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天然氣長輸管道的防腐與防護(hù)措施

文檔作者：孫鵬然文檔來源：大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月18日
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2013年
第1期
管道技術(shù)-5
Pipeline Technique and
2013
No．1
天然氣長輸管道的防腐與防護(hù)措施
孫鵬然
(大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司，黑龍江大慶163000)
摘要：天然氣輸送管道尤其是長輸管道的防腐保護(hù)效果，直接關(guān)系到天然氣輸送的安全性和可靠
性以及輸送管道的使用壽命。因此，加強(qiáng)對天然氣長輸管道的防腐保護(hù)至關(guān)重要。介紹了天然氣輸送
管道腐蝕的主要影響因素與腐蝕機(jī)理，并且對輸氣管道提出了必要的防腐措施要求，提出了為確保防
腐保護(hù)達(dá)到應(yīng)有的效果，在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行中應(yīng)注意的問題。長輸管道的防腐保護(hù)要從所涉及的主客
觀因素出發(fā)進(jìn)行綜合考慮。
關(guān)鍵詞：輸氣管道；陰極保護(hù)；腐蝕機(jī)理；防腐措施；影響因素
中圖分類號：TE988 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004—9614(2013)01—0050—03
Natural Gas Pipeline Corrosion and Protective Measures
SUN Peng-ran
(Natural Gas Company of Daqing Oil Field Company Ltd．，Daqing 163000 China)
Abstract：Natural gas pipeline，especially long distance pipeline corrosion protection effect，directly concers the safety and
reliability of a gas transport pipeline and its service life．Therefore，the strengthening of natural gas pipelines of anticorrosion pro—
tection is very important．This paper introduces the gas pipeline corrosion arising from the main influential faetors and corrosion
mechanism，and bfings forward the gas transmission pipeline anticorrosion measures of the necessary requirements to ensure the
reached effect of anti-corrosion protection and points out problems that should be noticed in design，construction and operation．
According to the long distance pipeline corrosion protection from the subjective and objective hctors involved，the anticorrosion
technology level must be improved in both aspects，but a perfect system with strict management is needed as well．
Key words：gas transmission pipeline；cathodic protection；corrosion mechanism；anticorrosion measures；influence factors
0 引言
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，以石油、煤炭為主的能源消費(fèi)
結(jié)構(gòu)造成的環(huán)境污染十分嚴(yán)重。天然氣作為一種新
興能源，將在經(jīng)濟(jì)、環(huán)境保護(hù)和社會發(fā)展中發(fā)揮重要
作用¨。2 J。管道輸送是天然氣的主要輸送方式。因此
管道的腐蝕問題是天然氣輸送首要考慮的，管道的腐
蝕已成為重要的經(jīng)濟(jì)問題。目前，將要建設(shè)的天然氣
管道就有104 km以上，各大城市在今后要建設(shè)的各種
供氣、供水、供熱等管道將更多13。J。因此，加強(qiáng)天然
氣管道防腐技術(shù)的研究有著重大意義。
1腐蝕的類型及機(jī)理
腐蝕是金屬在周圍物質(zhì)的化學(xué)、電化學(xué)作用下所引
起的一種破壞K J，按腐蝕反應(yīng)原理可分為以下幾種形式：
(1)化學(xué)腐蝕是土壤、空氣或管道中各種化學(xué)介
質(zhì)與金屬接觸發(fā)生化學(xué)作用而引起的，不發(fā)生化學(xué)能
向電能的轉(zhuǎn)化，腐蝕時(shí)整個(gè)金屬表面流失較均勻，使
管壁變薄。
收稿日期：2012—04—12 收修改稿日期：2012—08—19
(2)電化學(xué)腐蝕是由于電極電位的不同，在金屬
表面形成一種微電池，金屬在電解質(zhì)溶液中因失去電
子而成為離子被溶解，形成陽極，電極電位較高的部
位得到電子，形成陰極，是與電流流動有關(guān)的腐蝕。
(3)生物化學(xué)腐蝕是由細(xì)菌生命活動而引起或加
速金屬破壞的一種腐蝕。
電化學(xué)腐蝕的危害最大，發(fā)生頻率最高，往往使
鋼管表面出現(xiàn)凹穴，甚至穿孔。
1．1管道腐蝕的類型
1．1．1 內(nèi)壁腐蝕
天然氣管道內(nèi)壁腐蝕的主要因素為天然氣中含有
的一定量水∞J，它在管道內(nèi)壁生成一層親水膜，形成了
類似原電池腐蝕的條件，產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕；還有就是天
然氣中含有硫化氫、二氧化碳、氧、硫化物或其他腐蝕性
化合物，它們直接和金屬起作用，引起化學(xué)腐蝕。
1．1．2外壁腐蝕
外壁腐蝕可以在架空或埋地鋼管上發(fā)生，架空管
通常以涂層實(shí)現(xiàn)防腐，而埋地鋼管的化學(xué)腐蝕是全面
腐蝕，在化學(xué)腐蝕的作用下，管壁厚度的減薄是均勻
萬方數(shù)據(jù)
第1期孫鵬然：天然氣長輸管道的防腐與防護(hù)措施51
的，因此從鋼管受到穿孔破壞的角度看，化學(xué)腐蝕的
危害性相對較小。埋地鋼管外壁腐蝕的原因較復(fù)雜，
主要為電化學(xué)腐蝕¨1。
1．2腐蝕機(jī)理
腐蝕是金屬和周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用
而導(dǎo)致的無謂消耗或破壞舊J。金屬被腐蝕是由于電
極電位的不同，金屬發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)時(shí)，電極電位較
低的部位容易失去電子，形成陽極；電極電位較高的
部位得到電子，成為陰極。存在0：和H：0的情況下，
Fe(OII)：生成水合氧化鐵(鐵銹)，它是一種疏松物
質(zhì)，浮在鋼鐵表面，無保護(hù)作用，金屬的陽極化反應(yīng)可
繼續(xù)進(jìn)行。
2管道腐蝕的影響因素
石油天然氣管道的腐蝕發(fā)生在管道內(nèi)部、外部及
接頭部位。油氣管道主要采用埋地、管溝和架空敷
設(shè)一J。后兩者主要用于站場內(nèi)管道敷設(shè)，絕大部分油
氣管道采用的是埋地敷設(shè)方式，對此部分管道的防護(hù)
是非常重要的。
2．1外界條件影響
外界條件應(yīng)包括周圍介質(zhì)的特性及溫度
掣10。1¨：
(1)管道周圍介質(zhì)的腐蝕性影響。介質(zhì)的腐蝕性
強(qiáng)弱與土壤的性質(zhì)及微生物密切相關(guān)，長輸管道涉及
的土壤性質(zhì)比較復(fù)雜，準(zhǔn)確評定其腐蝕性非常困難。
(2)溫度的影響包括環(huán)境溫度和管道運(yùn)行期間產(chǎn)
生的溫度。溫度的升高，腐蝕的速度會大大加快。溫
度的高低與管路敷設(shè)深度有直接的關(guān)系，同時(shí)更受地
域差別的影響。
2．2防腐失效的影響
防腐層失效是地下管道腐蝕的主要原因。腐蝕
的原因是防腐層的完整性遭到破壞，主要由于防腐層
與管道剝離或防腐層破裂、穿孔和變形¨2-14]。
(1)防腐層剝離，即防腐層與管道表面脫離形成
空間。如果剝離的防腐層沒有破口，空間沒有進(jìn)水，
一般不產(chǎn)生腐蝕。若有破口，腐蝕性介質(zhì)進(jìn)入，就可
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，可直接破壞防腐層，
腐蝕介質(zhì)從破口進(jìn)入防腐層，還能進(jìn)一步促成防腐層
剝離，在一定條件下產(chǎn)生陰極屏蔽，破裂嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)
致管道腐蝕。破裂的主要原因?yàn)橥寥缿?yīng)力、外力和材
料老化。穿孔多由施工時(shí)的外力造成。
3管道的防護(hù)措施
有效的腐蝕控制與防護(hù)成為輸氣管道安全系統(tǒng)
工程的重要組成部分，選擇適用的腐蝕防護(hù)方式是管
道防腐的重大課題。實(shí)踐表明：輸氣管道一般采用防
腐絕緣層與陰極保護(hù)結(jié)合的措施，構(gòu)成經(jīng)濟(jì)而可靠的
防腐系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果¨5|。
3．1防腐涂層的選擇
防腐涂層將管體金屬基體與土壤環(huán)境隔離，避免
輸氣管道與土壤環(huán)境直接接觸，是輸氣管道防腐的第
一道防線，發(fā)揮著物理阻隔作用，同時(shí)涂層為陰極保
護(hù)提供了電絕緣條件。需要具備性能有：
(1)有良好的附著力。具有優(yōu)異的鐵基體附著
力，特別要求濕膜附著力良好。
(2)有良好的抵抗介質(zhì)滲透性。成膜后，涂層具
有盡可能低的水和氧及其他腐蝕因子的滲透性，起到
密封、隔絕、屏障的作用。
(3)有良好的耐蝕性，包括耐受大氣、水、酸、堿、
鹽、其他溶劑等介質(zhì)的腐蝕。
(4)具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能，能夠抵御管線在
土壤中的蠕動，隨鋼管熱脹冷縮、移動而不剝離。
3．2陰極保護(hù)
根據(jù)提供極化電流的方法不同，陰極保護(hù)可以分
為犧牲陽極陰極保護(hù)和外加電流陰極保護(hù)兩種。
3．2．1犧牲陽極法
犧牲陽極法是用一種腐蝕電位比被保護(hù)金屬腐
蝕電位更負(fù)的金屬或合金與被保護(hù)體組成電偶電池，
依靠負(fù)電性金屬不斷腐蝕溶解產(chǎn)生的電流供被保護(hù)
金屬陰極極化而構(gòu)成保護(hù)的方法，由于低電位金屬所
在電偶電池中作為陽極，偶接后其自身腐蝕速度增
加，故被稱作“犧牲陽極”。
3．2．2外加電流陰極保護(hù)
外加電流陰極保護(hù)是利用外部直流電源直接向
被保護(hù)金屬通以陰極電流，使之陰極極化，實(shí)現(xiàn)被保
護(hù)體進(jìn)入免蝕區(qū)而受到保護(hù)的方法，由輔助陽極、參
比電極、直流電源和相關(guān)的連接電纜組成。
犧牲陽極法和外加電流陰極保護(hù)法各有優(yōu)缺點(diǎn)，
有其各自的應(yīng)用范圍，應(yīng)根據(jù)供電條件、介質(zhì)電阻率、
所需保護(hù)電流的大小、運(yùn)行過程中工藝條件變化情
況、壽命要求、結(jié)構(gòu)形狀等決定，通常情況下，對有電
源、介質(zhì)電阻率大、所需保護(hù)電流大、條件變化大、使
用壽命長的大系統(tǒng)，應(yīng)選用外加電流陰極保護(hù)，反之
宜選用犧牲陽極保護(hù)。因此，長輸天然氣管道適宜用
外加電流陰極保護(hù)。
3．3并聯(lián)防護(hù)
犧牲陽極法和外加電流陰極保護(hù)法必須進(jìn)行并
聯(lián)防護(hù)，才能取得良好的效果，主要原因：
萬方數(shù)據(jù)
52 Pipeline Technique and Equipment
(1)管道與外界的電絕緣是實(shí)施陰極保護(hù)系統(tǒng)的
先決條件，涂層降低了陰極保護(hù)所需的電流，而且提
高了電流分散能力；
(2)管道防腐層破損點(diǎn)不可避免，如不實(shí)施陰極
保護(hù)，那么腐蝕穿孔是必然的，陰極保護(hù)防止涂層孔
隙和損傷處外露金屬發(fā)生腐蝕；
(3)防腐涂層是對埋地管道外壁的全面保護(hù)，主
要是針對均勻腐蝕而言，陰極保護(hù)則主要以點(diǎn)保護(hù)為
主，針對防腐涂層的破損處；
(4)涂層破損位置具有不確定性，給防腐涂層及
時(shí)準(zhǔn)確修補(bǔ)工作帶來困難，將整條管道都置于陰極保
護(hù)的保護(hù)范圍內(nèi)，采用防腐涂層和陰極保護(hù)的雙重保
護(hù)措施，實(shí)現(xiàn)長期、有效的管道保護(hù)。
4結(jié)束語
管道防腐蝕技術(shù)是保證管道運(yùn)輸正常進(jìn)行的重
要措施。因此，必須加強(qiáng)用于外防腐涂層和內(nèi)涂層的
新材料開發(fā)，以及新設(shè)備、新技術(shù)的研究，以滿足天然
氣管道建設(shè)的要求。及時(shí)總結(jié)管道防腐技術(shù)的應(yīng)用
狀況，對于掌握國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)，指導(dǎo)實(shí)際應(yīng)用有著
重要的意義。
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(5)：42—44．
作者簡介：孫鵬然(1987一)，大學(xué)本科，研究方向?yàn)楣艿拦に嚺c
運(yùn)營。
(上接第37頁)
表1外腐蝕缺陷修復(fù)方法匯總
由于工藝暫不具備停輸條件，搶修人員采取先應(yīng)
急臨時(shí)修復(fù)，再斷管換管的方案進(jìn)行修復(fù)。其中，臨
時(shí)應(yīng)急修復(fù)措施采用改良針孔式堵漏夾具，外加鏈
卡，夾具內(nèi)壁加裝耐油耐壓橡膠，以緩沖金屬箍板對
強(qiáng)腐蝕管壁的壓力，避免修復(fù)過程中管體的二次損
傷，修復(fù)過程中設(shè)備操作靈活，在短時(shí)間內(nèi)完成漏點(diǎn)
堵漏處理。
6結(jié)束語
目前，管道行業(yè)正處于發(fā)展期，管道腐蝕已經(jīng)成
為造成管道缺陷或泄漏的重大原因之一，根據(jù)不同的
外腐蝕缺陷類型，結(jié)合現(xiàn)場條件，可采取相應(yīng)不同的
修復(fù)方法對缺陷進(jìn)行及時(shí)修復(fù)，避免更大的經(jīng)濟(jì)損
失。
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[EB／OL]．[2011—03—22]．hnp：／／wenku．baidu．corn／
view／d5cbd0294b73f242336c5flxl．html．
作者簡介：余國健(1982一)，工程師，從事管道維搶修技術(shù)管理
工作。

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