天然气用钢管的腐蚀与防护现状

张璐 汉中市天然气投资发展有限公司

天然气用钢管的腐蚀与防护现状

张璐 汉中市天然气投资发展有限公司

随着城镇燃气市场的快速发展，城镇燃气埋地钢管敷设的数量与日俱增，研究燃气管道腐蚀因素及防腐处理措施，对减少天然气管道泄漏事故的发生，延长管道的使用寿命具有重要意义。

天然气 钢管 腐蚀 防护

天然气作为一种高效、便捷、经济的新型洁净能源，目前仍主要采用管道进行输送，燃气管道的安全平稳运行不仅关系到企业的经济效益，也直接影响着人民群众的生命和财产安全，腐蚀作为燃气管道失效的主要原因，已越来越受人们的研究和关注。

一、城市燃气管道管材的选取

天然气管道管材选取的优劣直接影响管道工程整体质量。燃气管道选材时应根据输送天然气的气质、设计压力、管径、管道沿线所经区域及经济发展状况，同时考虑周边已建管线，确定出满足工程要求的管材。目前，城镇燃气管道按燃气设计压力从高压到低压共7级，高压及次高压管道常选用材质为X或L系列的直缝或螺旋埋弧焊钢管，中压管网可选用焊管，也可采用聚乙烯（PE）管，低压管道因运行压力低，常采用低压流体管等。在燃气用管中PE管作为一种热塑性树脂管材，无需做防腐，但易于老化，而钢管具有较高的机械强度，用量大，多被选用在承压力高及环境复杂地段，但使用年限与钢管防腐质量密切相关。

二、燃气用钢管的腐蚀原因

钢制天然气管道承压能力强，适合各种地形架设，但在地质环境中极易出现土壤、杂散电流以及细菌等作用引起的腐蚀。天然气管道输送的主要介质是甲烷，但是由于天然气的品质参差不齐，且受净化条件的限制，天然气中的H2S、HCN、C02、氧硫化合物及水蒸气等杂质或多或少地存在天然气中，在天然气输送过程中部分杂质渐渐沉积到管道底部，易于生成对管道产生腐蚀的氢硫酸、氢氰酸和碳酸，且在管道表面与电解质结合的界面上发生电化学腐蚀。再加上输气过程中的压力波动，易于加速钢管出现应力腐蚀开裂及管壁裂纹扩展现象。

三、燃气用钢管的防腐技术措施

1.净化及排流防护技术。防止燃气钢管内壁腐蚀的根本措施是将天然气进行净化处理，使其H2S、C02、氧硫化合物或其他腐蚀性化合物的含量尽可能降低。钢管输气过程中，高压电线、电气化铁路等所产生的杂散电流会导致管道的电流保护异常，为有效地控制高压交流输电系统和交流牵引系统对埋地钢制管道的交流干扰腐蚀危害，施工时需要采取有效的排流措施，一般持续干扰的防护措施为固态去耦合器。

2.涂层防护技术。为了防止输气管道遭受腐蚀，防腐涂层技术已广泛应用于埋地天然气钢管中。防腐涂层的作用是将具有弱化氧化作用功能的物质涂于管道外壁，对钢管与土壤环境进行有效隔离，从而避免土壤内的腐蚀性介质腐蚀管道。目前，用于新建埋地天然气管道的防腐涂层主要有复合涂层、环氧粉末等，用于老旧管道修复主要是缠带类、液体涂料等。目前最常用的复合涂层是由环氧粉末底层、粘结剂中间层和聚烯烃外护层组成的三层系统，简称3PE。3PE涂层兼有熔结环氧优异的防蚀性能、良好的粘结性与抗阴极剥离性能以及聚烯烃优良的机械性能、绝缘性能及强抗渗透性，从而成为综合性能优异的涂层，广泛用于燃气钢管施工及敷设环境均较苛刻的地带。环氧粉末由固态环氧树脂、固化剂及多种助剂经混炼、粉碎加工而成，对燃气钢管粘结强、耐阴极剥离、耐土壤应力、耐磨损、适用于大多数土壤环境。液体聚氨酯涂料作为一种新型涂料，常用于管道的涂层修复，一般无溶剂产品适合于运行温度高达80℃的钢管，无溶剂聚氨酯在几分钟就达到可触摸的干度，几小时可以完全固化，抗磨损和抗土壤应力的能力强。

3.阴极保护技术。天然气钢管阴极保护技术措施有两种方式，一种为牺牲阳极阴极保护措施，另一种为外加电流的阴极保护措施。牺牲阳极保护措施是将电位更负的金属与被保护金属管道连接，使该金属上的电子转移到被保护金属燃气管道上去，从而对钢管进行保护，一般适用于土壤中的牺牲阳极材料主要是镁和锌。牺牲阳极阴极保护法管理简单、成本低，便于进行长距离输送。外加电流保护措施是利用外加直流电源，使大量电子被强制流向被保护的金属管道，从而防止了钢管的腐蚀。为使电源充分发挥作用，阴极保护站最好设置在被保护管道的中点。由于输出电流连续可变、保护范围大、不受土壤电阻率限制、系统运行寿命长、保护效果好，保护系统输出电流的变化可反映出管道涂层的性能改变等特点，该方法多用于郊区等地下管网单一地区的燃气主管道。

4.强化天然气管道的施工管理与日常管理。在施工中严格实施各项控制措施，提高涂层和阴极保护的施工质量。为避免涂层在涂覆期间出现质量问题，天然气公司应选派专业技术人员入场监督整个涂覆环节。为杜绝管道防腐层损伤，管道在施工过程、运输过程中，所使用的吊带、木垫支撑，均需经现场的业主人员或监理人员确定。为避免管道安装后，第三方施工造成管道防腐层损伤，特别是在工程没有移交业主之前，施工单位应安排专业的人员负责管道的巡查。牺牲阳极阴极保护施工时，安装单位一定要严格工艺操作，如要通过铜鼻子、加强版与钢管连接，不能直接把导线焊在钢管上，从而增加对阴极电流的流动阻力达到有效防腐作用。日常管理中，一定要根据《城镇燃气埋地钢制管道腐蚀控制技术规程》（CJJ95-2013）要求，定期对输气管道进行质量检测，通过管道运行参数的录取，分析管道的输气状况，一旦发现安全隐患，立即进行处理，保证安全平稳供气。

四、结束语

目前，采用“双保护技术”，如3层PE防腐加牺牲阳极阴极保护的联合措施，被很多燃气公司证明为有效的腐蚀控制技术。现代防腐涂层在管道防腐方面发挥了重要作用，但因我国自主研发的技术水平有限，且天然气运输要求不断提高，未来具有更高性能的防腐涂层材料的研发将会被高度重视。防腐材料的应用及效果需要有专业的检测设备进行监测，尤其是埋地天然气管道使用过程中，不可能随时随地的人工检测，因此应重视开发一些能够有效监测的智能性防腐检测设备，保障管道的运行，对出现腐蚀情况的管道及时发现，并进行有效反馈，保障安全平稳供气。

[1]郑伟.天然气管道外防腐保护技术的应用[J].内蒙古石油化工,2010(11).

[2]晏金龙.天然气长输管道防腐的重要性及防护措施田[J].当代化工,2013(4).