【摘 要】目前石油天然氣資源的輸送主要依靠長(zhǎng)距離埋地管道來(lái)實(shí)現(xiàn)，管材一般為鋼制管道。比如中國(guó)石油管道公司承擔(dān)國(guó)內(nèi)陸上大部分油、氣田油氣外輸管道的建設(shè)組織及運(yùn)營(yíng)管理任務(wù)，下轄近萬(wàn)公里原油、成品油、天然氣長(zhǎng)輸管道，分布在全國(guó)十幾個(gè)省、自治區(qū)、直轄市。因此，如何防止埋地管道的腐蝕破壞，長(zhǎng)期以來(lái)一直是管道工程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】石油天然氣；管道運(yùn)輸；腐蝕；防護(hù)

0.前言

在天然氣開(kāi)采過(guò)程中，常常會(huì)有一些伴生氣體，如二氧化碳、硫化氫等，這些氣體的存在，不但降低了天然氣的熱值，還會(huì)對(duì)管道、設(shè)備等有腐蝕作用，腐蝕會(huì)造成天然氣井油（套）管的斷裂、集輸管線爆破等，破壞正常平穩(wěn)供氣，影響用戶的生產(chǎn)和生活，腐蝕帶來(lái)的危害不僅給國(guó)家造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，也威脅工作人員的生命安全。因此，對(duì)天然氣管道中的腐蝕及如何解決腐蝕的問(wèn)題進(jìn)行研究是非常有要的。

1.腐蝕類(lèi)型及機(jī)理

根據(jù)大量實(shí)例可以看出，管道內(nèi)腐蝕主要受到管材質(zhì)量、輸送介質(zhì)以及管道防腐水平的影響，管道內(nèi)發(fā)生腐蝕的類(lèi)型主要有均勻腐蝕、坑蝕、應(yīng)力腐蝕、沖刷腐蝕等幾類(lèi)：

①均勻腐蝕是由于天然氣中含有一定的水汽，在一定條件下，天然氣中的水汽凝結(jié)在管壁形成水膜，硫化氫和二氧化碳等酸性氣體溶于水膜中，對(duì)管道產(chǎn)生腐蝕。

②管道鋼在氣相和液相環(huán)境中都有可能發(fā)生坑蝕，如管壁腐蝕物不均勻、硫及多硫化物的沉積、腐蝕產(chǎn)物保護(hù)膜出現(xiàn)結(jié)晶剝裂等都有可能產(chǎn)生坑蝕。

③在含濕硫化氫的天然氣介質(zhì)中應(yīng)力腐蝕主要是硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，硫化氫水解后吸附在鋼表面的HS-會(huì)加速陰極放氫，從而導(dǎo)致材料韌性下降、脆性增加，在應(yīng)力遠(yuǎn)低于材料屈服強(qiáng)度的情況下發(fā)生滯后斷裂。

④在氣體流速較高時(shí)，管道鋼遭受沖刷腐蝕也比較嚴(yán)重，由于腐蝕產(chǎn)物被直接沖擊的氣流帶走，新的金屬面不斷裸露，從而加速了腐蝕，曾發(fā)生多次的彎頭處氣流沖擊面壁厚減薄而引起的泄漏事故。

2.石油天然氣管道腐蝕的防護(hù)措施

2.1涂層防護(hù)

防蝕涂層作為公認(rèn)的防護(hù)方法已廣泛用于埋地管道的腐蝕控制。涂層作為腐蝕控制的第一道防線，其作用是將管體金屬基體與具有腐蝕性的土壤環(huán)境隔離，同時(shí)為附加陰極保護(hù)的實(shí)施提供必要的絕緣條件。此外，管道涂層在涂裝、運(yùn)轉(zhuǎn)裝卸、下溝回填以及投產(chǎn)運(yùn)行后不可避免會(huì)出現(xiàn)缺陷。

2.1.1防蝕涂層

目前用于新建埋地管道的防蝕涂層主要有：復(fù)合涂層和環(huán)氧粉末。煤焦油瓷漆和石油瀝青由于污染環(huán)境目前用的很少，用于老管道修復(fù)主要是纏帶類(lèi)和液體涂料。

2.1.2復(fù)合涂層

通過(guò)簡(jiǎn)單的物理疊合或化學(xué)粘結(jié)將各具特點(diǎn)的單一涂層材料聯(lián)為一體，形成綜合性能良好的多層涂層系統(tǒng)。包括二層聚乙烯/聚丙烯、三層聚乙烯/聚丙烯等。

2.1.3三層聚乙烯/聚丙烯涂層

三層系統(tǒng)是目前常用的復(fù)合涂層，由環(huán)氧粉末底層、粘結(jié)劑中間層和聚烯烴外護(hù)層組成。由于其兼有熔結(jié)環(huán)氧優(yōu)異的防蝕性能、良好的粘結(jié)性與抗陰極剝離性能以及聚烯烴優(yōu)良的機(jī)械性能、絕緣性能及強(qiáng)抗?jié)B透性，從而成為綜合性能優(yōu)異的涂層，廣泛用于施工及敷設(shè)環(huán)境均較苛刻的地帶。如：陜-京輸氣管線、靖-西輸氣管線及蘭-成-渝成品油管線等。三層涂層的主要缺點(diǎn)是施工工藝較復(fù)雜；由于中間膠粘劑和外層聚乙烯均采用擠出工藝，焊縫處易形成空鼓；涂層一旦失去粘結(jié)，涂層將出現(xiàn)層間分離，高度絕緣的聚乙烯外護(hù)層將屏蔽陰極保護(hù)電流，產(chǎn)生膜下腐蝕。

2.1.4環(huán)氧粉末涂層

環(huán)氧粉末由固態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑及多種助劑經(jīng)混煉、粉碎加工而成，在我國(guó)也得到了推廣應(yīng)用，但主要是作為復(fù)合涂層的底層。熔結(jié)環(huán)氧粉末為一次成膜涂層，具有對(duì)鋼鐵強(qiáng)粘結(jié)、良好的膜完整性、優(yōu)秀的耐陰極剝離性能、耐土壤應(yīng)力、耐磨損、可冷彎等特點(diǎn)，適用于大多數(shù)土壤環(huán)境，但是對(duì)沖擊較為敏感，特別是高溫條件下吸水率較高，因此不適用于濕熱環(huán)境和石方段。

2.1.5液體聚氯脂涂層

液體聚氨酯涂料也經(jīng)常用于管道的涂層修復(fù)，能夠達(dá)到要求的厚度，即1-1.5mm。一般無(wú)溶劑產(chǎn)品適合于運(yùn)行溫度高達(dá)80℃的管道。無(wú)溶劑聚氨酯涂料的優(yōu)勢(shì)包括，在幾分鐘內(nèi)就可以達(dá)到可觸摸的干度，幾個(gè)小時(shí)可以完全固化：抗磨損和抗土壤應(yīng)力的能力強(qiáng)；有非常好的粘結(jié)性，但不如環(huán)氧樹(shù)脂的粘結(jié)能力好：對(duì)陰極保護(hù)電流的要求非常低；能抗陰極剝離。主要的不利條件與液體環(huán)氧涂料相類(lèi)似，表面不能含有可溶性鹽，涂敷過(guò)程中對(duì)濕氣和潮氣很敏感，需要用專(zhuān)門(mén)的涂敷設(shè)備，為了保證表面不連續(xù)處得到充分的覆蓋，需要在這些地方增加涂層厚度等。

2.2陰極保護(hù)

陰極保護(hù)應(yīng)用于管道始于上世紀(jì)三十年代，到五十年代中期已成為較成熟的防蝕技術(shù)，被世界各國(guó)廣泛采用。在我國(guó)應(yīng)用也已有五十年的歷史。對(duì)于埋地管道陰極保護(hù)是作為附加保護(hù)方式對(duì)涂層破損處的管體金屬提供防蝕保護(hù)的。絕大多數(shù)管道工程采用了外加電流陰極保護(hù)方式，也有部分管道工程或部分管段采取了犧牲陽(yáng)極保護(hù)方式。陰極保護(hù)目前有相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可執(zhí)行，包括設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、施工驗(yàn)收規(guī)范、運(yùn)行維護(hù)規(guī)范及材料標(biāo)準(zhǔn)。此法具有施工簡(jiǎn)單，安裝工作量小，對(duì)鄰近地下金屬構(gòu)筑物不產(chǎn)生干擾影響，同時(shí)對(duì)雜散電流干擾能起到接地排流作用，管理也方便等優(yōu)點(diǎn)。

2.3緩蝕劑防護(hù)

緩蝕劑保護(hù)是在腐蝕環(huán)境中，通過(guò)添加少量能阻止或減緩金屬腐蝕速度的物質(zhì)以保護(hù)金屬的方法。采用緩蝕劑防腐蝕，由于使用方便、投資少、收效快，因而對(duì)于燃?xì)夤艿赖姆栏泻軓V闊的前景。在緩蝕機(jī)理上，緩蝕劑是通過(guò)緩蝕劑分子上極性基團(tuán)的物理吸附作用或化學(xué)吸附作用，使緩蝕劑吸附在金屬表面。這樣，一方面改變金屬表面的電荷狀態(tài)和界面性質(zhì)，使金屬表面的能量狀態(tài)趨于穩(wěn)定化，從而增加腐蝕反應(yīng)的活化能，使腐蝕速度減慢；另一方面被吸附的緩蝕劑上的非極性基團(tuán)，尚能在金屬表面形成一層疏水性保護(hù)膜，此膜阻礙著與腐蝕反應(yīng)有關(guān)的電荷或物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，故能使腐蝕速度減小。

3.結(jié)束語(yǔ)

天然氣在現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中，起著重要作用，由于其環(huán)境的復(fù)雜性，在天然氣輸送過(guò)程中，備受金屬腐蝕問(wèn)題的困惑，據(jù)調(diào)查，我國(guó)東部九個(gè)油氣田各類(lèi)管道因腐蝕穿孔達(dá)2萬(wàn)次/年，更換管道數(shù)量達(dá)400km/年，因腐蝕造成的年直接經(jīng)濟(jì)損失約為數(shù)億元，因此，加強(qiáng)對(duì)腐蝕及防腐問(wèn)題的研究，具有重要的經(jīng)濟(jì)意義。總之隨著新的材料技術(shù)，特別是新型管材、涂層材料的出現(xiàn)和改進(jìn)，納米技術(shù)及合金技術(shù)，都將為天然氣輸氣管道的防腐技術(shù)帶來(lái)新興的發(fā)展。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]盧綺敏等.石油工業(yè)中的腐蝕與防護(hù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

[2]楊靜.高酸性氣田地面集輸管道內(nèi)腐蝕機(jī)理與防護(hù)技術(shù)研究[D].四川：西南石油大學(xué)，2006.