天然气管道腐蚀原因及防治措施

杨明海(嵊州中石油昆仑燃气有限公司，浙江 嵊州 312400)

1 天然气管道腐蚀的形成原因

1.1 设计方面的因素

1.1.1 设计工艺不适用

管道的工艺设计，是为了让管道能够发挥其应有的介质储存和输送功能，工艺设计的合理适用，关系到设备的采购成本，更可能影响到管道运营平稳和安全。如果工艺设计不与实际情况相结合，就可能出现设备闲置浪费、管道泄漏点增加、管道隐患难以整改、作业风险增加、内检测无法进行等等问题。

1.1.2 管道敷设土地协调内容不明确

管道敷设所经过的道路两侧，比如：农田、鱼塘、厂房、公有私有用地、航道、河流、集体所有山坡以及其他可能产生用地争议的区域等地段，其中都涉及管道敷设施工的协调工作，大多以租用或者征用两种形式进行。

在管道敷设的地段协调协议上，需要有对管道投产后地块用途限制、管道保护范围、管道保护方式、管道后期维护保养检测权力等，关系到后期管道管理，如果协调内容不明确，后期管道管理工作会出现难以处理的问题，比如：构筑物或临时性建筑物占压、安全距离不足、种植深根植物、敷设地段被围闭、管道标志桩等附属设施被移动拆除、道路改建扩建施工与管道冲突等。各种不安全的事件作为外因积少成多，增加了管道遭受破坏的风险。

1.2 管理机制不完善的问题

管道管理机制是天然气管道巡检工作的指导标准，是管道保护工作的基本措施，更是管道安全运营的保障。目前国内天然气管道巡检工作一般采用专职巡线员的方式进行，但是仍然存在一些不完善的地方。例如：管道巡查管理细则的标准化程度不足，管道巡查工作无法全天候进行，第三方施工信息反馈不及时，巡查人员专业水平低，劳动纪律容易松散，监督工作受到不同程度制约等问题。由此容易引发一系列管道保护工作不及时，而导致管道遭到破坏或者处于不安全状态的事件发生。

1.3 管道外腐蚀的自然原因

天然气管道的外部腐蚀主要发生在管道的外壁与地下环境中的土壤之间。土壤是矿物质、有机物、细菌、水和空气的混合物。当管道的外部防腐损坏时，管道的金属外壁将与土壤、空气、水和矿物质接触，从而导致化学和电化学腐蚀。

从外部环境来讲，天然气管道铺设在地下，鉴于土壤中的金属物质很多，土壤对于运输管道外壁的影响就不仅仅是自然腐蚀了，金属物质和管道外壁接触造成电腐蚀。电腐蚀相比于自然腐蚀，速度更快，危害性更大。加之天然气的运输涉及到的跨区域跨地形，这就使土壤的差异性难以把控。在统一的管道标准下很难适应各地的土质，这不仅为解决管道外部腐蚀问题带来了很多麻烦，也因为缺乏针对性对企业在当地的铺设造成不必要的成本影响。比如：在本就良好的土壤环境下，仍然用并不需要标准厚度的保护层，减少了经济效益；在土壤环境恶劣的情况下，保护层的厚度又不能有效的保护管线。因此，外部环境对于运输管道的严重腐蚀现象已经是急需解决的问题。

空气是氮气、氧气、二氧化碳和水的混合物，其中氧气、二氧化碳和水会引起金属腐蚀，这种腐蚀称为空气腐蚀。例如当管道的温度远低于环境的露点时，大气中的水蒸气将凝结在管道的外壁上而形成露水，在露水中溶解的矿物质，氧气和二氧化碳的影响下，会发生电化学反应，这是空气腐蚀的过程。为了避免管道因空气腐蚀而造成的损害，通常采用外部隔热和外部防腐涂层，以避免长距离管道的外壁与空气接触并结露。长距离管道通常埋在地下。土壤是空气、水和无机盐及微生物的复杂混合物，在两者的作用下，长距离管道表面会发生原电池反应，导致逐渐腐蚀，这是典型的电化学腐蚀。

几乎所有现有材料都可能发生微生物腐蚀，管道也不例外。天然气管道如果埋在地下，与空气隔离，比较适合某些厌氧细菌的生存，细菌和微生物会破坏管道的外部防腐涂层，进而威胁到管道的外壁。根据最近的研究，导致管道腐蚀的细菌和微生物通常是自然环境中铁硫循环的参与者，铁硫循环会在管道外壁上引起点蚀，并加速其电化学反应。

2 目前天然气管道腐蚀防护措施

2.1 天然气管道防腐层的防护技术

在实施天然气管道防腐措施时，应考虑到管道的实际运行特点，需要根据不同的管道情况进行有针对性、有效的维修。修复延伸到地面的管道中的腐蚀层时，用钢刷清除腐蚀保护层，以确保有效清洗掉腐蚀的影响。该工艺中，应将腐蚀程度分级为3级以上，完成防腐层防护技术工作后需要进行喷漆环节，需要特别注意的是润滑层厚度需要控制在70 μm以上。最后，将干膜的颜色应用于管的最低层，涂抹时还需要进一步对厚度问题进行把控，其厚度范围控制在140 μm。这项抗腐蚀措施提高了燃气管道的防腐能力，同时也使管道的连续性得以保证[1]。

2.2 深层次加强管线强化技术

管道的腐蚀问题是当前管道运输过程中必须解决的重点问题和难点问题，将极大地影响了管道运输的质量和效率。故而，可以从深层次加强管线技术的角度出发去发现问题、分析问题和解决问题，加强对管道铺设技术的监督与管理，加强规范性，加强日常的维修和检查力度，最大限度地减少腐蚀所带来的负面影响。主要内容如下：首先，针对管道问题，必须对周边的环境做出深入的了解，这点是必不可少的。其次，必须进一步保证管线位置的精确性和合理性，充分考虑环境对管道的影响，规避不良风险。最后，针对一些较深的管道腐蚀问题，则必须清除该区域的锈蚀，确保在Sa2级之上清除锈蚀。在取得良好的除锈效果后，科学合理运用涂装措施，从而取得较好的防腐功效。

2.3 涂装工艺

通过现场检查和验证，需要分别对涂层完好部位和鼓泡部位进行打磨对比，涂层完好部位经打磨后，管道本体会存在一层铁锈，轻微打磨后便露出金属本色，但鼓泡部位经打磨后存在疏松的腐蚀产物。因此，涂层存在缺陷是外腐蚀发生的主要原因，需要做好以下几点：首先，管道外表面及凹坑部位浮锈等杂质未清理干净。涂层鼓泡部位经打磨后存在疏松的铁锈，即使涂层完好部位，打磨后也存在浮锈情况，因此还需对这些铁锈进行有效的清除。其次，外防腐过程中，喷漆质量未达标，随着管道运行，在温度变化的情况下会造成涂层出现龟裂，雨水等沿着漆面缝隙到达金属表面，发生腐蚀。所以还需选择质量较好的喷漆种类，对温度变化方面的因素进行考量，制定合理的防范措施，加强喷漆工艺的掌控，达到合格的涂装质量。

2.4 内层防腐的应用

管线的内部涂层可以有效降低管道内部的摩擦损耗，提高天然气管道运输的速度。结合以往的应用经验，可以通过液体固化剂和环氧树脂结合对管道内壁进行防腐处理，合理应用上述表面材料，可以提高线路传输效率。内层防腐技术在大型天然气管道防腐方面有着重要的作用，特别适用于确保大型风管的安全运行。

3 提高天然气管道腐蚀防治工作的有效策略

3.1 相关企业需要重视做好日常管理的工作

天然气管道防腐是一个复杂且漫长的过程，在平时的工作中，相关人员需要加强对管道故障的管理。因此，在管道防腐处理过程中，需要将重点放在预防工作上，将使用的防腐材料、防腐技术等内容严格记录好，并定期对管道实施检测，以确保管道内部压力、容器压力处于合理状态，避免一些安全问题的发生。在日常管理工作中，应根据天然气公司提出的要求，从而制定并完善管理规范，引导工作人员形成安全责任意识，从而为天然气运输工作的安全、平稳运行提供保证。

3.2 采用阴极保护、内外同治、定期检测等措施

针对内腐蚀问题，可采取气源分析、多层过滤等手段对天然气管道的输送介质进行控制。主要实施方式为上游公司在采气后，经过多级过滤，同时在接收门站安装色谱分析仪去分析气体成分，预防硫化氢、二氧化碳等杂质超标；在下游接收区，需要安装过滤器进行过滤，通过过滤设备的物理、化学吸附作用，以防止或减少水汽、硫化铁、粉尘进入管道，从而减小，减缓管道内腐蚀问题。

针对应力腐蚀破裂，可以采取的主要保护措施是选择合适的材料来防止应力腐蚀。因此材料的选取既要具有一定的抗腐蚀性，又要具有低应力敏感腐蚀性；在连接金属的方法中，焊接是最为重要的，因为焊接时的缝隙是最容易受到腐蚀的，所以，要设计更为合理的结构，并且在加工制造的过程中，尽量减少缝隙产生的可能，这同样是防止应力腐蚀的高效办法。最后，可以在焊接过程中加入相应的防腐蚀剂，用来隔离腐蚀环境，形成保护层[2]。

3.3 协议明确双方权力义务、禁止危害管道行为

在土地使用协议中，应当明确说明天然气管道在铺设建成投入使用后的相关规定，地块的使用不得违反《天然气管道保护法》、《城镇燃气设计规范》等法律法规的要求；明令禁止禁止在天然气管道保护范围内出现危害天然气管道安全的行为。以明确权利义务、禁止危害行为等相关方式签订协议，以此才能够保证天然气管道建成后管理工作的顺利开展。

3.4 重视做好施工过程中的防范措施

3.4.1 需要重视建立相关管理机制，明确监管责任

建立施工项目监管机制，制定项目施工管理办法以及相关细则，并不断完善，持续改进。以良好的机制带动施工监管工作的开展。通过制度将施工负责人、监理人员、甲方工程监管人员三个责任岗位按照岗岗有责任、层层抓质量的要求，把监管责任明确并落实到岗位和个人身上，对于每一层级负有项目施工管理责任的相关人员，要对自己分管的工程质量进行负责。

3.4.2 注意穿越深度及穿越层的稳定，增加标志、采取保护设施

在管道施工期间，如果遇到无法避免的穿跨越施工时，应注意穿越深度及穿越层的稳定，定向施工的同时，同步采集管道的平面坐标和高程，以便换算纵坐标。需要精确地记录穿跨越管道所在位置的坐标信息，同时增加地面标志牌、航道标等具有管道说明的标志物。穿跨越路面的天然气管道，需要使用钢套管或者水泥预制套管进行保护，对于沉入河道中的天然气管道，需要采用护岸、护底、配重块等保护设施，这样才能使管道免于遭受破坏。

3.5 重视运营过程中的保护措施

3.5.1 建设内外联防机制，制度化管理团队

因为管道巡检工作无法做到24小时不间断，所以对外需要建立政府与企业联合的联防机制。发挥我国社会主义制度的优越性，发动社会各级各界关心和关注国家重要的管道设施建设，公安、城管、安监等各个部门与企业联合执法，管道附近村民委员会和民众也应动员联合防控，取得社会各界联合管理的最佳效果，同时也造福于管道所在的乡村和民众。针对管道管理团队专业性不强的因素，对内应当挑选专业人员建立综合素质较高的管道巡防队伍，利用微信群，高清手机摄像头等现代化软硬件，对天然气管道的管理信息传递机制进行创新，不断完善巡查管理制度办法，使用符合实际要求的制度化管理团队。

3.5.2 分类，程序化，标准化管理

建立并完善第三方施工管理细则，将其中管道管理人员遇到第三方施工情况、施工事件处理的程序细化，并将第三方施工的不同类别进行标准化完善。第三方施工主体与在天然气管道的关系可分为以下几类：如果第三方施工与天然气管道冲突，在满足施工过程不影响天然气管道安全的前提下，要求对方变更设计施工并提供施工方案；如果第三方施工主体与天然气管道交叉时，可分别考虑修筑管涵，或者天然气管底浇筑混凝土（主体在管道下方）的方式进行保护；当第三方施工主体与天然气管道平行时，需要参照设计规范以及行业标准中要求处理。

4 结语

综上所述，天然气管道出现严重的腐蚀现象，会导致天然气管道出现泄漏的危险，不但会导致企业产生重大经济损失，还会对社会造成更严重的后果，比如污染生态环境或者发生爆炸等。因此，在天然气管道日常运行的过程中，相关企业需对其中存在的问题真正予以重视，对导致天然气管道出现腐蚀问题，一定要加强相关的研究和分析，从根本上加以解决。要制定科学合理的防治措施，采取有效的技术和防控手段，使天然气管道的安全运行得到根本保证，为发展经济保障生活，建设和谐社会发挥更大的积极作用。