论文部分内容阅读
[摘 要]目前油田使用的油气管线大部分都埋藏与地下，虽然做了防腐措施，但由于日久天长，地下水分的侵蚀、管线内壁油气的腐蚀，如果防腐的措施达不到标准，很容易随着时间的推移而出现穿孔，本文重点分析了天然气埋地钢管腐蚀的原因及防护。
[关键词]天然气管道 腐蚀 防护
中图分类号：TG172 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0107-01
1 前言
天然气供应是现代化城市能源供应的重要组成部分，而钢制管道又是目前城市用于燃气输配的主要管材之一，它的可靠性、安全性是我们保障工业企业燃料供应和居民生活用气的重要保证。埋设地下的天然气管道经过长期使用会发生蚀穿、断裂等腐蚀现象，甚至为造成漏气后引起火灾、爆炸等后果，不仅破坏正常的生产输送和生产运行，给企业造成很大的经济损失，也严重危害人们的生命安全。为了保证正当的输送和运行，结合总部地区防腐施工的具体情况，论述天然气埋地钢管腐蚀与防护。
2 造成天然气钢管腐蚀的原因
2.l 化学腐蚀
是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。也就是说金属直接和介质接触引起的金属离子的溶解过程，在金属表面均匀发生，腐蚀速度缓慢，化学腐蚀是全面的腐蚀，在化学腐蚀的作用下，管壁的厚度是均匀减少的。
2.2 电化学腐蚀
是指金属表面与离子导电的介质（电解质溶液）发生电化学作用而产生的破坏。也就是金属和电解质组成原电池所发生的金属电解过程。金属与电解质之间存在一个带电的界面，与此界面有关的因素都会影响腐蚀过程的进行。其实质是浸在电解质溶液中的金属表面上形成了以金属为阳极的腐蚀电池。包括异金属接触产生的腐蚀原电池、钢管本身成分含量复杂产生的原电池、氧浓差产生腐蚀原电池、盐浓差腐蚀原电池和直流杂散电流腐蚀、交流杂散电流腐蚀。
土壤中埋地钢管受到的电化学腐蚀的强弱程度，与土壤的腐蚀性即土壤的电阻率有关。土壤的电阻率可通过一定的方法测定出采，依照其值的大小可以划分土壤的腐蚀等级。
3 天然气钢管的防腐措施
管道外包扎绝缘层将管道与作为电解质土壤离开，增大与土壤间电阻，从而减小腐蚀电流，达到防腐的目的。但单一地采用金属与土土壤的绝缘防腐层，并不能完全地达到防腐的目的。由于生产、运输、贮存和施工中不可能不出现缺陷。因此，必须采用防腐层与电化学保护同时使用的方法，使腐蚀控制手段互为补充。采取的方法如下：
3.1 绝缘层防腐法
3.1.1 石油沥青
石油沥青是我国和东欧国家的传统防腐材料，施工方法与煤焦油瓷漆相似，加强带为玻璃布。在施工过程中，现场熬制沥青会产生大量废气，对大气造成污染，不符合环保要求，因此这种防腐做法逐渐被取代。
3.1.2 环氧煤沥青
环氧煤沥青防腐涂料是冷涂型涂料。在国内于1978年开始使用，近十余年在石油化工和城建等部门的输油，输气、自来水，热力，燃气等方面的埋地钢质管道和钢制储罐防腐蚀工程中的用量明显上升。它的特点是漆腊耐磨，且对金属有很好的附着力，比石油沥青防腐更优越。
3.1.3 冷缠胶粘带
冷缠胶粘带防腐在油气管道上应用已有40年的历史，到1990年世界上有近30万公里的管道采用胶粘带防腐，由于其优越的防腐和施工性能，使它在管道防腐体系中占有一定的优势。
3.2 电保护防腐法
3.2.1 外加电源阴极保护法
利用外加的直流电源，通常是阴极保护站产生的直流电源，使金属管道对土壤造成负电位的保护方法。当被保护的管道与其他地下金属管道邻近时，必须考虑阴极保护站的杂散电流对它们的影响。
3.2.2 牺牲阳极保护法
采用比被保护金属电极电位较负的金属材料和被保护金属相连，以防止被保护金属遭受腐蚀。牺牲阳极又名保护器，通常是用电极电位比铁更负的金属，如镁、铝、锌及其合金作为阳极。
3.2.2.1采用牺牲阳极法时，选用阳极的保护效果应符合以下要求。
a）对地电位应达到-0.85V或更负；
b）通电时，阴极电位较自然电位向负方向变化值应大于300My；
c）当土壤或水中含有硫酸盐还原菌，且硫酸根含量大于0.5%时，通电后，对地电位应达到-0.95V或更负。
3.2.2.2牺牲阳极在埋设时，与保护的燃气管道的距离不宜小于0.3m，也不宜大于7m，埋设深度不宜小于lm，且直埋设在潮湿的土壤中。埋设形式可采用立式或卧式。
在阳极与保护管道之间，严禁设置其他金属构筑物。
3.2.2.2.3牺牲阳极检测桩、检测头在设置时应符合下列要求：
a）检测桩、检测头宜设置在燃气主干管沿线；
b）宜每5组牺牲阳极或至少1Km设置1个检测桩；
c）检测桩应设置在牺牲阳极附近，且宜安装在管道沿线中土壤腐蚀性强、湿度大、地下水位高或管道绝缘防腐层薄弱的地点；
d）宜每在每个检测桩附近设置1个检测头。
3.2.2.2.4设置检查桩和检测头的目的：检测桩是为了监测牺牲阳极装置的保护电位。检测头是为了检测、掌握阴极保护系统运行后管道被保护状态而设置。
5 结论
针对埋地天然气管道的腐蚀防护，只单独采用涂层外防腐和阴极保护两种方法中的任意一种是不行的，因为如果对天然气管道进行阴极保护不加防腐层或防腐层质量较差，这样做就会增加成本而不经济；如果只采用防腐层不加阴极保护，由于防腐层不可能绝对完好无损，一旦防腐层上有针孔或破损，就会形成大阴极、小阳极（针孔或破损部分）的腐蚀电池。腐蚀将会集中在破损或针孔处，其腐蚀速度比裸露管道的腐蚀速度还要大，从而导致管道在较短的时间内穿孔，显然只采用防腐层而不施加阴极保护显然不行的。因此天然气管道的腐蚀防护大都采用阴极保护与防腐层相结合的方法，这种方法被称为管道的“联合保护”，是当今世界上公认的管道防腐措施。
[关键词]天然气管道 腐蚀 防护
中图分类号：TG172 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0107-01
1 前言
天然气供应是现代化城市能源供应的重要组成部分，而钢制管道又是目前城市用于燃气输配的主要管材之一，它的可靠性、安全性是我们保障工业企业燃料供应和居民生活用气的重要保证。埋设地下的天然气管道经过长期使用会发生蚀穿、断裂等腐蚀现象，甚至为造成漏气后引起火灾、爆炸等后果，不仅破坏正常的生产输送和生产运行，给企业造成很大的经济损失，也严重危害人们的生命安全。为了保证正当的输送和运行，结合总部地区防腐施工的具体情况，论述天然气埋地钢管腐蚀与防护。
2 造成天然气钢管腐蚀的原因
2.l 化学腐蚀
是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。也就是说金属直接和介质接触引起的金属离子的溶解过程，在金属表面均匀发生，腐蚀速度缓慢，化学腐蚀是全面的腐蚀，在化学腐蚀的作用下，管壁的厚度是均匀减少的。
2.2 电化学腐蚀
是指金属表面与离子导电的介质（电解质溶液）发生电化学作用而产生的破坏。也就是金属和电解质组成原电池所发生的金属电解过程。金属与电解质之间存在一个带电的界面，与此界面有关的因素都会影响腐蚀过程的进行。其实质是浸在电解质溶液中的金属表面上形成了以金属为阳极的腐蚀电池。包括异金属接触产生的腐蚀原电池、钢管本身成分含量复杂产生的原电池、氧浓差产生腐蚀原电池、盐浓差腐蚀原电池和直流杂散电流腐蚀、交流杂散电流腐蚀。
土壤中埋地钢管受到的电化学腐蚀的强弱程度，与土壤的腐蚀性即土壤的电阻率有关。土壤的电阻率可通过一定的方法测定出采，依照其值的大小可以划分土壤的腐蚀等级。
3 天然气钢管的防腐措施
管道外包扎绝缘层将管道与作为电解质土壤离开，增大与土壤间电阻，从而减小腐蚀电流，达到防腐的目的。但单一地采用金属与土土壤的绝缘防腐层，并不能完全地达到防腐的目的。由于生产、运输、贮存和施工中不可能不出现缺陷。因此，必须采用防腐层与电化学保护同时使用的方法，使腐蚀控制手段互为补充。采取的方法如下：
3.1 绝缘层防腐法
3.1.1 石油沥青
石油沥青是我国和东欧国家的传统防腐材料，施工方法与煤焦油瓷漆相似，加强带为玻璃布。在施工过程中，现场熬制沥青会产生大量废气，对大气造成污染，不符合环保要求，因此这种防腐做法逐渐被取代。
3.1.2 环氧煤沥青
环氧煤沥青防腐涂料是冷涂型涂料。在国内于1978年开始使用，近十余年在石油化工和城建等部门的输油，输气、自来水，热力，燃气等方面的埋地钢质管道和钢制储罐防腐蚀工程中的用量明显上升。它的特点是漆腊耐磨，且对金属有很好的附着力，比石油沥青防腐更优越。
3.1.3 冷缠胶粘带
冷缠胶粘带防腐在油气管道上应用已有40年的历史，到1990年世界上有近30万公里的管道采用胶粘带防腐，由于其优越的防腐和施工性能，使它在管道防腐体系中占有一定的优势。
3.2 电保护防腐法
3.2.1 外加电源阴极保护法
利用外加的直流电源，通常是阴极保护站产生的直流电源，使金属管道对土壤造成负电位的保护方法。当被保护的管道与其他地下金属管道邻近时，必须考虑阴极保护站的杂散电流对它们的影响。
3.2.2 牺牲阳极保护法
采用比被保护金属电极电位较负的金属材料和被保护金属相连，以防止被保护金属遭受腐蚀。牺牲阳极又名保护器，通常是用电极电位比铁更负的金属，如镁、铝、锌及其合金作为阳极。
3.2.2.1采用牺牲阳极法时，选用阳极的保护效果应符合以下要求。
a）对地电位应达到-0.85V或更负；
b）通电时，阴极电位较自然电位向负方向变化值应大于300My；
c）当土壤或水中含有硫酸盐还原菌，且硫酸根含量大于0.5%时，通电后，对地电位应达到-0.95V或更负。
3.2.2.2牺牲阳极在埋设时，与保护的燃气管道的距离不宜小于0.3m，也不宜大于7m，埋设深度不宜小于lm，且直埋设在潮湿的土壤中。埋设形式可采用立式或卧式。
在阳极与保护管道之间，严禁设置其他金属构筑物。
3.2.2.2.3牺牲阳极检测桩、检测头在设置时应符合下列要求：
a）检测桩、检测头宜设置在燃气主干管沿线；
b）宜每5组牺牲阳极或至少1Km设置1个检测桩；
c）检测桩应设置在牺牲阳极附近，且宜安装在管道沿线中土壤腐蚀性强、湿度大、地下水位高或管道绝缘防腐层薄弱的地点；
d）宜每在每个检测桩附近设置1个检测头。
3.2.2.2.4设置检查桩和检测头的目的：检测桩是为了监测牺牲阳极装置的保护电位。检测头是为了检测、掌握阴极保护系统运行后管道被保护状态而设置。
5 结论
针对埋地天然气管道的腐蚀防护，只单独采用涂层外防腐和阴极保护两种方法中的任意一种是不行的，因为如果对天然气管道进行阴极保护不加防腐层或防腐层质量较差，这样做就会增加成本而不经济；如果只采用防腐层不加阴极保护，由于防腐层不可能绝对完好无损，一旦防腐层上有针孔或破损，就会形成大阴极、小阳极（针孔或破损部分）的腐蚀电池。腐蚀将会集中在破损或针孔处，其腐蚀速度比裸露管道的腐蚀速度还要大，从而导致管道在较短的时间内穿孔，显然只采用防腐层而不施加阴极保护显然不行的。因此天然气管道的腐蚀防护大都采用阴极保护与防腐层相结合的方法，这种方法被称为管道的“联合保护”，是当今世界上公认的管道防腐措施。