天然气长输管道的腐蚀与防护措施.pdf

化工能源化 工 设 计 通 讯Chemical EnergyChemical Engineering Design Communications148 第49卷第7期2023年7月我国正在向可持续发展道路迈进，而能源消耗不断增加。为有效改善能源消耗引起的环境污染问题，国家正逐步降低石油、煤炭等污染环境燃料的应用，这就导致对天然气需求量日益剧增，同时也能真正减少对环境的污染。而天然气的应用主要依靠运输管道，因此这就需要提高对天然气长输管道注重力度，找出导致其出现腐蚀的根本原因，并提出具有针对性的解决措施及防护措施，从而使天然气长输管道能够安全稳定运行。1 天然气长输管道预防腐蚀工作的意义天然气作为一种安全系数较高的燃气，其不含一氧化碳，价格较低且在使用过程不易对环境造成污染，因此得到广泛使用，截至2021年使用群体已达到4.54亿人，具体如图1所示。按照住建部数据统计显示，我国天然气供应量日益增加，到2021年供应量已超过1 991亿 m3，且还在不断扩大，具体如图2所示。而在天然气如此大的需求量下，其长输管道防腐工作得到社会大众高度重视，天然气长输管道通常是在高空敷设或埋在地下，很容易受到气候、环境等多方面影响产生腐蚀问题。倘若天然气管道长期受到腐蚀，将加大管道泄漏风险，一方面将引起大气污染，另一方面还会引发火灾、爆炸等安全事故，严重威胁人们生命财产安全。为确保天然气长输管道安全高质量运行，防止燃气运输时产生管道破裂、燃气泄漏等问题，必须加大对长输管道防腐工作的重视程度，并将其落实到位，确保人们生命财产安全，推动社会稳定良好发展。20152016201720182019年份/年人数需求量2.865432103.093.393.693.94.214.5420202021图1 天然气使用人口（单位：亿人）20152016201720182019供给量1 0412 5002 0001 5001 00050001 2641 1721 4441 6091 8091 99120202021年份/年供应量图2 天然气供给数量（单位：亿m3）2 引起天然气长输管道腐蚀的因素2.1 天然气介质因素天然气介质中包含游离水和酸性物质，这部分因素是导致长输管道内部发生腐蚀的重要原因。其中酸性物质就是指二氧化碳和硫化氢。在运输介质环节，伴随介质温度逐渐下降，介质中水含量将不断析出，介质将与游离水一同运动，最终在长输管道低洼处汇摘要：因天然气长输管道长时间被架空敷设及埋在地下，因此会遭到环境及气候影响，极易产生管道腐蚀情况。一旦天然气管道出现腐蚀问题，就会导致气体泄漏，甚至会引发火灾造成严重经济财产损失。同时，天然气管道若因腐蚀引起爆炸，其后果极为严重，会将直接威胁人身财产安全，且对周围环境产生不良影响。因此，对天然气长输管道的腐蚀与防护措施进行探讨，以延长其使用寿命，同时确保其安全稳定使用。关键词：天然气；长输管道；腐蚀；防护措施中图分类号：TE988.2文献标志码：B文章编号：10036490（2023）07014803 Corrosion and Protection Measures of Natural Gas Long Distance PipelineGuo An-naAbstract:Due to long-term aerial laying and underground burial of natural gas pipelines,they are susceptible to environmental and climatic impacts,which can easily lead to pipeline corrosion.Once corrosion problems occur in naturalgaspipelines,itcanleadtogasleakageandevenleadtoseriouseconomicandpropertylossescausedbyfires.At the same time,if natural gas pipelines explode due to corrosion,the consequences are extremely serious,which will directlythreatenpersonalandpropertysafetyandhaveadverseeffectsonthesurroundingenvironment.Thisarticlewill explore the corrosion and protective measures of natural gas long-distance pipelines,in order to gradually extend their service life and ensure their safe and stable use.Keywords:natural gas;long distance pipeline;corrosion;protective measure天然气长输管道的腐蚀与防护措施郭安娜（山东省天然气管道有限责任公司，山东济南 250000）收稿日期：20230410作者简介：郭安娜（1990），女，山东潍坊人，工程师，主要从事天然气长输管道的管理工作。化工能源化 工 设 计 通 讯Chemical EnergyChemical Engineering Design Communications 149第49卷第7期2023年7月集，二氧化碳遇水相溶后，生成的物质将对管道金属形成腐蚀。并且这些物质多为弱性酸，借助将强酸与弱酸展开比较可以得出，强酸在腐蚀金属环节中，形成的腐蚀产物膜相对致密，能够对长输管道金属形成保护作用。然而针对弱酸来讲，即便也可形成腐蚀产物膜，但其密度较小，没有办法真正做到保护天然气长输管道金属，因此能够得出弱酸会对长输管道金属形成腐蚀。针对硫化氢而言，天然气介质中包含的硫化氢具有较大毒性，产生的腐蚀主要包括两大类型。硫化氢与游离水相溶后将对管道形成化学腐蚀，且此行为有着协同性，会使金属腐蚀速度明显提升；硫化氢直接影响着管道焊接部位产生氢脆，导致管道金属强度大幅下降。此外，在运输介质环节中，天然气长输管道起始部位温度较高，化学反应的形成与温度有着密切关系，在温度不断升高作用下，化学反应产生速度也将随之提高，从而导致管道起始位置腐蚀速度将明显提升1。2.2 土壤中化学因素天然气长输管道大多数埋在地下，而土壤中包含众多化学物质，即便我国大部分管道外层均敷设防腐层，然而因防腐层极易被破坏，当长输天然气管道金属和诸多化学物质直接接触，必然会致使外壁腐蚀速度提升。再加上我国部分管道防腐层敷设质量较差，在管道经过长期运行后，防腐层和管道间将逐渐脱离，使得土壤中水及各种化学元素直接与管道本体接触，这同样是长输天然气管道极易产生腐蚀的重要因素。土壤中涵盖的化学元素含量相对复杂，且就各类型区域来讲，化学元素种类及含量也有着较为明显的差异，导致我国各区域长输天然气管道运输遇到的土壤腐蚀问题具有一定差别，确保防腐层品质是避免发生长输管道外腐蚀现象的行之有效措施2。2.3 电化学因素因我国天然气管道运输需要经过的区域较多，在某些管段部位处，无法避免需同电气化设施接触，电气化设施在应用环节将形成众多杂散电流，这部分电流将不断朝着地层方向移动，按照天然气管道设计相应要求，管道与天然气设备必须具有一定距离，然而倘若电气设备形成的杂散电流含量及密度较大，再加上管道金属对杂散电流有着吸引力，致使诸多杂散电流在管道金属部位处汇聚，从而导致管道产生极为严重的电化学腐蚀现象。针对长输天然气管道来讲，不同区域土壤电位有着一定差异，这就使得管道各部位极易产生原电池，最终致使管道形成严重电化学腐蚀问题。将电化学腐蚀与化学腐蚀速度展开比较能够得出，前者相对较快，因此此种腐蚀行为对管道有着较大危害性。2.4 生物因素天然气长输管道生物腐蚀因素通常包含两个方面：因地层中存在诸多微生物，在针对介质实施处理环节中，未曾对微生物展开处理，使得诸多微生物和介质共同融入长输管道中，最终使得管道中形成微生物腐蚀现象。土壤中存在一定含量微生物，其大多数以硫酸盐还原菌方式呈现，在微生物活动环节中，一方面会损坏长输管道防腐层，另一方面还将形成诸多酸性物质，其会对管道金属造成严重化学腐蚀。3 天然气长输管道的腐蚀防护措施3.1 加强原材料耐腐蚀性加强天然气长输管道原材料耐腐蚀性，是避免产生腐蚀问题的关键方法。通过对我国管道金属材料实施调研能够得出，因我国大部分管道较早建设完成，由于当时材料技术等的限制，致使金属材料耐腐蚀性较弱。近些年，在社会迅猛发展及不断推动下，科学技术明显加强，逐步涌现诸多耐腐蚀金属材料，这部分材料的产生对加强管道运行安全性及稳定性极为关键。就我国新建天然气长输管道来讲，在管道设计环节，必须针对长输管道可能产生的腐蚀问题展开整体分析及研究，倘若管道可能出现较为严重的腐蚀行为，就应使用具有极强耐腐蚀性的原材料，对天然气长输管道实施全方位保护。而对于已经建设完成的管道来讲，应定期展开科学检测，按照其缺陷分布真实状态，对管道实施整体的安全评测，倘若管道有着较高运行安全性，只需对缺陷部位加强即可，一旦发现管道运行安全系数较低，就必须更换腐蚀严重部位，在更换环节中应选择极强耐腐蚀性的材料3。3.2 缓蚀剂防腐缓蚀剂保护就是对长输天然气管道内腐蚀现象做出的化学保护措施，此方式较多应用在油气田集输管道中，在日常生活中缓蚀剂种类较多，各种缓蚀剂性能机理有着一定差异。通常条件下，按照管道内部腐蚀介质种类的区别，科学恰当地选择缓蚀剂种类，针对各种缓蚀剂，企业应借助实验充分掌握各类型缓蚀剂真实效果，使用效果最强的缓蚀剂。同时对缓蚀剂用量也应展开科学计算，对此企业应按照天然气长输管道输送介质真实状态，通过计算明确缓蚀剂最终使用剂量，一方面可使缓蚀剂充分展现出最佳效果，另一方面也可避免发生缓蚀剂浪费情况，进一步保证企业真实经济效益。3.3 涂层防腐涂层保护是一种物理保护行为，其最终目的是将管道金属和腐蚀性物质分离，使管道金属与腐蚀性物质不直接接触，促使金属腐蚀速度明显下降。在针对长输管道实施涂层保护环节中：应科学恰当选择涂层原材料，现阶段市场上涂层材料种类较多，同时大量高品质涂层材料不断涌现，针对各种类型涂层材料来讲，其实际性能有着明显差距。基于此，工作人员应对市场上常见涂层材料实施整体比较分析，掌握各化工能源化 工 设 计 通 讯Chemical EnergyChemical Engineering Design Communications150 第49卷第7期2023年7月材料质量，有利于对其展开恰当选择。在进行涂层施工环节，必须严格遵循国家相关规定和施工要求实施，在正式施工前还应全面清理管道外壁，以免外壁中含有水分及其他杂质对涂层黏性形成不良影响。施工完成后，需对其实施全方位检查，在确保整体环节不存在问题后，才可进行管道下沟作业及管沟回填工作。长输管道在经过一段时间使用后，会受到第三方施工和植物生长等多种因素的干扰，防腐层可能遭到损坏，对此企业应定期聘请专业人员针对管道防腐层实施整体检测，及时找出防腐层受损位置并实施修补，以免因防腐层受损产生管道严重腐蚀现象4。3.4 阴极保护电化学腐蚀对长输管道本体具有较为严重的危害性，导致管道电化学腐蚀产生的因素较多，仅依靠物理保护措施很难真正处理电化学腐蚀问题。基于此，应从电化学视角出发，针对管道进行相应保护措施。当天然气长输管道投产运行后，必须定时对管道沿线情况展开调查，掌握各区域土壤电位和杂散电流分布状况，倘若发现部分区域杂散电流密度较大时，就需要在这些区域安放排流桩，使杂散电流融入地层中，避免其在天然气长输管道金属部位汇聚。应积极融入阴极保护方法，阴极保护是一种较为常见的电化学保护方式，此种类方法已在我国部分管道中得到应用并取得成功。从应用原理视角入手，阴极保护一方面能够避免形成较为严重的电化学腐蚀现象；另一方面还可防止产生化学腐蚀现象，在管道距离相对较短的条件下，融入外加电流阴极保护方法，在管道相距较长的条件下，使用牺牲阴极的保护方法，在阴极保护设备应用一段时间之后，因各种因素综合影响下，保护电位将有失效的可能，基于此，相关工作者应定时对阴极保护装置实施整体检测，一旦查出保护电位及电流出现不合理现象，就应及时对设施参数展开科学调整，使此种保护方法充分展现出其应有作用。3.5 日常管理防腐天然气长输管道防腐蚀工作是一个漫长且复杂的过程，在实际管理中，相关工作者应加大对管道故障进行科学管控，落实好管道腐蚀及预防管理工作。一方面，要做好长输管道防腐工作，严格记录其相关数据信息和运行情况，并将各种异常现象登记在册，有利于第一时间实施防腐处理，并对管道进行定时检查，重点查看其内部压力及容器压力等，以免管道在运行过程中形成安全问题；另一方面，需拟定相应管理制度，要求相关工作者严格遵守。在进行管道防腐工作过程中，应根据天然气公司真实情况和相关制度规范落实好日常管理，整体抑制管道腐蚀现象的产生。并加大对相关工作者培训力度，加强其安全意识，使天然气长输管道防腐工作高效进行。4 结束语天然气长输管道由于各种原因综合影响，极易产生管道腐蚀现象，一方面将导致其使用寿命逐渐缩短，另一方面还会引起天然气泄漏问题。倘若因天然气泄漏引起火灾、爆炸等安全事故，将对人们生命财产安全造成重大影响，同时还会对周围环境形成污染。因此，需要对天然气长输管道实施防腐保护措施，逐步更新及健全防腐保护计划，进一步为天然气管道安全正常使用提供强有力保障。参考文献1 韩菲杨,林聿明,石峰.天然气长输管道内腐蚀原因分析及控制措施 J.中国石油和化工标准与质量,2021,41(13):5-6.2 乔勇.天然气长输管道腐蚀因素、缺陷检测技术及防护措施探讨 J.云南化工,2021,48(6):120-122.3 何朝辉.天然气长输管道防腐防护措施 J.化工管理,2020(30):191-192.4 杨力.天然气长输管道腐蚀的危害性及防护策略 J.当代化工研究,2020(11):90-91.（上接第80页）?图2 硝酸钾晶体颗粒度及分布曲线图3 结论综上所述，硝酸钾晶体颗粒度及分布影响因素复杂且多种，交叉影响、共同作用于某个或整个生产阶段，且影响规律、程度、范围又不一样，但通过颗粒度及分布间接影响到硝酸钾结块。参考文献1 天津大学物理化学教研室编.李松林,周亚平,刘俊吉修订.物理化学（第五版上、下册）M 北京:高等教育出版社,2009.2 王萍,李国昌.结晶学教程(第三版)M.北京:国防工业出版社,2008.3 周爱月,李士雨.化工数学(第三版)M.北京:化学工业出版社,2011.