长输天然气管道的腐蚀与防护

米尔艾合买提江·卡德尔

（塔里木油田分公司塔西南勘探开发公司南疆利民油气运行中心，新疆 喀什 844800）

我国经济正处于高速发展阶段，人民正在加速奔向小康，能源消耗不断增长，作为一个能源消耗大国，也是一个能源贫乏的国家。实现能源多元化，保持国内非再生能源稳定是国家战略国策的一部分。作为清洁能源的天然气，成为现代工业和民生不可分割的一部分。各国都在设法保持稳定的燃气来源。我国天然气供应分两大块自己开采和国外购买。国内的天然气主要集中在海底和西部荒凉的陆地区。国外涉及各大洲多数国家。为保证这些燃气稳定的供应给国内使用，长输管道运输成为很多国家青睐的一种安全有效的工具。大家熟悉的西气东输，跨国中俄、俄欧管道等等都是很长距离的输送，为保证输送安全，防止人为或是自然破坏，都将管道深埋置地下以保护管道的运输安全。长输管道是一项复杂庞大的系统工程，涉及距离远，地质结构复杂，人居环境复杂等多种情况。保证安全稳定运行受到很大的挑战。

1 天然气长输管道的运行特点

长输管道是一种长距离的运输工具，单长达3000m以上，有海陆运输，有东西不同地质结构的运输，有跨国气候地质不同的运输等，管道口径大，链接点多，内外温差大、常年连续不间断的高压，不同程度的酸碱腐蚀、易遭雷击、人为破坏等特征。长输管道因为距离的遥远，所以穿越环境经常变化，埋置地下是优先选项，但在遇到穿越河流、铁路、公路因防止交互影响，多会架高空中穿越。裸露在天空中，管道外壁很容易受到大气、雨水等酸碱度腐蚀，雷天触电、人类攻击破坏。优点可以便于监测、检测、维护、保养[1]。埋置在地下作为通常做法，它首先可以保温，高压工作温度较低，土埋可以保护管道四周温度，不易受到恶劣环境影响，另外占地空间少，对周围地表工作不产生影响，但是缺点也比较突出，土壤腐蚀比较厉害、生锈、漏点监测困难，不宜发现，给检测、维护、保养带来困难。就目前我国的输气管道来讲，陆上管道输送基本上都是走埋置铺设。维护最大的难点就是管道焊接技术缺陷，环境因素造成管道的漏点、生锈腐蚀、管道老化失效等的监测发现。要保证管道的安全稳定运行，管道投入运行后，维护保养是一项艰巨的任务。

2 天气管道环境腐蚀分析

2.1 天然气混合物腐蚀

天然气是一种混合物，里面含有多种硫化物成份。管线输送的天然气在脱硫前含有大量的硫化氢这是一种有毒且腐蚀性极强的气体，它和铁反应生成硫化铁，能呈片状剥落，穿蚀机械设备[2]。即使经过脱硫等工艺处理的天然气，仍有残存的硫化氢。这些气体在管道运输过程中，会对管道内壁造成不同程度的腐蚀并造成管道的失效老化。

2.2 空气腐蚀

空气腐蚀就是空气中的水、氧、酸、碱性物质反应对钢材表面的破坏作用。经过日积月累一些薄弱的优缺点的地方会被攻破产生漏点，或是腐蚀成铁锈层层剥皮降低强度最后在压力作用下破裂。水产生影响：空气环境中给管道带来的腐蚀起到关键因素在于水的影响，在南方多雨季节和北方的干燥季这种差别还是较明显的。空气的水性越大，引起的腐蚀越强。非纯净水本身就是一种电解质，里面大量的游离离子能够一起金属材料的腐蚀，同时水中离解出来的酸、碱电荷与管道中的金属及氧化物反应也会加剧腐蚀。硫化物的影响：在一些污染区域，废弃排放较严重，常见的石油、天然气、煤炭的燃烧排放废弃中含有会增加区域大气中二氧化硫的浓度，二氧化硫浓度增加后与水溶解提升酸性强度，加大对管壁的腐蚀。

2.3 土壤腐蚀

长输天然气管道采用的都是钢制材料，深埋在地下几十年不动，很多被埋置的地方，土壤并不是中性，酸性或是碱性常年与钢的作用会让管道生锈逐点的腐蚀，最终出现天然气漏、跑、冒、滴等泄漏，严重的引起爆炸。在土壤中形成的多相组织不同，会在管壁与土壤之间形成多种宏腐蚀电池，他们围绕在管壁周围对管壁进行不同程度的破坏[3]。土壤对管道的腐蚀通常随着土壤性质、管道周边土壤中杂电流、土壤中寄存的微生物以及土壤的温度等的不同，腐蚀程度不同。土壤腐蚀是天然气管道腐蚀的主要破坏行为而且是不可消除的因素，要想防止事故，只能设法进行延长或是降低腐蚀，减少可能造成的破坏。

3 管道的防护措施

3.1 内保护措施

对内防护需从源头材料、工艺抓起，实行联合保护。根据不同的气源对管材进行特定加工工艺处理，提高管材本身抗腐蚀能力。采取更先进性的脱硫工艺，改善介质品质，可作为联合保护考虑方案。通过涂抹防护剂，增加保护膜或是层起到阻止硫化物对管壁的腐蚀或是特殊工艺处理，改善管壁内的机械性能提高抵抗腐蚀能力。添加化学试剂，中和或是固化介质中有害气体成份，通过改变它的活性、水溶性能力等阻止对管壁的破坏。联合防腐，通过提供一些案例及数据反馈，协助从源头提高防腐措施，从而减少事故的发生。

3.2 外保护措施

管道外面的防腐保护是施工维护保养工作的重点，无论是从理论还是实际层面都要给于重视。根据分析外腐蚀产生的机理，产生的现象，产生的地点、产生的频率、破坏的程度等，通过采取各种有效的监测、检测手段，达到提前防护、强化运中监测检测、发现即修补消除的原则，要充分综合利用现代科技的探测、检测手段（电感探针、电阻探针、电位探针、电偶探针），把一些初露险情及时排除掉。坚持强酸区、管道入场、站、库等地下埋设及穿越江河、湖泊、铁路、公路等地区要采取强防腐即防腐基础在防腐。长输部分要采取防腐层及阴极保护联合防腐，最大限度的确保管道安全，延长管道使用寿命。对土壤中性、干燥且土质中不存在大量石方、大气污染不高的铺设区，根据通用管道的使用寿命，防腐材料可以采用石油沥青类进行包裹管线。对一些土壤、大气腐蚀性强的，条件比较恶劣的铺设区要根据当地的复杂情况分析，选择煤焦油、环氧煤、聚乙烯等防腐材料进行包裹。焊材的选取必须对地区腐蚀综合因素进行考虑。阀体要考虑密封圈、阀板等的抗腐蚀、老能力，要考虑温度突变对阀体的影响，裸露易引起大气水气的液化酸碱附着，引起腐蚀。

4 结语

随着天然气在工业、民生上的应用的迅速增长，在天然气短缺及分步不平均的我国，跨国及区域长距离管道运输成为了一种可靠安全的首要输送方式。西气东输、川气东送以及引进俄罗斯天然气等世纪工程等的运行，保障了我国天然气的稳定利用，提升了人民的生活水平。但是在这一片繁荣景象的背后，对于能源安全供给不能怠慢。要时刻想着天然气管道的安全，继续严密检查管道的运行能力，探索高质量的管道安全运行维护保养措施，加大从源头的联合防控，做好管道的防腐监测维护工作，保证人民有稳定的能源利用。