论文部分内容阅读
摘 要：天然气长输钢质管道具有强度高、管径大、输送量大等特点。对比其他材质的管道，它能有效的节省地面空间，同时能够提高天然气运输的安全性。在使用过程中，钢制管道会受到诸多因素的影响，如土壤腐蚀、细菌腐蚀、杂散电流腐蚀，可能会导致管道强度不足、介质泄漏等危险事故发生，因此管道的防腐工作在现如今得到了越来越多的重视。
关键词：管道腐蚀;防腐措施;防腐涂层;阴极保护
通过分析了天然气场站地面管道产生腐蚀现象的原因，并对化学腐蚀和电化学腐蚀的特点进行了分析。对地面管道防腐措施进行了研究，并对管道防腐措施的方式方法进行了详细介绍;对管材出厂防腐措施和法兰处腐蚀特点和原因进行了总结，并给出了防护方法;分别对三种阴极保护方法的特点和原理进行了探究。最后推荐了天然气场站地面管道防腐控制的主要方法。
1.天然气场站地面管道腐蚀原因分析
天然气场站地面管道产生锈蚀的原因有化学腐蚀和电化学腐蚀两种。天然气中间管理场站的管道多为钢质结构，当管道长时间暴露在自然空气中，就会与空气中的氧气、二氧化硫等活跃性气体发生化学反应，在管道表面上就会生产氧化物、硫化物等，它们的特点是中间无电流产生，腐蚀后的产物集中在化学反应的表面区域。电化学腐蚀是指金属与电解液发生直接接触，二者有氧化还原反应存在，形成管道的腐蚀，它们的特点是在反应过程中存有电流，腐蚀中有阴阳两极之分，钢制管道常作为阳极被腐蚀。
2.管道防腐蚀措施
2.1地面管道管材出厂防腐
管材的出厂防腐，主要是采用喷涂内涂层的方式，缓解管道在使用过程中发生的介质腐蚀和管道在施工存放阶段的老化腐蚀。对于成品天然气，虽然在外输前进行了脱腐蚀介质处理，但是在长输过程中仍然会造成管道的内腐蚀，采用内涂层，可有效防止介质内腐蚀性物质与管道内壁直接接触，从而达到防腐的效果。具有内涂层的钢管具备长时间存放条件，其表面光滑程度可保持在一定的范围内，保证管道的使用特性。
2.2外涂层防腐
涂层防腐经济便捷，防腐效果良好，是管道防腐最为常用的方法。该方法还具有部分绝缘性能、耐剥离强度，可以适用于高温、高压和酸碱环境的稳定性以及便于修补的性能。常用的涂层防腐有以下几种：
（1）煤焦油瓷漆防腐涂层。该种涂层防腐效果较好，吸水率低，耐击穿电压强度高，抗细菌腐蚀，成本低廉，对露天的天然气管道有较好的保护效果。但是它的涂层物理性能较差，且对温度要求很高，并且在施工时略有毒性。
（2）PE双层防腐。PE双层防腐涂层具有绝缘、绝水、耐高温等诸多优势，在天然气管道防腐涂层领域也有广泛应用。但是由于这种涂层接触紫外线照射容易老化，导致涂层剥落，丧失防腐性能，因此不适用于户外使用。
（3）PE三层防腐。该涂层是利用环氧粉末对管道起到的保护作用，与PE双层防腐相比，效果更佳明显。但这种方法对喷涂工艺和控制要求较高，容易出现质量缺陷，主要表现是附着力差、厚度薄、容易出现孔隙和气泡，且防腐层相对脆弱，如若破损会造成裸露管道成为电池源，加速管材的腐蚀现象。
2.3法兰处防腐
天然气管道法兰结构特殊，容易发生腐蚀，并且管道法兰处间隙狭小，除锈困难，难以进行彻底有效的防腐。鉴于法兰处空间狭小，空气中的灰尘、盐分等容易在此处堆积，形成腐蚀的诱发因素，不同材质的法兰面连接在一起，或者选用与法兰材质不同的金属垫片，容易发生电偶腐蚀。法兰处的防腐处理主要有：
（1）设计合理法兰结构，尽量避免杂质在窄缝处堆积，设置流通空间及杂物分流导槽，保证法兰间隙的清洁。
（2）避免两接触法兰面为不同金属材质，以防止其形成不同电位差的电偶腐蚀。
（3）法兰垫片尽可能选用橡胶等非金属材质，减少电偶腐蚀的发生。有阳极保护时，应使用法兰跨接。
（4）使用防腐性能良好的防腐材料将法兰间隙进行彻底填充包覆，隔绝腐蚀源接触法兰间隙内表面及垫片。
2.4加设防腐装置
为获得更好的防腐效果，各种防腐装置和方法也被发明创新，并应用于管道防腐工作上。如：架空管道防腐装置，可使天然气管道在真空环境中工作，从而使管道隔绝了外界的腐蚀介质和氧气，达到防腐的目的。管道防腐装置，使用防腐蚀层、保温层、保护火层、防辐射层、外防腐蚀层、垫层等组合装置套至管道表面对管道进行防腐保护。
2.5阴极保护
（1）牺牲阳极法。天然气场站地面管道根据使用的钢材性质，选择比需要保护的管道和电位更低的金属或合金共同置于电解质中，建立牺牲阳极区域，因为牺牲阳极区域电位更低，在溶液中比被保护的天然气管道率先被溶解，从而保护了场站内的天然气管道，防止被腐蚀。
（2）强制电流法。使用阴极保护装置，对天然气地面管道加载强制电流，使天然气场站内的管道变为阴极，起到和牺牲阳极保护法相同的保护效果。强制电流法可提供较大的保护电流，具有保护范围大、电流与电压调节方便、应用区域广，它可适用于露天场站天然气管道。但是此方法要控制好恒电位仪的电位输出。倘若电位较高容易造成管道加载电流过大，会造成管内天然气发生电解反应，析解出氢气，增加管道运行的不安全因素。若电位过小会造成管道保护不全面，未被保护的管道容易造成区域腐蚀，甚至会产生加快腐蚀的现象。
（3）排流保护法。部分天然气场站的管道会存有其他杂散电流干扰从而造成管道腐蚀。针对于此可使用排流保护法对管道进行防腐蚀保护。直接排流法需要外接一个直流电源，稳定的电流可以保护场站天然气管道，排除其他干扰电流。但是如果使用不当，会导致杂散电流变大，形成更大干扰，造成更大危害;极性排流法是利用二极管的单向通过性，排除杂乱电流的流通，从而达到保护管道防止杂散电流腐蚀的作用。与上述两种方式不同，强制排流法可在排流期间以外对金属起到保护作用，利用恒定的整流器产生电流，从而达到保护管道的作用。
3.结论与认识
天然气场站地面管道防腐工作关系运输效果、生产安全，在保证安全经济的条件下应予以足够重视。综上所述采用涂层防腐经济实惠，效果良好，應用最为广泛，但日晒高温等条件容易导致涂层剥落;阴极保护对天然气场站地面管道保护效果较好，在现场得到广泛应用;管道法兰因结构特殊，且在管道连接中起着重要作用，在防腐工作中应予以足够重视。此外，越来越多的防腐设备被研发和生产出来，并且对管道防腐效果良好。本文对造成天然气管道腐蚀的原因进行了介绍，并对现如今管道腐蚀的治理方法及其防腐效果进行了汇总讨论，推荐了天然气场站地面管道防腐控制的主要方法。
参考文献：
[1]吴进超;陈亮;马振华;刘廷;邓毅;叶丰;朱海明;;新疆库车末站阴极保护系统优化研究[J];重庆科技学院学报（自然科学版）;2010年05期
[2]齐建涛;白杨;李焰;;基于边界元方法的石脑油储罐水相区阴极保护电场的数值模拟和仿真[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年
[3]吴国松;汪爱英;徐采云;孙丽丽;代伟;姚寿山;;镁合金表面气相沉积金属薄膜的制备与腐蚀性能研究[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集（二）[C];2008年
[4]韩霞;杨勇;张建;祝威;史足华;;广利油田高盐水井腐蚀成因分析及对策[A];山东石油学会石油天然气注水及水处理技术中心站油田注水及水处理技术研讨会论文集[C];2008年
关键词：管道腐蚀;防腐措施;防腐涂层;阴极保护
通过分析了天然气场站地面管道产生腐蚀现象的原因，并对化学腐蚀和电化学腐蚀的特点进行了分析。对地面管道防腐措施进行了研究，并对管道防腐措施的方式方法进行了详细介绍;对管材出厂防腐措施和法兰处腐蚀特点和原因进行了总结，并给出了防护方法;分别对三种阴极保护方法的特点和原理进行了探究。最后推荐了天然气场站地面管道防腐控制的主要方法。
1.天然气场站地面管道腐蚀原因分析
天然气场站地面管道产生锈蚀的原因有化学腐蚀和电化学腐蚀两种。天然气中间管理场站的管道多为钢质结构，当管道长时间暴露在自然空气中，就会与空气中的氧气、二氧化硫等活跃性气体发生化学反应，在管道表面上就会生产氧化物、硫化物等，它们的特点是中间无电流产生，腐蚀后的产物集中在化学反应的表面区域。电化学腐蚀是指金属与电解液发生直接接触，二者有氧化还原反应存在，形成管道的腐蚀，它们的特点是在反应过程中存有电流，腐蚀中有阴阳两极之分，钢制管道常作为阳极被腐蚀。
2.管道防腐蚀措施
2.1地面管道管材出厂防腐
管材的出厂防腐，主要是采用喷涂内涂层的方式，缓解管道在使用过程中发生的介质腐蚀和管道在施工存放阶段的老化腐蚀。对于成品天然气，虽然在外输前进行了脱腐蚀介质处理，但是在长输过程中仍然会造成管道的内腐蚀，采用内涂层，可有效防止介质内腐蚀性物质与管道内壁直接接触，从而达到防腐的效果。具有内涂层的钢管具备长时间存放条件，其表面光滑程度可保持在一定的范围内，保证管道的使用特性。
2.2外涂层防腐
涂层防腐经济便捷，防腐效果良好，是管道防腐最为常用的方法。该方法还具有部分绝缘性能、耐剥离强度，可以适用于高温、高压和酸碱环境的稳定性以及便于修补的性能。常用的涂层防腐有以下几种：
（1）煤焦油瓷漆防腐涂层。该种涂层防腐效果较好，吸水率低，耐击穿电压强度高，抗细菌腐蚀，成本低廉，对露天的天然气管道有较好的保护效果。但是它的涂层物理性能较差，且对温度要求很高，并且在施工时略有毒性。
（2）PE双层防腐。PE双层防腐涂层具有绝缘、绝水、耐高温等诸多优势，在天然气管道防腐涂层领域也有广泛应用。但是由于这种涂层接触紫外线照射容易老化，导致涂层剥落，丧失防腐性能，因此不适用于户外使用。
（3）PE三层防腐。该涂层是利用环氧粉末对管道起到的保护作用，与PE双层防腐相比，效果更佳明显。但这种方法对喷涂工艺和控制要求较高，容易出现质量缺陷，主要表现是附着力差、厚度薄、容易出现孔隙和气泡，且防腐层相对脆弱，如若破损会造成裸露管道成为电池源，加速管材的腐蚀现象。
2.3法兰处防腐
天然气管道法兰结构特殊，容易发生腐蚀，并且管道法兰处间隙狭小，除锈困难，难以进行彻底有效的防腐。鉴于法兰处空间狭小，空气中的灰尘、盐分等容易在此处堆积，形成腐蚀的诱发因素，不同材质的法兰面连接在一起，或者选用与法兰材质不同的金属垫片，容易发生电偶腐蚀。法兰处的防腐处理主要有：
（1）设计合理法兰结构，尽量避免杂质在窄缝处堆积，设置流通空间及杂物分流导槽，保证法兰间隙的清洁。
（2）避免两接触法兰面为不同金属材质，以防止其形成不同电位差的电偶腐蚀。
（3）法兰垫片尽可能选用橡胶等非金属材质，减少电偶腐蚀的发生。有阳极保护时，应使用法兰跨接。
（4）使用防腐性能良好的防腐材料将法兰间隙进行彻底填充包覆，隔绝腐蚀源接触法兰间隙内表面及垫片。
2.4加设防腐装置
为获得更好的防腐效果，各种防腐装置和方法也被发明创新，并应用于管道防腐工作上。如：架空管道防腐装置，可使天然气管道在真空环境中工作，从而使管道隔绝了外界的腐蚀介质和氧气，达到防腐的目的。管道防腐装置，使用防腐蚀层、保温层、保护火层、防辐射层、外防腐蚀层、垫层等组合装置套至管道表面对管道进行防腐保护。
2.5阴极保护
（1）牺牲阳极法。天然气场站地面管道根据使用的钢材性质，选择比需要保护的管道和电位更低的金属或合金共同置于电解质中，建立牺牲阳极区域，因为牺牲阳极区域电位更低，在溶液中比被保护的天然气管道率先被溶解，从而保护了场站内的天然气管道，防止被腐蚀。
（2）强制电流法。使用阴极保护装置，对天然气地面管道加载强制电流，使天然气场站内的管道变为阴极，起到和牺牲阳极保护法相同的保护效果。强制电流法可提供较大的保护电流，具有保护范围大、电流与电压调节方便、应用区域广，它可适用于露天场站天然气管道。但是此方法要控制好恒电位仪的电位输出。倘若电位较高容易造成管道加载电流过大，会造成管内天然气发生电解反应，析解出氢气，增加管道运行的不安全因素。若电位过小会造成管道保护不全面，未被保护的管道容易造成区域腐蚀，甚至会产生加快腐蚀的现象。
（3）排流保护法。部分天然气场站的管道会存有其他杂散电流干扰从而造成管道腐蚀。针对于此可使用排流保护法对管道进行防腐蚀保护。直接排流法需要外接一个直流电源，稳定的电流可以保护场站天然气管道，排除其他干扰电流。但是如果使用不当，会导致杂散电流变大，形成更大干扰，造成更大危害;极性排流法是利用二极管的单向通过性，排除杂乱电流的流通，从而达到保护管道防止杂散电流腐蚀的作用。与上述两种方式不同，强制排流法可在排流期间以外对金属起到保护作用，利用恒定的整流器产生电流，从而达到保护管道的作用。
3.结论与认识
天然气场站地面管道防腐工作关系运输效果、生产安全，在保证安全经济的条件下应予以足够重视。综上所述采用涂层防腐经济实惠，效果良好，應用最为广泛，但日晒高温等条件容易导致涂层剥落;阴极保护对天然气场站地面管道保护效果较好，在现场得到广泛应用;管道法兰因结构特殊，且在管道连接中起着重要作用，在防腐工作中应予以足够重视。此外，越来越多的防腐设备被研发和生产出来，并且对管道防腐效果良好。本文对造成天然气管道腐蚀的原因进行了介绍，并对现如今管道腐蚀的治理方法及其防腐效果进行了汇总讨论，推荐了天然气场站地面管道防腐控制的主要方法。
参考文献：
[1]吴进超;陈亮;马振华;刘廷;邓毅;叶丰;朱海明;;新疆库车末站阴极保护系统优化研究[J];重庆科技学院学报（自然科学版）;2010年05期
[2]齐建涛;白杨;李焰;;基于边界元方法的石脑油储罐水相区阴极保护电场的数值模拟和仿真[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年
[3]吴国松;汪爱英;徐采云;孙丽丽;代伟;姚寿山;;镁合金表面气相沉积金属薄膜的制备与腐蚀性能研究[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集（二）[C];2008年
[4]韩霞;杨勇;张建;祝威;史足华;;广利油田高盐水井腐蚀成因分析及对策[A];山东石油学会石油天然气注水及水处理技术中心站油田注水及水处理技术研讨会论文集[C];2008年