天然气管道内腐蚀的原理及直接评价

袁宇辉 张艳琳(1.中石化川气东送天然气管道有限公司， 湖北 武汉 430000；2.中石油西南油气田分公司输气管理处， 四川 成都 610213)

天然气管道内腐蚀的原理及直接评价

袁宇辉 张艳琳(1.中石化川气东送天然气管道有限公司， 湖北 武汉 430000；2.中石油西南油气田分公司输气管理处， 四川 成都 610213)

社会各领域快速发展，对于天然气等资源需求量日渐增加，与其他能源不同，天然气运输需要通过管道形式。而天然气中含有酸性气体、水汽等，长时间运输，会对管道内部产生不同程度的腐蚀，且多发生在管径等位置，极易引发天然气泄漏等危险。为了避免天然气管道腐蚀进一步恶化，加强对腐蚀效果原理的分析和评价至关重要。文章从天然气管道内腐蚀原理入手，结合具体案例探讨天然气管道内腐蚀直接评价的应用，旨在为天然气运输提供相应的支持。

天然气管道；内腐蚀；原理；直接评价

天然气管道中含有大量积水，且其中含有H2S、CO2等腐蚀性物质，在管道内产生腐蚀现象。内腐蚀是导致管道系统严重老化的具体因素之一，长时间作用下会出现管道泄漏，降低结构强度，直接威胁到输气系统安全性。据统计，近年来，美国所有天然气输送管道内腐蚀事故占比为15%。在实践检测中，受到检测工具自身体积等因素的限制，无法有效检测到管道内部状态。而内腐蚀直接评价方法(DG-ICDA)以其自身灵活性优势，能够帮助工作人员掌握管道内部情况，并采取合理措施加以调整和优化。

1 天然气管道内腐蚀原理分析

天然气管道内腐蚀是管道在周围介质作用下产生的损耗。其中管道内腐蚀介质主要包括水汽、二氧化碳等。管道内部水汽只有是气态状态不会引发内腐蚀。在特定条件下，管道的水汽会被液化为水膜吸附在管道表面，逐步腐蚀管道[1]。现阶段，管道输送天然气多经过处理，以干气状态为主，常温常压下不易成为游离水状态。但是一旦温湿度发生变化，天然气极易变为液态水。

2 天然气管道内腐蚀直接评价

现阶段，较为常用的内腐蚀控制方法仅能够降低腐蚀速度，并不会从根本上避免该现象的发生。针对不间断运输的管道，可以运用内腐蚀直接评价方法对管道进行全面、系统评价。详细来说：

(1)预评价 DG-ICDA是一种基于风险的评价方法。在预评价阶段，要收集管道历史、运行数据、设计资料等基本资料，进行综合性分析和风险量化，实现对评价对象的合理划分。为了最大限度上降低对管道运行效率产生的影响，多收集需要数量数据列表。

(2)间接评价 间接评价也称ICDA计算，主要目标是在合理范围内，结合当前管道情况构建相应的流动模型，与此来预测管道内部可能存在的被腐蚀位置。在实践中，可以分为两个步骤进行，一是收集管道相关资料，进行多相流计算，获得积液最大临界倾角，并绘制出高程剖面分布图，更加直观、形象地观察管道。二是将计算结果与高程图与原图进行分析，能够更加准确的找到腐蚀危险位置。通常情况下，可以通过如下公式进行计算：

式中：θ、ρ1、分别代表的是临界角、积液密度等。

在计算中，要保持液体与气体密度单元一致性。同时还要充分考虑非理想状态下的压缩因子，并对非理想状态下气体状态方程进行转换，以此来找到极有可能发生腐蚀的位置。

(3)直接检查 直接检查在评价活动中，主要是选取一个大于最大临界角的管道倾角位置进行开挖检查处理，以此来验证上述工作内腐蚀位置判断是否准确，从更高层面上进行评价，进一步提高评价结果准确性[2]。在检查中，一旦发现管道实际倾角小于计算得出的最大临界角，要根据最大倾角进行开挖，检查位置存在腐蚀情况，应根据最大倾角位置进行开挖。再者，当检测位置都未出现腐蚀现象，应结束检查。信息时代背景下，还可以借助无损检测，将检测设备安装在高风险区域，当出现泄漏问题时，把握好泄露程度，能够第一时间做出针对性处理。

(4)后评价 后评价作为最后一个环节，是将发现的被腐蚀位置，与通过ICDA预测位置进行比较分析，评价其是否具有有效性，并做好记录和备案，为后续事件工作提供指导[3]。如果在任何位置上都出现了大面积腐蚀现象，可以证明评价对该部分无效。然后，按照相关规定进行再次评价处理。

(5)案例分析 为了进一步深化对于管道内腐蚀直接评价的认识，本文选取具体研究对象进行分析。该管道为国外天然气管道，于1954年正式投产运行，运行压力为3.54MPa，输送介质温度为15.7℃，另外，水汽、CO2、H2S质量为3658mg·m-3、1.1%、0.55mg·m-3。在预评价阶段，结合管道基本资料确定ICDA为Ⅰ级，管道输送方向为双向，且途中存在多个出入口，因此要将每个方向进行单独分区。管道由南——北、由北——南可以划分为八个区域[4]。根据地质勘查局提供的管道剖面图，能够计算得出最大临界倾角，通过开挖证明，能够发现直接评价准确率高达88%。DG-ICDA既可以用于内腐蚀评价方法，进行单独性评价，也可以借助智能检测设备、试压法进行辅助测量。针对天然气而言，利用内腐蚀评价方法还应进一步深化，随着直接评价方法功能愈发明显，该方法将得到全面推广和普及。

[1]朱向泰，米晓利.直接评价法在油气集输管道内腐蚀评价中的应用[J].地质找矿论丛，2016，(02)：309-316.

[2]梁军营，张涛，伍广.长输干燥天然气管道内腐蚀的直接评价技术[J].石油化工腐蚀与防护，2013，(06)：41-44.