淺談天然氣管道防腐蝕方法

淺談天然氣管道防腐蝕方法淺談天然氣管道防腐蝕方法摘要：長期，安全，平穩(wěn)的運行是天然氣長輸管道首要的任務，而腐蝕環(huán)境的危害是直接影響長輸管道工作可靠性的重要因素。所以如何防止埋地管道的腐蝕損壞，長期以來就是管道工程中的一個重要環(huán)節(jié)。關鍵字：天然氣長輸腐蝕陰極保護、八、?前言腐蝕縮短了管道的使用壽命，降低了管道的輸送能力，引起生產(chǎn)費用的增加和意外事故的發(fā)生。長距離地下輸氣管道的腐蝕，較之一般地下金屬結構的腐蝕更具危害性。因為，長距離管線長達數(shù)百乃至上千公里，翻山越嶺，穿河跨谷，敷設在變化十分復雜的環(huán)境中，遭受著腐蝕介質的侵襲，因此，可能發(fā)生腐蝕的范圍很大，涉及的點、線、面廣，事故突發(fā)率高，難以預測。一旦發(fā)生腐蝕穿孔事故，其直接，間接損失都是很大的。腐蝕是造成天然氣管道事故的主要原因。天然氣分類天然氣無色、無味、無毒且無腐蝕性，主要成分以甲烷為主。天然氣一般可分為四種：從氣井采出來的氣田氣或稱純天然氣；伴隨石油一起開采出來的石油氣，也稱石油伴生氣；含石油輕質餾分的凝析氣田氣；從井下煤層抽出的煤礦礦井氣。天然氣主要應用2000年以前，受輸送管道的限制，我國天然氣消費市場局限于油氣田周邊地區(qū)，天然氣利用以工業(yè)燃料和化工為主。隨著西氣東輸、陜京二線、忠武線、澀寧蘭等長輸管線的建成投產(chǎn)，用氣區(qū)域迅速向經(jīng)濟發(fā)達的沿海市場轉移，消費結構也隨之發(fā)生變化，城市燃氣和發(fā)電用氣明顯增加，工業(yè)燃料和化工原料用氣逐步減少。天然氣長輸管道腐蝕原因及分類天然氣管道的輸送介質屬于易燃、易爆物質，介質中含有的硫化氫、二氧化碳、游離水、粉塵等雜質，使敷設的管道處于內外腐蝕條件，加上環(huán)境、地質、氣象和水文災害、管材及設計缺陷、操作失誤乃至人為破壞等因素，管道的安全受到眾多因素的威脅。管道發(fā)生爆破、泄漏、停輸?shù)仁鹿什粌H造成巨大財產(chǎn)損失，而且也危害到生態(tài)環(huán)境。輸氣管道由于所處環(huán)境和輸送介質的不同，引起的腐蝕情況也不同。按照腐蝕部位可分為：內壁腐蝕和外壁腐蝕。按照形態(tài)可分為：全面腐蝕和局部腐蝕。按照發(fā)生機理可分為：化學腐蝕和電化學腐蝕。管道防腐蝕方法外壁防腐蝕層（1）選用耐腐蝕材料制管，如不銹鋼、塑料等。（2）金屬防蝕層，如鍍鋅、噴鋁等。（3）涂層：①油漆類：如油脂漆、醇酸樹脂漆、過氯乙烯漆、硝基漆等。②有機化合物材料：如瀝青、塑料、樹脂等。③無機化合物材料：如玻璃、琺瑯、水泥等。（4）電法保護：①陰極保護。②電蝕防止法。（5）工藝設計防蝕：如防止殘留水分腐蝕的結構，避免異種金屬管道的連接，解除焊接應力，改善環(huán)境（換土、埋地改架空敷設），回填管溝時特別注意直接和管道接觸的土層的均勻性等。內壁防腐蝕層a）選用耐腐蝕材料制管，如不銹鋼、塑料襯里等。b）涂層：如塑料、樹脂等。c）在輸送天然氣中添加緩蝕劑。管道陰極保護設計原理及陰極保護方法陰極保護原理給金屬通以陰極電流，使金屬表面陰極極化，抑制表面上陽極區(qū)金屬的電子釋放，從根本上防止了金屬的腐蝕。陰極保護方法有以下兩種：（1）強制電流陰極保護利用外部直流電源，取得陰極極化電流，以防止金屬遭受腐蝕的方法稱強制電流陰極保護或外加電流陰極保護。此時被保護的金屬接在直流電源的負極上，而電源的正極則接輔助陽極。強制電流陰極保護為目前油氣管道陰極保護的主要形式。該保護系統(tǒng)主要包括供電電源，輔助陽極（陽極地床），參比電極、電絕緣裝置，檢測系統(tǒng)等。（2）犧牲陽極保護犧牲陽極保護實質上是應用了不同金屬間電極電位差的電化學原理來實現(xiàn)陰極保護。當鋼鐵管道與電位更負的金屬電氣連接，并且兩者處于同一電解質溶液中（如土壤、海水）則電位更負的金屬作為陽極在腐蝕過程中向管道提供陰極保護電流，實現(xiàn)管道的陰極保護。常用的犧牲陽極有鎂和鎂合金、鋅及鋅合金以及鋁合金三大類。5.3陰極保護準則（1）管道陰極保護電位（即管/地界面計劃電位）應為-850mV（CSE）或更負。（2）陰極保護狀態(tài)下管道的極限保護電位不能比-1200mV（CSE）更負。（3）對高強度鋼（最小屈服強度大于550MPa）和耐蝕合金鋼，如馬氏體不銹鋼，雙相不銹鋼等，極限保護電位則要根據(jù)實際析氫電位來確定。其保護電位應比-850mV（CSE）稍正，但在-650mV至-750mV的電位范圍內，管道處于高pH值SCC的敏感區(qū)，應予注意。（4）在厭氧菌或SRB及其他有害菌土壤環(huán)境中，管道陰極保護電位應為-950mV（CSE）或更負。（5）在土壤電阻率100Q?m至1000Q?m環(huán)境中的管道，陰極保護電位易負于-750mV（CSE）；在土壤電阻率P大于1000Q?m環(huán)境中的管道，陰極保護電位易負于-650mV（CSE）。在以上準則難以達到時，可采用陰極極化或去極化電位差大于100mV的判據(jù)。但在高溫條件下，SBR的土壤中存在雜散電流干擾及異種金屬材料偶合的管道中不能采用100mV極化準則。結語某些套管內的輸管道和固定墩內的管道也存在較為嚴重的腐蝕，這種狀況除了與施工質量控制不嚴有關外，陰極保護電流的屏蔽也是一個重要原因。當管道周圍有絕緣層或金屬結構存在時，會影響陰極保護電流的流動，使管道得不到有效的陰極保護，即：電流屏蔽。主要的電流屏蔽有：金屬結構對管道的屏蔽、絕緣體對管道的屏蔽、區(qū)域性陰極保護時，土壤的屏蔽。做好管道的腐蝕與防護是保護和延長管道使用壽命的最有效措施。因此必須加強管道巡檢；做好防護設備的檢查維護和保養(yǎng)，嚴格遵守操作規(guī)程，保證設備的正常運行，有效保證最大限度延長管道和設備的使用壽命。參考文獻{l}M.MohitpourJ.SzaboT.V.Hardeveld著吳宏譯《管道運行與維護實用方法》石油工業(yè)