天然气长输管道腐蚀机理及对策研究

佘思越 杨骏 李子豪 徐新然

摘要：长输管道是天然气输送最重要的方式，天然气中含有的某些杂质会对输气管道产生一定的腐蚀，对天然气的运输造成一定的安全隐患。天然气长输管道的防腐蚀效果直接关系到管道的安全性和可靠性，为了提升管道防护效果，本文主要对造成天然气管道腐蚀的机理进行了分析，并提出了相应的防腐蚀措施。

关键词：天然气;长输管道;腐蚀机理;防护措施

长输管道输送是天然气的主要输送方式，由于输送介质具有易燃、易爆特性，因此，管道安全问题是天然气输送过程中必须考虑的课题。天然气长输管道在运行过程中，由于天然气中含有的某些杂质会对输气管道产生一定的腐蚀，同时管道的埋地敷设也容易导致其被土壤侵蚀，对天然气的运输造成一定的安全隐患。所以，对天然气长输管道的腐蚀机理进行研究，并制定相应的防腐对策，对保证天然气的安全输送具有非常重要的意义。

1天然气长输管道发生腐蚀的危害

首先，天然气长输管道内腐蚀产生的杂质不仅会降低天然气的纯度，还会附着在管壁上，造成输气管道的严重侵蚀，甚至影响天然气输送的安全。其次，天然气长输管道内腐蚀生成的某些固体物质会随着高速的气流一起运动，对管道的内壁造成更为严重的冲蚀。再次，管道外腐蚀产生的有害物质还会渗透到土壤中，

进而引起土质及地下水被污染。最后，泄漏的天然气不仅会造成能源的浪费，还会与空气形成爆炸性混合物，遇到明火极易发生爆炸性事故，对人们的人身、财产安全构成了严重的威胁。因此有必要探索天然气长输管道腐蚀的原因，并采取相应的措施防止其被腐蚀，这对于安全、高效、平稳的输气具有重要意义。

2天然气长输管道腐蚀机理

天然气长输管道腐蚀主要是金属管道与周围物质在化学、电化学作用下发生反应，对管道造成破坏的过程，按照反应原理可分为化学腐蚀、电化学腐蚀和生物化学腐蚀三种类型。（1）化学腐蚀。化学腐蚀通常是指管道金属与土壤、空气及管道中介质接触发生化学反应，导致金属管道表明物质均匀流失，管壁变薄的过程。由于天然气管道输送的是可燃气体，其中含有H2S、CO2、O2及其它硫化物等腐蚀性化合物，可对金属管道造成化学腐蚀，但总体来说，化学腐蚀的危害程度相对较小。（2）电化学腐蚀。电化学腐蚀是由于金属管道电极电位失去平衡，局部形成微电池，在富含电解质的溶液中，金属失去电子金属阳离子，形成阳极，电极电位较高的部位得到電子形成阴极，在电化学作用下管道被腐蚀。电化学腐蚀对天然气长输管道的腐蚀危害最大，可引起管道表明出现凹穴、甚至穿孔等，给可燃气体输送造成较大危险。（3）生物化学腐蚀。生物化学腐蚀通常是由硫酸盐还原菌等细菌活动引起的，土壤中硫酸盐还原菌能够在一定条件下引起金属管道腐蚀，硫酸盐还原菌能够使金属管道电极电位失衡，在电化学作用下加速管道腐蚀过程。此外，管道所处的环境温度及管道运行期间产生的温度也影响管道腐蚀过程，温度升高，管道的腐蚀速率会明显加快。

3天然气长输管道腐蚀影响因素分析

（1）管道材料。天然气管道的材质对腐蚀的影响主要表现在管材组织结构的均匀性，管材中是否含有杂质，管道焊接质量是否有熔渣，管道铺设加工应力情况等。（2）管道防腐蚀层破坏。天然气管道外防腐蚀层是管道最重要的防护，造成外防腐层破坏的原因较多，首先是施工设计时，外防腐层选择不合理，造成防腐蚀层老化、破损速度较快;其次是施工缺陷，管道施工过程中在接头、三通等部位缺少防腐蚀层，在铺设过程中，划伤、破坏管道防腐蚀层，管体埋藏较浅，导致防腐蚀层长期暴露，在物理化学条件下破损;再次，人为破坏造成管道防腐蚀层受损，管道沿线道路、沟渠工程开挖造成埋地管线防腐蚀层破损，油气盗窃行为造成的管道破损等。

4天然气长输管道防腐对策研究

4.1使用管道防腐蚀涂层新技术

（1）热喷涂防腐蚀技术。该防腐蚀技术主要是在管道金属表面喷涂铝、锌等形成防护四涂层，铝涂层能够在金属表面形成致密的金属氧化膜，能够有效的隔离腐蚀介质。锌涂层附着在管道金属表面能够作为牺牲阳极材料，对金属表面形成保护。热喷涂技术在天然气管道防腐方面应用效果较好，尤其对输送介质中富含H2S和CO2等酸性气体的管道能够有效防护。

（2）双层熔结环氧粉末防腐技术。该技术在管道金属表面先喷涂一层熔结环氧粉末作为底涂层，然后以改性熔结环氧粉末作为外防护层，采用双层熔结环氧粉末，提高防腐层的机械强度，使得防腐蚀层耐高温、抗冲击能力大大增强，同时保持了金属管道阴极保护功能，不会对阴极保护产生屏蔽效果。

（3）喷涂聚脲弹性体技术。聚脲弹性体材料致密，具有PE和环氧两种材料的优点，同时材料无接缝，能够在管道金属表面形成良好的隔离层，有效阻止外部腐蚀介质对管体的破坏。该工艺技术成本相对较低，涂层环保，材料理化性能好、经久耐用，在天然气管道防腐方面应用越来越广泛。

4.2阴极保护技术

阴极保护技术是最常用的管道防腐蚀技术，根据提供极化电流的方式，可以分为牺牲阳极保护技术和外加阴极电流保护技术两种。（1）牺牲阳极保护技术。牺牲阳极保护技术是使用一种金属或者合金与管道金属形成电偶电池，要求被选用的金属或合金电位比管道金属更负，依靠负电性金属溶蚀产生的电流来避免金属管道出现阴极极化，以达到保护管体的效果。（2）外加阴极电流保护技术。管道外加阴极电流保护技术是使用外部直流电源给管道金属通以阴极电流，使之阴极极化，从而避免管道金属受到电化学腐蚀。外加阴极电流保护技术由参比电极、辅助阳极、直流电源等部分组成。

5结束语

综上所述，天然气长输管道能否平稳安全的运行，关系到人们的生命安全、财产损失和企业的经济效益，所以，加强天然气长输管道防腐工作具有非常重要的现实意义。在实际工作中，需要针对管道腐蚀的原因，采取积极有效的措施，延长管道的使用寿命，保证天然气长输管道安全平稳的运行。

参考文献：

[1]陈洪洲.浅议消除天然气长输管道的安全隐患[J].科学咨询（科技·管理），2012 （06）

[2]康健，梁威辰.石油天然气管道工程的关键防腐技术[J].内蒙古煤炭经济，2019 （18）

[3]王洋，张磊.油气管道保护和安全管理问题的分析[J].化工管理，2019 （35）