浅谈天然气输送管道的腐蚀与保护

【摘要】天然气在日常生活中是处处可见的，可是对输送天然气的管道我们并没有过多的去研究，天然气输送管道防腐与保护是保证管道正常工作，且延长其使用年限的重要措施。本文主要介绍了天然气输送管道腐蚀产生的原因及其类型，最后提出了天然气输送管道的保护措施，其中对与阴极保护进行了较为详细的介绍。这些简单的介绍与分析，对于天然气输送管道的保护具有一定的意义。

【关键词】天然气 输送管道 腐蚀与保护

天然气在我国是一项比较丰富的能源，但是与其他能源相比其发展的工业基础较为薄弱，与世界其他国家相比差距很大，这和其丰富的资源储备量是极其不协调的。由此可以看出，天然气具有很乐观的利用前景。在新的世纪里天然气的产量和消费量将会迅速的提高，占所有能源的比例也将提升。天然气作为一种新的能源，在促进我国环境保护和经济发展方面具有重要的作用。天然气输送主要采取管道形式，其输配的管线材质通常是钢管，一般将其埋于地面，对输送管道采取一定的防腐措施可以大大的提高其使用寿命。

1 腐蚀的机理及类型

金属在自然界中与氧气结合发生化学变化，进而会导致其损坏。天然气的输送管道按照腐蚀的部位，可以划为内壁腐蚀与外壁腐蚀。其中内壁腐蚀与电化学腐蚀的原理类似，因为天然气中自带的水分在管道上面形成的亲水层，为其形成电化学腐蚀提供了条件，此外，天然气中的一些化学物质，与金属管道自身发生化学反应，形成腐蚀。而外壁腐蚀不仅在埋地管道上，架空的钢管也会出现外壁腐蚀，架空的管道上面常常涂以保护类的东西进行防护，而埋地的管道腐蚀是全面性的，管道厚度的腐蚀比较均匀。电化学腐蚀在埋地管道外壁的腐蚀较为普遍，此外还有一些其他原因导致的腐蚀。

2 管道的防腐方法

防腐层和阴极保护是天然气输送管道采取防腐的两种常用的方法，管道的防腐层是防腐的第一道屏障，他对管道的使用寿命和防腐的性能具有关键的作用。防腐层的作用原理是在管道的内外抹上一层东西，将能够与管道结合发生化学反应的介质隔离开来，与阴极保护相比，防腐层保护使用的较为广泛。在进行对管道涂防腐层之前要对管道进行脱脂和除锈，除锈后才能在其上涂上防腐的物质。

2.1 阴极保护

金属表面，无论是在外面还是埋于地面，单单的采取阴极保护或者是涂层保护都是不能达到目的的，必须将两者结合起来才能实现防腐的理想状态，因此，当今世界上公认的防腐措施就是涂层与阴极保护相结合。阴极保护的原理为向管道通以够量直流电流，让管道表面阴极极化，减小形成原电池的两级之间的电位差，这样就会减小腐蚀的电流，以达到防治管道腐蚀的目的。阴极保护是在电化学腐蚀的基础上，做与之相反的原理来抵消电化学形成的条件。

2.2 阴极保护方式

阴极保护有两种方式：即外加电流阴极法与牺牲阳极法。外加电流法是将电流的负极与被保护的管道相连，将电流的正极与管道的辅助阳极相连。这样就可以将电流引入地下，被保护的钢管表面只产生还原反应，而不会发生离子氧化的化学反应从而达到保护的作用。

该方法的优点是直流电流是可以持续的补充，对管道的保护较为长久，电流和电压在外界也比较控制，在不同类型的钢管上都可以使用。缺点是需要具有外部电源，并且要对外部电源进行经常性的维护，且对管道附近的金属具有一定的干扰性。对于长距离的管道，目前强制电流法是比较普遍使用的。

牺牲阳极法是在被保护的管道上链接一种能够使其形成新的原电池的金属或者合金。将连接的金属或者合金作为牺牲品，进而使被保护的钢管成为阴极被保护。具体的原理是将被保护的金属与提供直流电流的金属相连，将被保护的金属极化进而降低腐蚀的速度。当然并不是所有的通直流电的金属即牺牲阳极都是符合要求的，牺牲阳极还必须具备一定的条件：电位将其要具有足够的负电位，以保证其在长期放电过程中不被极化；腐蚀产物形成的腐蚀产物要不能够粘在其表面，要容易脱落且不会形成高电阻类的物质；电容量方面，一定单位内的电容量要足够大，输出的电流要是均匀的；电流效率上，金属的自腐性要小，电流效率高，其实际的电流要和理论上的电流相差较小；机械性能方面，该金属的机械性能要好，且价格便宜，来源广泛。

以上阴极保护的两种方式都是通过提供一种能够形成阴极保护的电流，向被保护的金属体输送与腐蚀电流相反的电流，使他们相互抵消来达到保护的目的。两种保护方式的差别在于产生保护电流的方式不同。

2.3 改善腐蚀环境

对于腐蚀较为严重的地段，对管道周围的环境要进行改进。如将管道周围的土壤进行脱水，净化或进行换土，将土壤的腐蚀性能降低，以达到对管道的保护。与其他方法相比，该方法的使用范围就较小，只能在特定的区域进行，对于分布较为面积很大的城市天然气管道无法采用此方法。

2.4 缓蚀剂防护

使用该方法的优点是投资较少且使用方便，其在天然气管道防腐上具有广泛的前景。缓蚀机理是通过缓蚀物质里的缓蚀分子在被保护的金属表面上形成一层吸附性的物质，这样就会改变被保护的金属的物理状态，其发生电化学反应的条件就会被取消，金属表面的能量趋于平衡，减慢腐蚀的速度。此外，吸附在被保护金属表面的物质也形成了一种疏水性的保护膜，此膜对金属表面的电子的运动具有阻碍作用，没有电子的移动就无法形成电流，故而避免了电化学反应的形成。

通过防腐的几种分析可以看出，阴极保护对绝缘的要求不是那么严格，在权衡经济因素的情况下对绝缘进行相应的改造是一个不错的选择，在没有绝缘且已经出现腐蚀的管道上，使用阴极保护的难度就会较大，但是在实施的过程中进行简单的实验，寻找最有效的解决方案也是值得借鉴的。阴极保护在目前虽然使用的技术已经成熟，但是在复杂多变的环境中，应该通过不断的实践或测试，避免出现盲目的实施造成不必要的浪费。

3 小结

天然气在我国的发展将会对天然气输送管道提出更高的要求，在今后的时间里，对天然气管道的建设将成为一项重大的工程。如何对管道进行防腐蚀性的保护，延长其使用的寿命将一直是我们要密切关注的问题。为了适应我国天然气管道的建设，防腐层和内涂层是必须纳入研究的范围之内的，而高性能，复合化的防腐材料防腐的效果稳定，且防腐的效果较好，这也是我们一直努力寻找的方向。

参考文献

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