钢质然气管道腐蚀因素及防护对策研究

何绪春

（中煤科工集团重庆设计研究院有限公司，400016）

钢质然气管道腐蚀因素及防护对策研究

何绪春

（中煤科工集团重庆设计研究院有限公司，400016）

随着城镇天然气事业的发展，天然气管道建设规模与日俱增，保障天然气管道完整性尤为重要。通过对钢质燃气管道腐蚀进行分析，针对燃气管道腐蚀问题给出相应的对策建议。

城市燃气管道；腐蚀因素；防腐；防护措施

相对于煤炭和石油而言，天然气是一种清洁能源，它使用安全，燃烧洁净、热值高。在当今世界范围内，天然气已经成为了大部分城市生活、生产的主要燃料。天然气消费量的巨大提升，带动了天然气管道行业的迅速发展。由于天然气自身的易燃易爆特性，在它为我们提供便利的同时，如果发生泄漏，对人民生命财产将造成巨大损失，故需注重燃气管道的维护，做好防腐措施，并建立良好的燃气管道管理制度，只有这样才能保证燃气管道的安全运行，让天然气更好的为人类服务[1]。

1 钢质燃气管道腐蚀因素分析

金属在周围物质的电化学、化学作用下所引起的一种破坏即是腐蚀。钢质燃气管道按其腐蚀可分为外壁腐蚀和内壁腐蚀。

1.1 外壁腐蚀

钢质管道外壁是天然气管道腐蚀最为严重的一类，是一个既复杂又重要的问题，亟待我们去解决。化学腐蚀是埋地金属管道腐蚀的主要形式，金属管道壁厚减薄均匀，是化学腐蚀的主要现象之一；因此，从金属管道受到腐蚀破坏的角度来说，金属管道受到化学腐蚀的危害不是最大的[2]。而电化学腐蚀，杂散电流以及土壤中微生物细菌造成腐蚀主要为集中、凸出腐蚀，所以它们造成的危害更为严重。这几类腐蚀都能造成金属管道表面结构破坏，以至穿孔，从而导致燃气泄露，最终酿成事故。

影响管道腐蚀的因素有以下几个方面：

（1）钢管本身质地不均匀。由于钢管自身的生产缺陷，如含有杂质，金属受冷热而变形，产生内应力，特别是钢管表面粗糙度不同而形成钢管本身的不均匀性，使一部分金属在土壤中容易电离，带正电的铁离子，离开钢管进入土壤，在这部分管道上电子越来越过剩，另一部分管道上的铁离子不易电离，这样一来就产生了电位差，从而产生腐蚀。

（2）土壤腐蚀因素。土壤的酸碱度、氧化还原电位、电阻率、含水量、含盐量及其种类、密实度、透气性及微生物等均会对埋地燃气管道造成腐蚀。

（3）杂散电流腐蚀。大地中杂散电流的腐蚀，是指这些外界电流作用在钢管上引起的腐蚀。由于外界各种电气设备的漏电，在土壤中形成杂散电流，会在局部造成钢质管道电位失稳而形成腐蚀效应，其中对钢管危害最大的是直流电[3]。

（4）细菌作用引起的腐蚀。在缺氧土壤中存在厌氧的硫酸盐还原菌，它能将可溶的硫酸盐转化为硫化氢，使土壤中氢离子的浓度增加、使周围土壤溶液显酸性，这会加速埋地钢管的腐蚀过程。

1.2 内壁腐蚀

由于天然气中含有一定程度的水分，这些水可以在金属管道内壁形成一层薄薄的水膜，从而使管道内壁产生电化学腐蚀现象。因燃气管道中可能含有二氧化碳、硫化氢或其他腐蚀性化合物直接和金属相互发生作用，产生化学反应，进一步引起腐蚀。

2 天然气管道腐蚀防护措施

2.1 燃气管道外壁防腐措施

2.1.1 涂绝缘层防腐

绝缘层作为燃气管道防腐的第一道屏障，能够起到避免腐蚀因素直接与燃气管道相互产生反应的作用。目前，环氧粉末、聚乙烯、环氧煤沥青、煤焦油磁漆是国内外常用的燃气管道绝缘层材料。

环氧粉末为单层薄膜，抗应力腐蚀性能较差，抗阴极剥离和界面黏结强度较好，不能用于地下水位较高的地区以及石方段、碎石土壤；聚乙烯不能用于温差较大的区域或者架空管段，其抗应力腐蚀、抗阴极剥离、界面黏结强度和抗介质渗透等各项指标都很好，是常用的绝缘层材料；环氧煤沥青俗称水柏油，具有优异的电绝缘性、抗水渗透性、抗微生物侵蚀、抗杂散电流、耐热、耐温差骤变等优良性能，涂层可在-4~150℃使用，不能用于植物根系发达、生物活动频繁、含水量高的地区。煤焦油磁漆，是由高温煤焦油分馏得到的重质馏分和沥青，添加煤粉和填料，经加热熬制所得制品。煤焦油磁漆具有黏结力强，吸水率低，绝缘性能好，耐细菌腐蚀，抗植物根茎穿透，耐石油及其产品溶解，抗土壤应力，耐阴极剥离及寿命长等优点[4]。

2.1.2 阴极保护

阴极保护可分为牺牲阳极保护法和外加电流阴极保护法两种类型。

外加电流阴极保护法则通过外加直流电源及辅助阳极，迫使电子从土壤流向被保护金属，使被保护金属结构电位低于周围环境来进行保护。这种方法具有保护距离长，保护距离可调和使用范围广等优点。

牺牲阳极保护法则是在被保护管道上连接电位更低的合金或者金属，这样就可以形成一个新的腐蚀电池。其运作原理就是用电极电势比被保护金属更低的金属或者合金作为阳极，使其形成腐蚀电极，被保护金属作为阴极而得到保护。这种方法虽然保护范围较小，但是不需要外加电源，所以非常简便。

2.2 燃气管道内壁防腐措施

输送管道内腐蚀控制要根据现场情况、管道输送介质性质等各方面参数，选择快速有效、经济可靠的内部腐蚀防护措施。内防腐涂层的材料有环氧粉末和聚氨醋等。内防腐涂层主要是为管流和管内壁之间提供物理隔离，不让钢管直接与腐蚀性物质接触，进而降低天然气管道的内部腐蚀状况。内防腐涂层在长输管线中能够大幅度提高管线的输送能力，减少摩擦阻力，降低操作成本，而在近距离天然气输送中能够减阻、防腐。

2.2.1 内防腐涂层

内防腐涂层是在管道内壁与介质之间形成有效的隔离层，从而使得钢质管道内壁与腐蚀性物质之间不要直接接触，以达到管道内防腐的目的。其中，环氧粉末、聚氨酯等都是典型材料。目前，内防腐涂层是应用得较多的技术之一，其检测手段和施工方案都相对完善，而且容易实施。

2.2.2 添加缓蚀剂防腐

这种方法是在流体介质中添加少量能够阻止或减缓金属腐蚀的化学药剂，以减缓腐蚀的速度。从原理上来讲，就是利用缓蚀剂分子的极性基团吸附在金属表面，改变金属表面的电荷状态，使腐蚀反应的活化得到增加，同时缓蚀剂中非极性基因也能够在金属表面形成一层保护膜，从而减小腐蚀速率。这种方法的优点是见效快、用量少、投资低、操作简便等，而且防腐效果较好，目前在天然气管道防腐中应用较为广泛。2.2.3 电镀防腐

电镀层通常可分为阳极性镀层和阴极性镀层。阳极性镀层是指电镀金属层的电极电势要低于被保护金属的电极电势，如在铁上镀锌。阴极性镀层是指电镀金属层的电极电势高于被保护金属的电极电势，如钢铁上镀锡。当金属表面被镀层完全覆盖，金属与腐蚀介质就可以被镀层隔离[5]。众所周知，在阳极性镀层中，被保护的金属是阴极，即使受到损坏也不会腐蚀被保护的金属，只会让镀层本身受腐蚀，但在阴极性镀层中被保护的金属为阳极，一经损坏，腐蚀介质直接与被保护的金属接触，那么必然会对金属进行腐蚀，此时镀层的存在就会使被保护金属的腐蚀速率进一步加速。

2.2.4 复合管防腐

目前国内外常用的复合管，包括玻璃钢内衬复合管、陶瓷内衬复合管和双金属复合管。陶瓷内衬复合钢管，其内衬的陶瓷层具有抗热性强、抗冲击性强、耐蚀性高、耐磨性高等优点，被国际上誉为先进的新型复合材料，可适用于耐磨强度高的环境。

3 结束语

造成钢质燃气管道腐蚀的因素很多，其腐蚀原理也各不相同。因此，要结合燃气管道具体的腐蚀情况、腐蚀环境和腐蚀原因选择最为合适的防腐措施，进而实现钢质燃气管道的安全运行。

[1] 张晋英.浅谈燃气管道的腐蚀与防护[J].山西建筑，2007，33（21）：192-193.

[2] 邢红鹏.基于城市燃气管道防腐设计的研究[J].化工管理，2014，（8）：89.

[3] 叶林平.浅谈燃气管道防腐与电子检测方案[J].信息系统工程，2013，（9）：129.

[4] 赵海涛.油气输送管道腐蚀因素与防护对策[J].科协论坛，2009，（7）：31.

[5] 张雨.天然气管道腐蚀与防护研究[J].商品与质量，2015，（24）.

Study on Corrosion Factors and Protective Countermeasures of Steel Gas Pipeline

He Xu-chun

With the development of urban natural gas industry，the scale of natural gas pipeline construction is increasing day by day，and it is very important to ensure the integrity of natural gas pipeline.Through the analysis of corrosion of steel gas pipeline，the corresponding countermeasures and suggestions are given to the corrosion problem of gas pipeline.

urban gas pipeline；corrosive factors；anticorrosion；protective measures

TU996.8

A

1003–6490（2017）05–0175–02

2017–03–10

何绪春（1981—），男，四川遂宁人，工程师，主要研究方向为石油天然气。