李仲銀（陜西凱利達(dá)安全技術(shù)開發(fā)有限公司）

我國(guó)正在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展建設(shè)，能源消耗與日俱增， 為了應(yīng)對(duì)能源消耗帶來的環(huán)境污染問題，我國(guó)正在不斷減少石油、煤炭等污染環(huán)境燃料的使用，對(duì)天然氣的需求大量增加，這有助于減少對(duì)大氣的污染，天然氣的使用依賴于管道運(yùn)輸，所以需要加大天然氣運(yùn)輸設(shè)備的重視程度，直接影響開發(fā)新能源的成本和安全程度，注意管道是否容易發(fā)生腐蝕情況或者管道提前進(jìn)行防護(hù)的措施。

1 管道腐蝕的類型

1.1 內(nèi)壁腐蝕

由天然氣中的水分等造成電化學(xué)反應(yīng)，在管道內(nèi)部表面覆蓋一層電解質(zhì)溶液薄膜，發(fā)生原電池反應(yīng)，對(duì)管道內(nèi)壁造成損害和天然氣中含有多種物質(zhì)在運(yùn)輸?shù)倪^程中可能會(huì)與管道內(nèi)壁直接產(chǎn)生破壞金屬構(gòu)造的化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)作用對(duì)管道內(nèi)壁造成疏松、穿孔的損害，不能繼續(xù)承受天然氣的運(yùn)輸工作和外部壓力。

1.2 外壁腐蝕

外部腐蝕中包含土壤腐蝕、大氣腐蝕等。

（1）土壤腐蝕。運(yùn)輸管道是長(zhǎng)期埋于地下的鋼質(zhì)材料， 土壤具有多相性和不均勻性，疏松多孔、可滲透水和氣體， 不同階段的土壤結(jié)構(gòu)和濕度不同，氧的滲透率也有較大差別。在土壤的作用下，管道會(huì)出現(xiàn)分段性厚薄不一，甚至出現(xiàn)穿孔現(xiàn)象，容易造成油氣泄漏，威脅生態(tài)環(huán)境和人身安全，極易造成燃油爆炸情況。

①出現(xiàn)氧氣不均造成腐蝕。管道埋設(shè)的時(shí)候，由于管道結(jié)構(gòu)不同、土壤環(huán)境不同、充氣不均造成氧濃差電池腐蝕，砂土中的金屬管道氧氣含量高、黏土中的金屬管道部分缺乏氧氣而形成氧濃度差電池造成黏土中的金屬部分極易受到腐蝕。運(yùn)輸管道的擺放位置不同，也會(huì)形成氧濃度差電池，埋在地底深處的運(yùn)輸管道會(huì)由于氧氣難以到達(dá)，極易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。

②雜散電流的腐蝕。雜散電流其實(shí)就是漏電現(xiàn)象，雜散電流由火車、地鐵等直流電源設(shè)備泄露出來的電流，只要是在地下設(shè)備等都會(huì)被這樣的雜散電流導(dǎo)致腐蝕，直流電流從軌道滲入地下，進(jìn)入管道的某個(gè)部位，再?gòu)墓艿赖钠渌课换氐杰壍乐?，雜散電流就在直流電流的游走過程中從管道中泄漏出來，泄露出來的這個(gè)地方就容易出現(xiàn)腐蝕破壞，且破壞結(jié)果嚴(yán)重。

③微生物的腐蝕。在生物界中具有腐蝕鋼鐵的細(xì)菌不多， 但還是存在有流感菌和鹽酸鹽還原菌等。運(yùn)輸管道附近的生存環(huán)境潮濕陰冷，土壤中存在大量氧氣，適合微生物的繁殖生存，在生物活動(dòng)的過程中會(huì)出現(xiàn)元素硫，元素流容易氧化為硫酸對(duì)金屬發(fā)揮腐蝕作用；生物活動(dòng)的過程中也會(huì)存在硫酸鹽土壤培育的硫酸鹽還原菌，在生物的催化作用下，增加了對(duì)管道的腐蝕程度。細(xì)菌本身對(duì)金屬材質(zhì)并不具有腐蝕作用，而是細(xì)菌的生命活動(dòng)容易對(duì)金屬材質(zhì)造成電化學(xué)反應(yīng)， 進(jìn)而腐蝕物體。例如，細(xì)菌進(jìn)行新陳代謝活動(dòng)出現(xiàn)具有腐蝕性的代謝物質(zhì)硫酸和硫化物等，生物活動(dòng)還會(huì)影響電極反應(yīng)產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象，生物活動(dòng)也可以改變金屬所處的環(huán)境狀況， 破壞金屬表面的防腐蝕覆蓋層。

（2）大氣腐蝕。大氣腐蝕是潮濕的大氣腐蝕，其中存在水汽，當(dāng)水汽濃度過高就會(huì)產(chǎn)生腐蝕效果，再加上酸性物質(zhì)二氧化硫、氮氧化物氣體等溶入附著在金屬表面的水中， 形成了硫酸或硝酸溶液，從而發(fā)生了電化學(xué)和化學(xué)腐蝕現(xiàn)象， 導(dǎo)致腐蝕加快。還可能是可見液膜下的大氣腐蝕，在空氣的相對(duì)濕度很高，已經(jīng)可以看到金屬表面形成水膜的情況下就會(huì)存在腐蝕現(xiàn)象。

2 天然氣管道的防腐防護(hù)

2.1 涂防腐涂層

為了脫除酸性物質(zhì)和水分，降低輸送過程酸性物質(zhì)和水分對(duì)管道的內(nèi)腐蝕，在氣源地就對(duì)天然氣進(jìn)行凈化處理，將開采出來的天然氣直接進(jìn)行脫水、脫硫的化工處理，在確保輸送管道損害最小的情況下，才進(jìn)行天然氣的運(yùn)送。也可以在管道的內(nèi)壁可以涂抹減少腐蝕、減少阻力、具有自凈能力的防護(hù)液體，就像國(guó)內(nèi)開發(fā)出來的鋼鐵管道內(nèi)表面環(huán)氧樹脂靜電粉末噴涂技術(shù)配套設(shè)備。由于多數(shù)天然氣企業(yè)選擇涂防腐涂層，因此，這里對(duì)防腐涂層進(jìn)行適當(dāng)?shù)难芯浚诂F(xiàn)實(shí)情況下，由于單一的涂層不能起到防護(hù)金屬、防腐蝕、美觀大氣的作用，因此，在涂料的選擇上，企業(yè)會(huì)選擇涂覆幾種涂層， 應(yīng)用功能的疊加，發(fā)揮各自效果，實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化效益，在對(duì)底漆、中部漆、面漆的使用上都需要涂一次或者數(shù)次，若涂料結(jié)構(gòu)防固性更好，那么涂一層就能達(dá)到很好的效果，節(jié)約了資源和成本。

在選擇防腐涂層時(shí)，需要滿足多種條件，如絕緣性強(qiáng)、隔水屏障性、涂于管道上不能阻礙天然氣的輸送，能最大程度的彌補(bǔ)涂層缺陷，在管道表層有很好的附著力，能抵抗搬運(yùn)時(shí)的損傷，對(duì)環(huán)境無污染、容易后期補(bǔ)損等等，我國(guó)國(guó)內(nèi)適用的防腐涂層主要有煤焦油瓷漆，特點(diǎn)是絕緣性好、吸水性強(qiáng)，更能抵抗細(xì)菌的侵蝕和植物的根莖穿透，國(guó)內(nèi)的供貨量充足且價(jià)格低廉，但機(jī)械強(qiáng)度低、抗溫差效果弱、在溫度較低的情況下還容易變得薄脆、施工過程中釋放有毒氣體對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生污染；PE 二層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是絕緣性好、吸水率低、機(jī)械強(qiáng)度高，能很好地抗磨損、能抵抗細(xì)菌腐蝕等，但不能在陽(yáng)光下暴露太久，否則，容易老化、在鋼化建筑物表面附著性較弱、抗陰極剝離性能差；PE 三層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是融合了高密度聚乙烯、環(huán)氧粉末的優(yōu)點(diǎn)，黏附能力強(qiáng)、抗外力損傷、防腐性能強(qiáng)，機(jī)械性能強(qiáng)，但就是價(jià)格相對(duì)較貴，成本高；熔結(jié)環(huán)氧粉末特點(diǎn)是附著能力強(qiáng)、絕緣性好、機(jī)械強(qiáng)度高、能夠抵抗溫差的變化、實(shí)現(xiàn)化學(xué)腐蝕防護(hù)，適用于條件惡劣的自然環(huán)境中，但是不耐紫外線，容易受到物理外力的損傷。

在管道的補(bǔ)口位置也需要進(jìn)行防腐措施。首先，通過除銹等步驟進(jìn)行補(bǔ)口準(zhǔn)備，再將管道周圍進(jìn)行油污泥土的清理， 將管口表面的水分加熱，對(duì)輸送管進(jìn)行噴砂除銹，對(duì)管口表面進(jìn)行處理，注意噴砂時(shí)應(yīng)該防止損傷補(bǔ)口區(qū)以外的防腐層， 在管口進(jìn)行均勻加熱，用感溫變色調(diào)或者是點(diǎn)溫計(jì)測(cè)量補(bǔ)口四周的溫度，當(dāng)溫度達(dá)到要求時(shí)，就可安裝熱收縮帶等，對(duì)補(bǔ)課位置進(jìn)行檢查，確保不留空隙，無氣體溢出。

2.2 保護(hù)極化電流

犧牲陽(yáng)極保護(hù)方法是利用腐蝕電位比運(yùn)輸鋼管腐蝕電位更負(fù)的金屬也可以是合金與運(yùn)輸鋼管組成電偶電池，依賴負(fù)電性金屬在進(jìn)行溶蝕溶解的過程中出現(xiàn)的電流保護(hù)運(yùn)輸鋼管，特點(diǎn)是不需再加直流電源，可以在偏遠(yuǎn)地區(qū)或無電地區(qū)進(jìn)行使用；電壓的驅(qū)動(dòng)能力低、功率輸出慢、形成小電流、保護(hù)距離小、使范圍內(nèi)受介質(zhì)電阻率限制、增加電流的利用率、對(duì)附近的金屬設(shè)施干擾??；陽(yáng)極的數(shù)量較多，但電流的分布較為均勻、陽(yáng)極的重量大，增加了結(jié)構(gòu)重量；系統(tǒng)牢固， 投資的費(fèi)用低，施工技術(shù)很簡(jiǎn)單，不用派遣專人管理。

外加電流保護(hù)法是根據(jù)外部直流電源對(duì)運(yùn)輸管道實(shí)現(xiàn)陰極極化，實(shí)現(xiàn)保護(hù)措施，外部直流電源的負(fù)極和運(yùn)輸管道相連接，正極接輔助陽(yáng)極，輔助陽(yáng)極構(gòu)成陰極保護(hù)完整回路。它的特點(diǎn)是需要外部直流電源的輔助；電壓驅(qū)動(dòng)高、功率輸出大、電流的保護(hù)大，能夠在環(huán)境惡劣的條件下進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，控制陰極保護(hù)電流，擴(kuò)大陽(yáng)極有效保護(hù)半徑，但容易造成過度保護(hù)對(duì)附近的設(shè)施造成干擾；陽(yáng)極數(shù)量少、系統(tǒng)重量輕、使用壽命長(zhǎng)，可長(zhǎng)期用于陰極保護(hù)，但系統(tǒng)中的陽(yáng)極數(shù)量少，保護(hù)電流不均勻；在環(huán)境的惡劣條件下系統(tǒng)容易受到外物損傷、設(shè)備安裝維修復(fù)雜、使用成本較高。

2.3 犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)和強(qiáng)制排流措施

強(qiáng)制排流措施是比較好的解決手段之一，相比較其他的排流方法，針對(duì)性較強(qiáng)，主要是在排流的過程中，才會(huì)對(duì)設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)然，如果沒有進(jìn)行排流保護(hù)，其管道就會(huì)處于自然腐蝕的狀態(tài)。

排流法只需要安裝整流器，連接電位控制，就能利用電位差的原理強(qiáng)制性進(jìn)行排流，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。強(qiáng)制排流法在管道局部的保護(hù)上，效果比較明顯，強(qiáng)化局部強(qiáng)制排流措施可以從整流器的方面進(jìn)行，采用性能優(yōu)良，質(zhì)地可靠的整流器， 來保護(hù)排流的穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)而保護(hù)管道的狀態(tài)。

犧牲陰極獲得的保護(hù)措施主要是通過引導(dǎo)陽(yáng)極電流，填充電阻率高的物質(zhì)，在同種電解質(zhì)的條件下連接不同活性的金屬，使活性強(qiáng)的金屬受腐蝕，而活性弱的則得到最大程度的保護(hù)。增加犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)主要有犧牲陽(yáng)極形式的選擇、填充料的選擇、金屬的選擇等，要根據(jù)土壤環(huán)境選擇合適的方式。

3 結(jié)語

在天然氣管道的防腐蝕過程中，需要采用多種涂層進(jìn)行效果彌補(bǔ)疊加，提高管道的使用壽命，同時(shí)，也要對(duì)陰極提供保護(hù)，在防腐層出現(xiàn)損傷的情況下，陰極保護(hù)能夠減緩腐蝕程度，給維修人員提供時(shí)間保障，在對(duì)天然氣管道的防腐措施中，需要根據(jù)具體環(huán)境等要素進(jìn)行合理的調(diào)整，采取最優(yōu)化選擇。