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前言
當(dāng)前，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)以石油和煤炭為主，環(huán)境污染問題嚴(yán)重。而天然氣屬新興能源，多以管道傳輸，具備環(huán)保特性。應(yīng)用管道實(shí)施天然氣輸送，將腐蝕問題作為重點(diǎn)考量?jī)?nèi)容。我國管網(wǎng)建設(shè)量比較大，要依據(jù)天然氣傳輸情況及要求，加大天然氣管道防腐技術(shù)研究力度，認(rèn)識(shí)到長輸管道防腐必要性、類型和機(jī)理等，明確管道防腐影響因素，提出具體防護(hù)措施。
1 長輸管道的防腐必要性
長輸管道外部土壤環(huán)境復(fù)雜，內(nèi)部物質(zhì)多具備腐蝕性特征，容易使管道內(nèi)外壁受到影響。倘若天然氣輸送過程中，管道腐蝕并穿孔，會(huì)造成天然氣泄漏，不僅影響管道建設(shè)運(yùn)營，而且對(duì)環(huán)境造成污染，甚至引發(fā)火災(zāi)，爆炸等一系列危害。當(dāng)前，我國天然氣管網(wǎng)數(shù)量較多，加大防腐工作力度，應(yīng)用相關(guān)技術(shù)對(duì)管道實(shí)施保護(hù)，有助于充分發(fā)揮長輸管道性能，實(shí)現(xiàn)天然氣傳輸效益。
2 管道腐蝕形式、類型和機(jī)理
2.1 管道腐蝕形式
（1）化學(xué)腐蝕。該腐蝕情況多由土壤、空氣、管道中各化學(xué)介質(zhì)與金屬接觸發(fā)生化學(xué)作用導(dǎo)致，管道經(jīng)腐蝕后表明金屬呈現(xiàn)均勻流失狀態(tài)，管道壁變薄。
（2）電化學(xué)腐蝕。因電極電位差異，金屬表面形成微電池，電解質(zhì)溶液使金屬失去電子，變?yōu)殡x子后被溶解，形成陽極，電極電位高部位形成陰極，受電流流動(dòng)影響。
例如：析氫腐蝕（鋼鐵表面吸附水膜酸性較強(qiáng)時(shí)）電化學(xué)腐蝕
負(fù)極（Fe）：Fe-2eˉ=Fe2+ Fe2++2H2O=Fe（OH）2+2H+ 正極（雜質(zhì)）：2H++2eˉ=H2
電池反應(yīng)：Fe+2H2O=Fe（OH）2+H2↑
由于有氫氣放出，所以稱之為析氫腐蝕。
（3）生物化學(xué)腐蝕。細(xì)菌生命活動(dòng)破壞管道，產(chǎn)生腐蝕。其中，尤以電化學(xué)腐蝕最為常見，危害大。
2.2 管道腐蝕類型
（1）內(nèi)壁腐蝕。造成管道內(nèi)壁腐蝕的原因是天然氣中含水，在內(nèi)壁生成親水膜，造成電化學(xué)腐蝕。同時(shí)，天然氣中的O2、CO2、H2S等腐蝕性物質(zhì)，與金屬發(fā)生反應(yīng)，造成化學(xué)腐蝕。（2）外壁腐蝕。該類腐蝕的發(fā)生環(huán)境是架空或埋地鋼管，多用涂層方式，對(duì)架空管進(jìn)行防腐。埋地鋼管化學(xué)腐蝕比較徹底，該背景下，管壁厚度均勻，化學(xué)腐蝕不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生太大危害。埋地鋼管因環(huán)境原因，外壁腐蝕情況復(fù)雜，以電化學(xué)腐蝕為主[1]。
2.3 腐蝕機(jī)理
腐蝕多由金屬和周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用所致。金屬因電極電位差異，出現(xiàn)腐蝕。電化學(xué)反應(yīng)過程中，電極電位較低部位會(huì)失去電子，形成陽極，反之，得到電子，為陰極。水和氧氣同時(shí)存在，出現(xiàn)鐵銹。因其比較疏松，多浮于鋼鐵表面，無保護(hù)性，金屬仍存在陽極化反應(yīng)。
3 管道防腐影響因素
石油天然氣管道，內(nèi)、外和接頭部位多腐蝕。油氣管道敷設(shè)方式有埋地、管溝和架空三種。埋地敷設(shè)方式在油氣管道中應(yīng)用普遍，站場(chǎng)內(nèi)管道敷設(shè)多采用管溝和架空方式，應(yīng)對(duì)埋地敷設(shè)管道實(shí)施重點(diǎn)防護(hù)。
3.1 外界條件影響
（1）周邊介質(zhì)腐蝕性。介質(zhì)的腐蝕性強(qiáng)弱，受土壤性質(zhì)及微生物影響。長輸管道所處土壤環(huán)境復(fù)雜，很難對(duì)其腐蝕性進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估和測(cè)定。（2）溫度影響包括環(huán)境溫度和管道運(yùn)行過程中的溫度兩種。腐蝕速度會(huì)雖溫度升高而加快。溫度高低受管道敷設(shè)深度及地域差異影響。
3.2 防腐失效的影響
防腐層失效會(huì)對(duì)地下管道產(chǎn)生腐蝕。天然氣長管道經(jīng)長期使用之后，防腐層發(fā)生破裂、變形、穿孔或與管道剝離，都會(huì)出現(xiàn)腐蝕情況。（1）防腐層剝離。倘若防腐層與管道脫離之后，無破損和進(jìn)水情況，不會(huì)發(fā)生腐蝕。反之，出現(xiàn)破口，使腐蝕介質(zhì)進(jìn)入，可能出現(xiàn)保護(hù)電流不能達(dá)到的區(qū)域，形成陰極保護(hù)屏蔽現(xiàn)象。（2）防腐層破裂、穿孔、變形，會(huì)使其遭到直接破壞，進(jìn)一步促成防腐層剝離，在特定環(huán)境下，產(chǎn)生陰極屏蔽。倘若破壞嚴(yán)重，很容易腐蝕管道。土壤應(yīng)力、外力和材料老化都會(huì)對(duì)天然氣防腐層產(chǎn)生影響，使其破裂。穿孔多因施工過程中的外力所致。
4 管道防護(hù)措施
科學(xué)的腐蝕控制及防護(hù)是輸氣管道安全系統(tǒng)工程的重點(diǎn)內(nèi)容，應(yīng)依據(jù)實(shí)際工程背景，優(yōu)選適用性強(qiáng)的腐蝕防護(hù)方式。通常情況下，天然氣長輸管道防護(hù)中，對(duì)防腐絕緣層和陰極保護(hù)進(jìn)行同步應(yīng)用，使防腐系統(tǒng)更具經(jīng)濟(jì)性和可靠性。具體工程實(shí)踐中，效果極佳。
4.1 優(yōu)選防腐涂層
防腐涂層隔離隔離管體金屬基體和土壤環(huán)境，以免輸氣管道與土壤環(huán)境直接接觸。其是輸氣管道防腐的第一道防線，具備物理阻隔作用。而涂層也為陰極保護(hù)提供了優(yōu)質(zhì)電絕緣環(huán)境。（1）附著力好。能夠附著鐵基體，對(duì)濕膜附著力要求很高。（2）抵抗介質(zhì)滲透性好。完成成膜工作之后，確保涂層水、氧和其他腐蝕因子滲透性低，確保其隔絕性、密封性和屏障性好。（3）具備耐蝕性特征，有效抵抗水、酸、堿、鹽、大氣和其他相關(guān)介質(zhì)腐蝕。（4）物理機(jī)械性能好。如果防腐涂層物理機(jī)械性能達(dá)標(biāo)，能夠?qū)嵤┕芫�控制，以免其在土壤中發(fā)生蠕動(dòng)。當(dāng)鋼管出現(xiàn)熱脹冷縮情況時(shí)，其會(huì)移動(dòng)，但不發(fā)生剝離情況。
4.2 陰極保護(hù)
依據(jù)極化電流提供方式，將陰極保護(hù)分為犧牲陽極陰極保護(hù)和外加電流陰極保護(hù)。
（1）犧牲陽極法。選用一種腐蝕電位比被保護(hù)金屬更負(fù)的的金屬或合金與被保護(hù)體共同組成電偶電池，依靠負(fù)電性金屬腐蝕溶解產(chǎn)生的電流，供被保護(hù)金屬陰極計(jì)劃，構(gòu)成保護(hù)。陽極為低電位金屬所在電偶電池，偶接后加速腐蝕，為“犧牲陽極”。 |
