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天然气长输管道防腐防护措施

日期:2022-02-17 23:49:18


长输管道是天然气的运输设备,在使用过程中,要注意它的防护和防腐功能,对天然气的运行情况和使用时间有影响。因此,为了保护天然气的顺利运输、减弱天然气对运输管道的腐蚀现象,需要开展一系列保护措施。



李仲银(陕西凯利达安全技术开发有限公司)


中国正在进行经济可持续发展和建设,能源消耗日益增加。为了应对能源消耗带来的环境污染问题,中国不断减少石油、煤炭等污染环境燃料的使用,对天然气的需求大幅增加,有助于减少对空气的污染。天然气的使用取决于管道运输,因此需要更加重视天然气运输设备,直接影响新能源开发的成本和安全。


1 管道腐蚀类型


1.1 内壁腐蚀


电化学反应是由天然气中的水引起的,在管道内表面覆盖一层电解质溶液膜,产生原电池反应,对管道内壁造成损坏,天然气中含有多种物质,在运输过程中可能直接与管道内壁发生化学反应,对管道内壁造成疏松穿孔损坏,不能继续承受天然气运输和外部压力。


1.2 外壁腐蚀


外部腐蚀包括土壤腐蚀、大气腐蚀等。


(1)土壤腐蚀。运输管道是一种长期埋在地下的钢材。土壤具有多相性和不均匀性,多孔疏松,可渗透水和气体。不同阶段的土壤结构和湿度不同,氧气渗透率也不同。在土壤的作用下,管道会分段厚度不同,甚至穿孔,容易造成油气泄漏,威胁生态环境和人身安全,容易引起燃油爆炸。


①氧气不均匀会导致腐蚀。管道埋设时,由于管道结构不同、土壤环境不同、充气不均匀,导致氧浓度差电池腐蚀,砂金属管含氧量高,粘土金属管缺氧,氧浓度差电池容易腐蚀。运输管道的位置不同,也会形成氧浓度差的电池。埋在地下深处的运输管道由于氧气难以到达,容易腐蚀。


②杂散电流的腐蚀。杂散电流实际上是泄漏现象,火车、地铁等直流电源设备泄漏的电流,只要地下设备会被这种杂散电流腐蚀,直流电流从轨道渗入地下,进入管道的某一部分,然后从管道的其他部分回到轨道,杂散电流从管道泄漏,泄漏容易腐蚀损坏,损坏结果严重。


③微生物的腐蚀。生物界腐蚀钢的细菌不多,但仍有流感菌和盐酸盐还原菌。运输管道附近的生活环境潮湿寒冷,土壤中有大量氧气,适合微生物的繁殖和生存。在生物活动过程中,元素硫容易氧化为硫酸,腐蚀金属;硫酸盐还原菌也存在于生物催化作用下,增加了管道的腐蚀程度。细菌本身对金属材料没有腐蚀作用,但细菌的生命活动很容易对金属材料产生电化学反应,然后腐蚀物体。例如,细菌的代谢活动具有腐蚀性代谢物质的细菌代谢活动,生物活动也会影响电极反应的腐蚀现象,生物活动也会改变金属的环境条件,破坏金属表面的防腐覆盖层。


(2)空气腐蚀。空气腐蚀是一种潮湿的空气腐蚀,包括水蒸气。当水蒸气浓度过高时,会产生腐蚀效果。此外,酸性物质二氧化硫和氮氧化物气体溶解在附着在金属表面的水中,形成硫酸或硝酸溶液,导致电化学和化学腐蚀,加速腐蚀。也可以看出,液体膜下的空气腐蚀在空气相对湿度较高时会发生腐蚀。


2 天然气管道防腐防护

天然气长输管道防腐防护措施「天然气智库」


2.1 涂防腐涂料


为了去除酸性物质和水,减少输送过程中酸性物质和水对管道的内部腐蚀,天然气在气源处进行净化处理,开采的天然气直接进行脱水脱硫化学处理,以确保输送管道损坏最小。管道内壁也可涂抹减少腐蚀、阻力和自净化能力的保护液,就像国内开发的钢管内表面环氧静电粉末喷涂技术配套设备一样。由于大多数天然气企业选择涂防腐涂料,因此,这里对防腐涂料进行了适当的研究,在现实中,由于单一涂料不能发挥保护金属、防腐、美观大气的作用,因此,在选择涂料时,企业将选择涂料几层,应用功能叠加,发挥各自的效果,实现整体优化效益,在底漆、中间涂料、表面涂料使用一次或几次,如果涂料结构防固性更好,则涂料结构可以达到良好的效果和成本。


在选择防腐涂料时,需要满足各种条件,如绝缘强、隔水屏障、管道涂层不能阻碍天然气输送,可以最大限度地弥补涂层缺陷,管道表面附着力好,能抵抗搬运过程中的损坏,环境无污染,后期易损坏等,我国适用的防腐涂料主要有煤焦油瓷漆,绝缘性好,吸水性强,更能抵抗细菌侵蚀和植物根穿透,国内供应充足,价格低,但机械强度低,耐温差效果弱,温度低时容易变脆,施工过程中释放有毒气体污染大气环境;PE 二层结构具有绝缘性好、吸水率低、机械强度高、耐磨、耐细菌腐蚀等特点,但不能长时间暴露在阳光下,否则易老化,钢化建筑表面附着力弱,抗阴极剥离性能差;PE 三层结构结合高密度聚乙烯和环氧粉末的优点,粘附性强,耐外力损伤,耐腐蚀性强,机械性能强,但价格相对昂贵,成本高;熔融环氧粉末附着力强,绝缘性好,机械强度高,耐温差变化,实现化学腐蚀保护,适用于自然环境恶劣,但不耐紫外线,易受物理外力损伤。


管道补口位置也需要防腐措施。首先,通过除锈等步骤准备补口,然后清理管道周围的油污和土壤,加热管口表面的水分,喷砂除锈输送管,处理管口表面。喷砂时注意防止损坏补口区外的防腐层,均匀加热管口,用温度变色或点温计测量补口周围的温度。当温度满足要求时,可安装热收缩带等。


2.2 保护极化电流


牺牲阳极保护方法是利用腐蚀电位比运输钢管腐蚀电位更负的金属,也可以是合金和运输钢管组成的偶电池,依靠负电金属在溶解过程中的电流保护运输钢管,特点是不需要添加直流电源,可用于偏远地区或无电地区;电压驱动能力低,功率输出慢,电流形成小,保护距离小,受介质电阻率限制,增加电流利用率,对附近金属设施干扰小;阳极数量多,但电流分布均匀,阳极重量大,结构重量增加;系统牢固,投资成本低,施工技术非常简单,无需派专人管理。


外加电流保护法是根据外部直流电源对运输管道实现阴极极化,实现保护措施,外部直流电源的负极和运输管道相连接,正极接辅助阳极,辅助阳极构成阴极保护完整回路。它的特点是需要外部直流电源的辅助;电压驱动高、功率输出大、电流的保护大,能够在环境恶劣的条件下进行自我调节,控制阴极保护电流,扩大阳极有效保护半径,但容易造成过度保护对附近的设施造成干扰;阳极数量少、系统重量轻、使用寿命长,可长期用于阴极保护,但系统中的阳极数量少,保护电流不均匀;在环境的恶劣条件下系统容易受到外物损伤、设备安装维修复杂、使用成本较高。


2.3 牺牲阳极阴极保护和强制排水措施


强制排水措施是较好的解决方案之一。与其他排水方法相比,它具有很强的针对性,只有在排水过程中才能保护设备。当然,如果没有排水保护,管道将处于自然腐蚀状态。


排水方法只需安装整流器,连接电位控制,就可以利用电位差的原理进行强制排水,经济实惠。强制排水局部管道保护方面具有明显的效果。强化局部强制排水措施可从整流器方面进行,采用性能优良、质地可靠的整流器,保护排水的稳定运行,保护管道状态。


牺牲阴极获得的保护措施主要是引导阳极电流,填充电阻率高的物质,在同一电解质条件下连接不同活性的金属,腐蚀活性强的金属,最大限度地保护活性弱的金属。增加牺牲阳极阴极保护主要包括牺牲阳极形式、填料、金属等,根据土壤环境选择合适的方式。


3 结语


在天然气管道的防腐过程中,需要使用各种涂层来弥补叠加,提高管道的使用寿命,同时也要提供阴极保护,在防腐层损坏的情况下,阴极保护可以减缓腐蚀程度,为维护人员提供时间保证,在天然气管道的防腐措施中,需要根据具体环境等因素进行合理调整,采取最佳选择。


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