天然气管道腐蚀原因及防治措施
欧亚杰
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欧亚杰 ,. 天然气管道腐蚀原因及防治措施[J]. 天然气进展,20251. DOI:10.12721/ccn.2025.157006.
摘要: 随着管道运输技术的不断发展,管道输送已成为国内五大主流输送形式之一。管道运输天然气具有方便、输送量大及经济性好等优点。随着管道的不断建设及管线长度的不断增加,如何降低地下天然气管道的腐蚀程度、降低管线泄漏爆炸的风险,成为了石油天然气行业亟待解决的一个难题。目前主要的管道防腐措施有施加防腐层、牺牲阳极的阴极保护及外加电流保护等。对管道的腐蚀保护措施应进行定期检测评价,确保天然气管线处于良好的保护中。
关键词: 天然气管道;腐蚀原因;防治措施
DOI:10.12721/ccn.2025.157006
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1天然气管道腐蚀问题出现的主要诱因

1.1 硫化氢腐蚀

干燥的硫化氢不会对管线造成腐蚀,但溶于管线中存在的水,会对管线内部造成较为严重的损伤。 腐蚀反应生成的硫化亚铁容易脱落,对未参加反应的钢铁起不到保护作用,且硫化亚铁能够与管线未腐蚀区域形成微电池,对管线造成进一步的腐蚀。 硫化氢的腐蚀类型主要分为全面腐蚀、氢鼓泡、氢致开裂及应力腐蚀开裂。 全面腐蚀既可导致因管线整体壁厚均匀减少,也可导致因管线局部腐蚀速率不同而产生许多坑洼,增加输气过程中的水力损耗;氢鼓泡是由于氢原子对周围产生的巨大压力而形成的,一般平行分布于钢材表面;氢致开裂一般由于氢离子或氢原子在钢材里的渗透和扩散, 致使管线出现开裂现象;应力腐蚀开裂是由于硫化氢腐蚀反应产生的氢气造成材料鼓泡、变脆,进而使材料强度降低而导致开裂。

1.2杂散电流腐蚀

杂散电流广泛存在于土壤中,特别是接近电车轨道、漏电电缆及直流接地装置的区域。 杂散电流对管线腐蚀原理与电解基本相同,当电流经过管线时,此处区域可视为阴极,发生反应会产生氢气,而氢气析出时会对管线的防腐层造成破坏,使管线缺少保护。 电流从管线流出的地方可以视为阳极区域,阳极反应会生成铁离子并流失到土壤中,造成管线的腐蚀。 若输气管线没有设置相应保护,在杂散电流较多的地方,管线将在数月内腐蚀穿孔泄露。 因此需要在管线埋设区域定期进行杂散电流干扰测定,掌握该区域杂散电流对管线的腐蚀影响程度。

1.3自然因素

1.3.1大气影响

造成天然气输送管道腐蚀问题出现的一个重要因素就是大气因素。由于大气中存在的成分较多,特别是在降水较为丰富的区域内,大气中的含水量不断增加,水分子在接触到长输管道的过程中,就会在管道表面形成水膜,并且由于水膜具有电解质作用,在与大气中的水电进行结合后,便会发生氧化反应,加快管道金属表面的腐蚀,因此就可以看出天然气输送管道在潮湿的环境中更容易发生腐蚀问题。

1.3.2土壤影响

土壤中微量元素的含量较大,土壤结构相对复杂,并且同大气相比,土壤中的水分子更容易造成天然气管道的腐蚀,在电化学腐蚀问题出现的过程中就会对管道造成严重的影响。由于天然气管道所处区域的土壤性质与管道金属结构存在较大差异,化学性质和物理性质完全不同。一旦土壤中的水分子与管道相接触,产生了化学反应,就会加大天然气管道的腐蚀程度,在微生物的影响下增加管道腐蚀问题的概率。

1.3.3介质影响

对于天然气输送管道来讲,由于受到天然因素的影响,会比其他输送管件出现腐蚀问题的概率高出很多。天然气中含有大量比如水、硫酸物等杂质,在具体运输过程中,这些杂质会沉淀在管道内壁,当沉淀物与管道形成紧密联系后,就会引发管道腐蚀。因此,在利用管道开展天然气运输之前,需要先做好天然气中杂质的净化过滤处理工作,降低天然气内壁的杂质含量,对输送过程中管道内壁的腐蚀问题进行有效避免,不仅能够促进管道防腐水平的提升,同时还能降低对管道运输整体质量和效率的影响。

2天然气管道腐蚀防护措施

2.1添加缓蚀剂

添加缓蚀剂是一种从本源上控制天然气管道腐蚀或延缓腐蚀速率的方法,在油漆运输的过程中,我们可以通过向天然气管道内部添加缓蚀剂的方式减缓集输管道的腐蚀问题。我们一般可以向其中添加有机缓蚀剂,有机缓蚀剂具备很多优点。首先,在天然气管道的内部添加有机缓蚀剂可以做到在不改变管道介质的情况下开展防腐工作;其次,采用这一项防腐技术开展防腐工作,具备操作简单且成本低廉的特点。最重要的一点是可以结合不同的环境以及不同管道的材质采用不同的缓蚀剂,做到因地制宜,如此一来便可以应对各种环境对于天然气管道的腐蚀影响。在使用该项防腐技术时,也有一些细节需要去考虑和注意。首先,针对于缓蚀剂的选择必须要率先考虑到天然气管道的材质,一定要保证缓蚀剂本身不会与天然气管道产生一定的化学反应。另外,还要考虑到缓蚀剂本身是否具有毒性,从而全面的达到抑制腐蚀的目的。

2.2管道涂层和衬里防腐技术

天然气管道的腐蚀分为外部管道的腐蚀和内部管道的腐蚀,而无论是针对于输管道外部的腐蚀问题的产生,还是内部的腐蚀问题的产生,都可以通过涂抹防腐涂层的方式来开展相关的防腐工作。对天然气管道进行内表面涂层防腐,主要指的是可以通过在管道外部涂抹涂层的方式起到与外界环境隔离的效果,外界环境中的水、空气以及其他的物质会与涂层之间产生一定的化学反应,进而避免这些物质与管道的外壁的金属材质产生一定的化学反应,从而降低和减少对于管道外部的腐蚀。而在管道的内部也可以开展一定的防腐技术,通过涂抹防腐涂层或者是衬里防腐技术,可以使管道的内壁的表面变得更加的光滑。如此一来,在使用管道运输气体的过程中可以更加的流畅和顺畅,避免气体在管道内产生拥堵的现象,进而避免气体与管道的内部接触和发生氧化作用。针对于涂层的选择,要尽可能的选择有机涂层,衬里要选择含有环氧树脂、聚氨酯以及环氧粉末等物质,进而全面加强防腐工作的开展。

2.3阴极保护方式

由于天然气管道所处的环境特殊,因此很容易发生一定的腐蚀反应,比如,土壤腐蚀、空气腐蚀、化学腐蚀等,为了改善这一腐蚀问题,可以采用阴极保护的方式的方式来改善腐蚀问题。这种方式是目前天然气管道防腐工作开展过程中最常用的一种方式,使用该种防腐技术的主要目的在于对金属管道本身进行一定的保护,主要有两种方式。第一种是牺牲阳极法,所谓的牺牲阳极主要指的是将低电位的金属涂刷在管道的上面,让低电极的一方成为被腐蚀的一端。另外一种方法则是外加电流法,外加电流方法主要指的是将阳极与阴极连在一起,进而使得两个电极之间的电位加大,在阴极电位的电值增大到一定的数量以后,就可以形成电流保护。这是目前最常采用的一种防腐技术,其本身也具备成本低廉以及操作简单的特点。

结束语:对于天然气管道来讲,一旦出现了严重的腐蚀问题,在造成天然气泄漏的同时,会增加企业的经济损失,严重的还会引发生态环境污染和爆炸等恶劣的社会影响。因此,就需要积极开展天然气管道的防腐处理工作,正视天然气管道运行过程中存在的问题,并根据实际情况采取科学的防腐治理方法,以保证天然气管道运行的安全性和有效性。

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