天然气输送管道的腐蚀与保护

2022-09-12

能源是人类社会生存发展的必需品, 尤其是随着近代工业发展进步, 对能源的形式、种类和应用手段提出了更多的要求。

就中国社会而言, 随着经济发展和人民生活水平低提高, 能源利用的多样性也十分迫切。以城市居民生活为例, 以往大多采用煤炭为主要燃料, 而煤炭能源的利用过程既不方便, 又会产生大量的污染, 很显然无法满足现代化成功是的需要;天然气作为一种清洁、高效而廉洁的能源, 逐渐走进了居民生活, 并成为主要的能源供应方式。

截至2014年, 我国的天然气管道铺设总长度达到了6.2万公里, 这一数字将会随着社会经济发展继续增长;随着天然气输送管道的日渐增长, 不同时期建设的管道设备也出现了多种问题, 其中由于自然环境和人为因素的关系, 天然气管道的腐蚀破坏形成了恶劣的影响, 亟待解决。

1 天然气管道被腐蚀的因素

天然气管道大部分为钢铁材质, 也包括一部分特殊塑料材质, 由于天然气的成分中本身就具有一些腐蚀性成分, 因此防腐蚀的工作不仅要从外部展开, 更重要的是做好内部的防范工作。以下针对产生腐蚀性现象的因素进行简单分析:

1.1 固体腐蚀

固体腐蚀主要是针对管道掩埋部分而言的, 一般来说, 泥土、砂石、岩层的等固相成分中含有的大量复杂元素, 在覆盖管道的时候发生紧密接触, 增强了腐蚀性作用;例如, 固体成分包含的氧化铁成分, 对腐蚀管道发挥了催化剂的作用。

1.2 水体腐蚀

水体腐蚀的范围很广泛, 并不是指整个管道完全浸泡在水中的情况, 一般来说是针对水分子中的离子发生作用的。例如, 水分子中的离子长时间与管道接触, 容易发生电荷转移, 与钢铁成分在表面形成氧化还原反应。水体腐蚀作用一旦发生, 其腐蚀速度就会越来越快, 在维护方面也十分困难。

1.3 气体腐蚀

气体腐蚀也称之为“大气腐蚀”, 由于大部分管道是暴露在大气环境中的, 因此不可避免地在发生电解反应。尤其在潮湿或者酸雨性质的环境中, 腐蚀反应发生的频率更高。

1.4 离子腐蚀

离子反应主要在管道材质中进行, 金属元素的化学性质比较活跃, 很容易和液相中的离子发生置换。而针对于长距离天然气输送管道的材质构建, 为了更加坚固, 往往会加入一些合金成分, 这反而对防腐蚀作用更加的不利。因此在当前的天然气管材制造中, 倾向于单项合金, 材质的纯度越高, 抵抗腐蚀性的效果就越好。同样, 锻造工艺也是影响金属发生离子反应的主要因素, 金属成分空袭大、不规律、粗糙等, 都会加速腐蚀速度。

1.5 细菌腐蚀

细菌腐蚀的影响并不大, 主要是指土壤、空气、水源中的氧化细菌、还原细菌等。

2 天然气管道防腐蚀的措施

针对多种多样的腐蚀影响因素, 为了将天然气管道的腐蚀性危害降到最低, 需要采取一定的防腐蚀措施。目前具有针对性的工作主要有三种:

2.1 隔绝阻断

天然气管道发生腐蚀性作用, 很大一定程度上是由于产生腐蚀性作用的成分接触造成的, 无论是固体、液体或是气体, 采取隔绝阻断的方式可以有效降低腐蚀性。

常规的手段如采用隔绝层的方法。现有的天然气管道内部一般都会铺设内衬材质, 从早期的橡胶材质到四氟材质, 以及现在的高分子树脂材料等, 都是对管道内部发挥阻断隔绝的方法。而管道外部的隔绝阻挡方法, 主要通过油漆或防腐涂层实现, 将涂料覆盖在外侧形成隔绝层, 腐蚀性元素无法和管道直接接触。

2.2 电化学保护

电化学保护是针对于天然气管道材质本身的一种防腐蚀保护措施, 其原理在于, 管道中的金属腐蚀性表现为, 阴极会被腐蚀而阳极不会受到腐蚀, 因此可以利用外部施加电流的方式保护管道表面。这种保护措施与环境因素的管理度很大, 干燥环境和潮湿环境的保护电位也是截然不同的, 通常为-850毫安。

2.3 金属材质防护

针对于天然气管道的保护, 最本质的解决方案是增强管道材质本身的防腐蚀性。由于天然气管道铺设要面临的复杂环境, 普通的材质管道是无法满足强度和硬度要求的, 这也是大面积使用钢材质的原因。根据现有的技术, 发现可以通过对钢铁材质的一些特殊处理或者添加防腐蚀性合金, 用来提高自身的抗腐蚀性, 同时延缓金属材质的老化。例如, 最常用的是在材质中加入镍合金。

3 结语

天然气能源的在未来我国的经济建设和社会生活中发挥着越来越重要的作用, 增强天然气输送管道安全的建设, 不仅有助于提高能源的利用率, 同时能源安全和环境保护等诸多问题。根据现有的趋势发展, 一方面要加强维护手段、提高现有管道使用周期, 另一方面要积极寻求新兴技术材料的开发应用, 完善天然气管道防腐蚀的系统性开发。

摘要：天然气是我国社会发展和经济建设中的重要能源, 由于其呈现出气体状态及化学物理特性, 运输方式受到了很大的约束, 当前, 就世界范围内来说, 管道运输是最常见、最主要的方式;相应地, 天然气管道在长距离运输过程中, 一旦出现腐蚀情况, 极容易造成管道内天然气的泄漏, 造成资源浪费、环境污染等现象, 甚至会造成天然气爆炸, 危机人民群众的人身财产安全。因此, 本文提出了天然气管道防腐蚀的重要性, 同时对管道运输可能出现的腐蚀情况进行原因分析, 提出相应地解决策略。

关键词：天然气管道,输送管线,管道腐蚀,防腐措施