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天然气管道防腐

发布日期:2016-06-29

  1 前言
  目前,天然气长输管线,随着能源市场的需求不断增加而猛增。在我国,输送石油、天然气资源,主要通过长输普通钢制螺旋焊管管道来实现。天然气长输管道通常是采取埋地铺设方式,由于受地下水、埋地地形以及河流、湖泊等自然环境的影响,尤其是潮湿环境的影响,都会对天然气长输管道造成严重的腐蚀。由于长输天然气管道长期埋于地下,一旦腐蚀穿孔泄漏,隐蔽性很强不容易发现,即使发现漏点,维修土方等费用也十分昂贵,给国家造成重大经济损失,并且影响正常平稳供气且造成重大安全隐患。因此,天然气管道系统的寿命以及可靠性的关键就是管道的防腐问题。作为天然气管道施工过程中的关键环节,埋地长输天然气管道的防腐问题值得我们重视。本文通过深入研究分析天然气管道腐蚀机理,针对具体的管道腐蚀类型,提出相应的防护措施及意见,切实保护天然气输送的安全、平稳运行。
  2 天然气管道腐蚀机理分析
  管道腐蚀有内、外部位的腐蚀;另外,根据腐蚀成因还可以分为生物化学、电化学以及化学腐蚀等。其中由于细菌等的生命活动加速或引起金属的细菌腐蚀称为生物化学腐蚀;而电解质溶液中失去电子而被溶解的金属,也就是与电流流动有关的,金属在电解质中发生的一种腐蚀就是电化学腐蚀;管道金属与管道、空气以及土壤中的各种化学介质发生化学反应,金属表面流失均匀且不发生化学能向电能转化的的腐蚀被称作化学腐蚀。
  3 影响埋地长输天然气管道腐蚀的主要因素
  3.1 地质环境的影响
  天然气管道在埋地环境下,主要受细菌、土壤以及杂散电流等的腐蚀。土壤的电化学腐蚀主要是由于土壤空隙中含有空气以及含有一定盐的离子导电性的水,且由于金属材质的电化学以及物理化学性质的不均匀性所产生的。另外,土壤中的硫酸盐还原菌将可溶硫酸盐还原成硫化氢与铁,形成细菌腐蚀。而管道附近高压电力线路产生的二次感应交流电流叠加在管道产生的具有破坏作用的电流形成了杂散电流腐蚀,腐蚀量小,但集中腐蚀性强。
  3.2 管道的材质及制造工艺影响
  管道钢材的材质与制造因素是管道腐蚀的内因,特别是管道钢材的化学组分与微晶结常多,造成了严重的腐蚀问题。
  3.3 管道外防腐层影响
  腐蚀防护是控制管道是否会发生腐蚀破坏的关键因素。目前管道的腐蚀防护采用了双重措施,即防腐蚀覆盖层与阴极保护(外加电流或牺牲阳极、排流)。防腐蚀覆盖层至关重要的是能抵御现场环境腐蚀,保证与钢管牢固粘结,尽可能不出现阴极剥离和造成阴极保护死区。
  一旦发生局部剥离,就必须调整外加电流阴极保护系统运行参数,以便有效控制死区腐蚀、
  达到防护效果。如果外防腐层出现破损,则极易在破损点形成点蚀,成为杂散电流的流出点。
  4 天然气管道腐蚀的防护对策
  4.1 涂层防护
  通常控制埋地天然气管道腐蚀都会采取防蚀涂层的防护方法。作为第一道防腐防线的涂层,就是用来隔离腐蚀性土壤和金属管体,且为其他防护措施提供绝缘条件。但是,涂层在管道投产运行后会产生一定缺陷。
  4.1.1防蚀涂层
  目前主要的防蚀涂层主要是环氧粉末和复合涂层。而修复老管道主要用液体类和缠带类涂层。另外,由于环境污染问题,目前已经很少使用石油沥青和煤焦油瓷漆涂层。
  4.1.2复合涂层
  复合涂层就是由各具特点的单一涂层材料联接形成具有良好综合性能的一种多层系统的涂层。
  4.2 阴极保护
  阴极保护应用于管道始于上世纪三十年代,到五十年代中期已成为较成熟的防蚀技术,被世界各国广泛采用。在我国应用也已有五十年的历史。对于埋地管道阴极保护是作为附加保护方式对涂层破损处的管体金属提供防蚀保护的。绝大多数管道工程采用了外加电流阴极保护方式,也有部分管道工程或部分管段采取了牺牲阳极保护方式。阴极保护目前有相应的行业标准可执行,包括设计标准、施工验收规范、运行维护规范及材料标准。此法具有施工简单,安装工作量小,对邻近地下金属构筑物不产生干扰影响,同时对杂散电流干扰能起到接地排流作用,管理也方便等优点。
  4.3 缓蚀剂防护
  缓蚀剂保护是在腐蚀环境中,通过添加少量能阻止或减缓金属腐蚀速度的物质以保护金属的方法。采用缓蚀剂防腐蚀,由于使用方便、投资少、收效快,因而对于燃气管道的防腐有很广阔的前景。在缓蚀机理上,缓蚀剂是通过缓蚀剂分子上极性基团的物理吸附作用或化学吸附作用,使缓蚀剂吸附在金属表面。这样,一方面改变金属表面的电荷状态和界面性质,使金属表面的能量状态趋于稳定化,从而增加腐蚀反应的活化能,使腐蚀速度减慢;另一方面被吸附的缓蚀剂上的非极性基团,尚能在金属表面形成一层疏水性保护膜,此膜阻碍着与腐蚀反应有关的电荷或物质的转移,故能使腐蚀速度减小。缓蚀剂的吸附可分为物理吸附和化学吸附。物理吸附是由缓蚀剂离子与金属的表面电荷产生静电吸引力和范德华力所引起的,这种吸附快而可逆;化学吸附则是由中性缓蚀剂分子与金属形成了配位键,它比物理吸附力强而不可逆,但吸附速度却较慢。
  5 结论与认识
  总之,由于关系到沿途人员财产的安全,所以需要投入大量人力物力对天然气管道进行防腐作业。尽管,目前我们天然气管道防腐技术在现有的工业技术水平条件下相当有限,但是,我们可以通过长时间对比试验,找到一套针对天然气管道防腐的比较成熟的办法,并且相互进行配合,因地制宜,确定适用范围和适用条件,为保证天然气输送平稳运行以及管道经济效益最大化作出我们一份努力。因此,在今后的实践和研究过程中,我们需要进一步对不同腐蚀类型进行定量评价,并进行进一步深入研究。