張璐 漢中市天然氣投資發(fā)展有限公司

天然氣用鋼管的腐蝕與防護現(xiàn)狀

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隨著城鎮(zhèn)燃氣市場的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)燃氣埋地鋼管敷設的數(shù)量與日俱增，研究燃氣管道腐蝕因素及防腐處理措施，對減少天然氣管道泄漏事故的發(fā)生，延長管道的使用壽命具有重要意義。

天然氣 鋼管 腐蝕 防護

天然氣作為一種高效、便捷、經(jīng)濟的新型潔凈能源，目前仍主要采用管道進行輸送，燃氣管道的安全平穩(wěn)運行不僅關系到企業(yè)的經(jīng)濟效益，也直接影響著人民群眾的生命和財產(chǎn)安全，腐蝕作為燃氣管道失效的主要原因，已越來越受人們的研究和關注。

一、城市燃氣管道管材的選取

天然氣管道管材選取的優(yōu)劣直接影響管道工程整體質量。燃氣管道選材時應根據(jù)輸送天然氣的氣質、設計壓力、管徑、管道沿線所經(jīng)區(qū)域及經(jīng)濟發(fā)展狀況，同時考慮周邊已建管線，確定出滿足工程要求的管材。目前，城鎮(zhèn)燃氣管道按燃氣設計壓力從高壓到低壓共7級，高壓及次高壓管道常選用材質為X或L系列的直縫或螺旋埋弧焊鋼管，中壓管網(wǎng)可選用焊管，也可采用聚乙烯（PE）管，低壓管道因運行壓力低，常采用低壓流體管等。在燃氣用管中PE管作為一種熱塑性樹脂管材，無需做防腐，但易于老化，而鋼管具有較高的機械強度，用量大，多被選用在承壓力高及環(huán)境復雜地段，但使用年限與鋼管防腐質量密切相關。

二、燃氣用鋼管的腐蝕原因

鋼制天然氣管道承壓能力強，適合各種地形架設，但在地質環(huán)境中極易出現(xiàn)土壤、雜散電流以及細菌等作用引起的腐蝕。天然氣管道輸送的主要介質是甲烷，但是由于天然氣的品質參差不齊，且受凈化條件的限制，天然氣中的H2S、HCN、C02、氧硫化合物及水蒸氣等雜質或多或少地存在天然氣中，在天然氣輸送過程中部分雜質漸漸沉積到管道底部，易于生成對管道產(chǎn)生腐蝕的氫硫酸、氫氰酸和碳酸，且在管道表面與電解質結合的界面上發(fā)生電化學腐蝕。再加上輸氣過程中的壓力波動，易于加速鋼管出現(xiàn)應力腐蝕開裂及管壁裂紋擴展現(xiàn)象。

三、燃氣用鋼管的防腐技術措施

1.凈化及排流防護技術。防止燃氣鋼管內壁腐蝕的根本措施是將天然氣進行凈化處理，使其H2S、C02、氧硫化合物或其他腐蝕性化合物的含量盡可能降低。鋼管輸氣過程中，高壓電線、電氣化鐵路等所產(chǎn)生的雜散電流會導致管道的電流保護異常，為有效地控制高壓交流輸電系統(tǒng)和交流牽引系統(tǒng)對埋地鋼制管道的交流干擾腐蝕危害，施工時需要采取有效的排流措施，一般持續(xù)干擾的防護措施為固態(tài)去耦合器。

2.涂層防護技術。為了防止輸氣管道遭受腐蝕，防腐涂層技術已廣泛應用于埋地天然氣鋼管中。防腐涂層的作用是將具有弱化氧化作用功能的物質涂于管道外壁，對鋼管與土壤環(huán)境進行有效隔離，從而避免土壤內的腐蝕性介質腐蝕管道。目前，用于新建埋地天然氣管道的防腐涂層主要有復合涂層、環(huán)氧粉末等，用于老舊管道修復主要是纏帶類、液體涂料等。目前最常用的復合涂層是由環(huán)氧粉末底層、粘結劑中間層和聚烯烴外護層組成的三層系統(tǒng)，簡稱3PE。3PE涂層兼有熔結環(huán)氧優(yōu)異的防蝕性能、良好的粘結性與抗陰極剝離性能以及聚烯烴優(yōu)良的機械性能、絕緣性能及強抗?jié)B透性，從而成為綜合性能優(yōu)異的涂層，廣泛用于燃氣鋼管施工及敷設環(huán)境均較苛刻的地帶。環(huán)氧粉末由固態(tài)環(huán)氧樹脂、固化劑及多種助劑經(jīng)混煉、粉碎加工而成，對燃氣鋼管粘結強、耐陰極剝離、耐土壤應力、耐磨損、適用于大多數(shù)土壤環(huán)境。液體聚氨酯涂料作為一種新型涂料，常用于管道的涂層修復，一般無溶劑產(chǎn)品適合于運行溫度高達80℃的鋼管，無溶劑聚氨酯在幾分鐘就達到可觸摸的干度，幾小時可以完全固化，抗磨損和抗土壤應力的能力強。

3.陰極保護技術。天然氣鋼管陰極保護技術措施有兩種方式，一種為犧牲陽極陰極保護措施，另一種為外加電流的陰極保護措施。犧牲陽極保護措施是將電位更負的金屬與被保護金屬管道連接，使該金屬上的電子轉移到被保護金屬燃氣管道上去，從而對鋼管進行保護，一般適用于土壤中的犧牲陽極材料主要是鎂和鋅。犧牲陽極陰極保護法管理簡單、成本低，便于進行長距離輸送。外加電流保護措施是利用外加直流電源，使大量電子被強制流向被保護的金屬管道，從而防止了鋼管的腐蝕。為使電源充分發(fā)揮作用，陰極保護站最好設置在被保護管道的中點。由于輸出電流連續(xù)可變、保護范圍大、不受土壤電阻率限制、系統(tǒng)運行壽命長、保護效果好，保護系統(tǒng)輸出電流的變化可反映出管道涂層的性能改變等特點，該方法多用于郊區(qū)等地下管網(wǎng)單一地區(qū)的燃氣主管道。

4.強化天然氣管道的施工管理與日常管理。在施工中嚴格實施各項控制措施，提高涂層和陰極保護的施工質量。為避免涂層在涂覆期間出現(xiàn)質量問題，天然氣公司應選派專業(yè)技術人員入場監(jiān)督整個涂覆環(huán)節(jié)。為杜絕管道防腐層損傷，管道在施工過程、運輸過程中，所使用的吊帶、木墊支撐，均需經(jīng)現(xiàn)場的業(yè)主人員或監(jiān)理人員確定。為避免管道安裝后，第三方施工造成管道防腐層損傷，特別是在工程沒有移交業(yè)主之前，施工單位應安排專業(yè)的人員負責管道的巡查。犧牲陽極陰極保護施工時，安裝單位一定要嚴格工藝操作，如要通過銅鼻子、加強版與鋼管連接，不能直接把導線焊在鋼管上，從而增加對陰極電流的流動阻力達到有效防腐作用。日常管理中，一定要根據(jù)《城鎮(zhèn)燃氣埋地鋼制管道腐蝕控制技術規(guī)程》（CJJ95-2013）要求，定期對輸氣管道進行質量檢測，通過管道運行參數(shù)的錄取，分析管道的輸氣狀況，一旦發(fā)現(xiàn)安全隱患，立即進行處理，保證安全平穩(wěn)供氣。

四、結束語

目前，采用“雙保護技術”，如3層PE防腐加犧牲陽極陰極保護的聯(lián)合措施，被很多燃氣公司證明為有效的腐蝕控制技術?，F(xiàn)代防腐涂層在管道防腐方面發(fā)揮了重要作用，但因我國自主研發(fā)的技術水平有限，且天然氣運輸要求不斷提高，未來具有更高性能的防腐涂層材料的研發(fā)將會被高度重視。防腐材料的應用及效果需要有專業(yè)的檢測設備進行監(jiān)測，尤其是埋地天然氣管道使用過程中，不可能隨時隨地的人工檢測，因此應重視開發(fā)一些能夠有效監(jiān)測的智能性防腐檢測設備，保障管道的運行，對出現(xiàn)腐蝕情況的管道及時發(fā)現(xiàn)，并進行有效反饋，保障安全平穩(wěn)供氣。

[1]鄭偉.天然氣管道外防腐保護技術的應用[J].內蒙古石油化工,2010(11).

[2]晏金龍.天然氣長輸管道防腐的重要性及防護措施田[J].當代化工,2013(4).