讨.工业技术，2014，08.

[2]吴建林.长输管道防腐层大修材料的选择与探讨[M].北京：人民教育出版社，2011（07）：102～110.

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