天然气储运中的管道防腐问题

吕 龙

（四川工正工程技术经济咨询有限公司，四川 成都 610000）

目前，我国天然气用量还在不断增加。天然气管道的建设依旧保持高速发展，在未来我国天然气的使用量还将迈进一个新的高度。与此同时，我国天然气管道的储运多为长距离的地下输气管道，有着长度长、铺设地形复杂、环境多变等特点。因此，容易受到腐蚀，遭受巨大的经济和生产损失。

1 天然气管道腐蚀的类型

1.1 外部腐蚀

天然气管道的外部腐蚀就是管道表面所发生的腐蚀，这种腐蚀现象经常出现在地下管道以及架空管道上。通常而言，架空管道的腐蚀通常是由于化学腐蚀所造成的，因此对管道的损害不大，造成腐蚀漏气的几率不高。然而，地下管道经常会面临电化学腐蚀，有可能产生管道泄漏的情况。

1.2 内部腐蚀

相比外部腐蚀，内部腐蚀现象主要和化学元素有关。在天然气运输的工程中往往伴随着水分，这些水分久而久之就会在管道内壁上形成一层亲水膜，对管道内部进行电化学腐蚀。另一方面，由于天然气中含有各种各样的化学物质和气体，对管道内部也存在一定的腐蚀作用。

2 天然气管道腐蚀的原因

2.1 大气腐蚀

当天然气管道暴露在大气环境中时，由于管道中饱和的天然气受到外界压力的作用，其表面就会形成一层水膜，同时，气体会对液体进行吸卷，引导水膜不断前进，当水膜达到20～30分子厚度时，就会转并成为电解液膜，造成化学腐蚀。当气体的流动速度越快时，水膜针对管道的腐蚀速率也就越快。另一方面，当天然气管道处于纯净的水膜中，就不会形成管道腐蚀的电解液膜，但大气中的水分子通常含有各种腐蚀性化学分子，比如，水溶性盐类和酸性物质。因此，大气腐蚀是天然气管道腐蚀的原因之一。

2.2 土壤腐蚀

在我国，大部分天然气管道都是埋于地下。因此，土壤腐蚀就是管道腐蚀的另外一项重要原因。土壤中含有空气、各种化学成分以及地下水，这些物质相互结合使其具备了电解质的特性。金属管道在这些电解质物质中自然而然就成了腐蚀电池，并且由于天然气管道的长度很长，所形成的腐蚀电池两级之间的距离也能达到数公里。同时，在不同土壤环境中的管道腐蚀程度也不尽相同。有数据显示，当土壤温度处于25～30℃，酸碱程度在5～9时，土壤的腐蚀程度达到最大，对管道的腐蚀程度最严重。

2.3 微生物腐蚀

在常埋于地下的天然气管道中，由微生物所引起的腐蚀也是十分常见的。如铁细菌、硫杆菌、硫酸盐还原菌等细菌。这些细菌与空气中的氧气形成化学反应，在短时间能形成大量的酸性膜附着在管道上，形成氧浓差腐蚀电池。与其他腐蚀原因相比，微生物的腐蚀程度以及速率都是最为严重的，每年因此都会产生庞大的经济损失。因此，需要结合相应的化学依据治理天然气管道的微生物腐蚀。

3 天然气管道防腐措施

3.1 管道喷涂技术

利用管道喷涂防腐技术能够有效减缓天然气管道的腐蚀速率。比如，利用单层熔结环氧粉末以及熔结环氧粉末在管道表面形成双层防腐保护，提高管道的抗高温、冲击、防腐的能力，使管道防腐层能够更好地发挥其作用。此外，还能使用热喷涂防腐技术对管道进行防腐，在管道表面进行铝和锌的镀层，形成一道隔离层，减少管道与大气和土壤的直接接触，从而减轻了腐蚀程度。另一方面，聚脲弹性体材料的使用也能大大减缓天然气管道的腐蚀程度，这种材料具有密度大、连续性强、适应力高等特点，能够适用于各种环境下的天然气管道。通过形成一定的防护膜，阻止大气、微生物以及化学元素和管道的直接接触，达到防腐的效果。

3.2 外加电流阴极技术

外加电流阴极技术的目的是防止微生物、大气和化学元素影响管道成为腐蚀电池。工作人员利用直流电源和辅助阳极控制电流流向金属管道，从而保证管道中的金属点位低于周围的电流环境，达到防止电化学腐蚀的效果，如图1所示。这项技术的采用能够将金属管道的阳极或者阴极去除，引导电流对管道进行防腐保护。同理，在埋地管道中，这项技术能够利用阳极周围的炭质回填料在管道周围形成一个阳极地带，避免管道形成两级，成为腐蚀电池。就目前而言，由于能够控制电流的大小从而控制防腐范围，而且使用这项技术的成本与范围成反比，因此，这项技术是我国目前天然气管道防腐的主要措施，并且达到了不错的效果。然而，在管道附近如果存在金属建筑物，那么这项技术就会对建筑物形成电磁干扰，影响人民的生产生活，需要工作人员不断对周围的电源进行检查和维护，保证天然气管道防腐的效果。

图1 外加电流阴极保护法示意图

3.3 缓蚀剂技术

相比管道外部的防腐措施，管道内部的防腐更加重要。在众多管道内部防腐的方法中，最有效的就是使用缓蚀剂。因其具有效果好、投资少、应用方便等特点，目前已经得到了广泛的应用。缓蚀剂能够改变管道中金属的电荷状态，增加腐蚀活化反应。与此同时，缓蚀剂由于其吸附作用能够在管道表面形成一层保护膜，将管道中存在的电荷进行最大限度的保留，以此减缓管道的腐蚀速度。

3.4 改善天然气管道铺设环境

管道所处的环境对管道腐蚀情况有着十分明显的影响。在温度较高、湿度较大的区域更容易出现腐蚀情况，因此，可能通过改善土壤情况或者环境防止管道腐蚀。例如，对于湿度较大的区域，可以对管道铺设的土壤进行脱水处理，或者对当下的土壤进行替换，降低其腐蚀性。

4 管道防腐的其他措施

4.1 防腐材料

在天然气管道防腐技术中心，防腐材料质量的好坏直接决定防腐措施的效率，在选择防腐材料时，需要选择质量过硬、价格公道的材料。在保证防腐材料的强度、韧性、焊接性能的同时，还要保证其持久性以及可维护性。此外，选择防腐材料时需要考虑多方面因素，如是否漏水、绝缘等，保证其能够在各种环境下进行良好的防腐蚀工作。

4.2 防腐涂层

图2 我国天然气的使用量预测

由于我国国土辽阔，天然气运输管道的长度也达到了十分惊人的程度，如图2所示。我国未来天然气的使用量还在不断增加，管道的建设还会不断进行。因此，在防腐涂层的选取上，其成本以及效果就成为了当下相关工作人员主要面临的问题之一。所以，在使用防腐涂层时，应该和其他防腐技术共同使用，在加大防腐效果的同时，也减少了防腐涂层所带来的成本。此外，防腐相关的工作人员也需要加强节约意识，保证工程质量，将天然气管道的使用期限尽可能延长。

5 结束语

天然气的运输质量和国民的生活以及国家的生产、经济息息相关。其中管道是天然气储运过程中最重要的设备。延长管道的使用寿命、稳定管道工作是目前我国天然气储运行业中的一大难题，其中管道的腐蚀最为迫切，是需要被解决的问题之一。提高管道的抗腐蚀能力有助于延长管道寿命，稳定天然气的储运，还能保护相应设备的安全。因此，在防腐的过程中需要对腐蚀原因进行分类和分析，在此基础上结合各项先进的技术，使用价格公道、质量过硬的材料，对天然气管道的储运加以保障，并且促进其发展。