城市天然气管网选材应用及防腐措施解析

摘要：随着经济和社会的快速发展，我国人民的生活水平显著提高，我国对石油和天然气的使用和需求逐年增大，与此同时，随着我国能源、石油和化工行业的持续快速发展，也使得我国对石油和天然气的进口量也在加大，现如今，国产和进口高含硫、含酸原油的比例日益增大，对石油、天然气和化工行业的设备、管道防腐蚀体系的要求不断提高。为解决石油和天然气管道的保护问题，加强防腐蚀工作，本文详细分析和探讨了石油天然气的管道防腐措施及方法。

关键词：管道防腐 防腐方法

中图分类号：TU81文献标识码： A

将石油或天然气（包括油田生产的伴生气）从开采地或处理厂输送到城市配气中心或工业企业用户的管道，又称运输管道。利用石油和天然气管道输送天然气，是陆地上大量输送石油及天然气的主要方式。在运输过程中，随着使用时间的延长和运输物本省的物理化学性质，会对输送管道造成一定的腐蚀和损坏，所以，防腐材料及方法的使用会有效较少管道破坏的可能性，保证石油和天然气能够顺利、安全地输送到目的地。

1、管道防腐及管道腐蚀的分类

管道防腐指的是为减缓或防止管道在内外介质的化学、电化学作用下或由微生物的代谢活动而被侵蚀和变质的措施。避免管道遭受土壤、空气和输送介质（石油、天然气等）腐蚀的防护技术。输送油、气的管道大多处于复杂的土壤环境中，所输送的介质也多有腐蚀性，因而管道内壁和外壁都可能遭到腐蚀。一旦管道被腐蚀穿孔，即造成油、气漏失，不仅使运输中断，而且会污染环境，甚至可能引起火灾，造成危害。据国家管道工业的统计资料，近几年由于腐蚀造成的直接损失达六亿美元。因此，防止管道腐蚀是管道工程的重要内容。管道防腐工程适用于民用及一般工业建筑的设备、管道的防腐蚀施工操作。按管道被腐蚀部位，可分为内壁腐蚀和外壁腐蚀；按管道腐蚀形态，可分为全面腐蚀和局部腐蚀；按管道腐蚀机理，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀等。

2、衬塑防腐管道管件在管道防腐中的应用

衬塑防腐管道管件是在科研和设计部门的协助下参考国内外同类产品和资料研制成功的一种新型防腐产品。该产品利用碳钢内衬（PP钢衬聚丙烯、LLDPE钢衬聚乙烯、PTFE钢衬四氟乙烯管道），按国标经特殊工艺加工而成，具有强度高，耐腐蚀性强，化学性稳定，不老化，温度适用范围广，使用寿命长等特点。在一定范围内是取代不锈钢和衬胶管道的新型产品。各种管件按国标制作，具有互换性和通用性，质量和性能优于传统产品，安装方便。近十几年来，衬塑防腐管道管件逐渐被国内外近百家大中型电厂、冶金、化工、制水企业、配套按装服务，产品质量过硬，应用广泛，在一定程度上为国家节省了很多资金。

3、管道防腐的工艺流程及材料的选定

管道防腐的一般流程是：先进行基面处理，之后调配涂料接着刷中间漆而后刷或喷涂施工最后就是养护管道。管道防腐选用什么材料，要根据主体管道防腐层材料的不同而定。国内推广应用最广的两种管道防腐方式为三层PE复合结构和单层粉末环氧。三层PE热缩材料，管道防腐密封性强，机械强度高，防水性强，质量稳定，施工方便，适用性好，不污染环境。PE吸水率低，同时具备环氧强度高，PE吸水性低和热熔胶柔软性好等，有很高的防腐可靠性，缺点是：与其它补口材料成本相比，费用高。单层粉末环氧防腐，采用静电喷涂方式，与同种材料防腐的管体熔结好，粘接力强，但环氧粉末防水性较差给阴极保护设计带来一定的困难。现场器具要求高，操作难度大，质量不易控制随着发展有些管道在防腐时同时也需要保温，石油是很复杂的混合物，易腐蚀管道，防腐是有必要的，但是成品油管线在防腐的情况下也需要做保温，在东北和冬季，热胀冷缩会冻裂管道，影响稳定供应。

4、管道防腐方法

4.1涂层防腐

用涂料均匀致密地涂敷在经除锈的金属管道表面上，使其与各种腐蚀性介质隔绝，是管道防腐最基本的方法之一。近年来，在极地、海洋等严酷环境中敷设管道，以及油品加热输送而使管道温度升高等，对涂层性能提出了更多的要求。因此，管道防腐涂层越来越多地采用复合材料或复合结构。这些材料和结构要具有良好的介电性能、物理性能、稳定的化学性能和较宽的温度适应范围等。

4.2阴极保护

改变金属相对于周围介质的电极电位，使金属免受腐蚀的方法。阴极保护就是将被保护金属极化成阴极来防止金属腐蚀的方法。是将金属腐蚀电池中阴极不受腐蚀而阳极受腐蚀的原理应用于金属防腐技术上。利用外施电流迫使电解液中被保护金属表面全部阴极极化，则腐蚀就不会发生。近年来，我国逐渐开始采用与管道航空巡线相结合的阴极保护参数遥测系统，配以电子计算机，对所测数据进行处理。外加电流阴极保护单站保护距离一般可达几十公里，长输管道阴极保护多用此法。

4.3牺牲阳极法

此法是采用比被保护金属电极电位更负的金属与被保护金属连接，两者在电解液中形成原电池。电位较负的金属（如镁、锌、铝及其合金）成为阳极，在输出电流的过程中逐渐损耗掉，被保护的管道金属成为阴极而免遭腐蚀，所以称电位较负的金属为牺牲阳极。地下管道采用牺牲阳极保护，其决定要素是阳极发生电流、阳极数量和保护长度等牺牲阳极使用寿命与重量有关，视需要可用几年至几十年。牺牲阳极具有投资省、管理简便、不需要外电源、防止干扰腐蚀效果好等优点，所以在地下金属管道防腐中得到普遍应用。

4.4管体和三层PE防腐层出现剥离

通过总结多年来的现场施工经验，发现管体和三层PE防腐层间的剥离问题是埋地钢质天然气管道所存在的主要问题。主要存在三种类型的三层PE防腐层的剥离失效情况：一种是管体和三层PE防腐层出现剥离，管道腐蚀情况严重，管体表面没有环氧粉末，在三层PE底层不存在环氧粉末层；第二种是管体和环氧粉末层出现剥离，管体表面未出现腐蚀，表面光亮且不存在环氧粉末；第三种情况是管体和三层PE防腐层间的粘结力下降，有一层环氧粉末分布在管体表面。

之所以会出现管体和三层PE防腐层相互剥离的问题，主要是因为下述三个方面的原因：首先，由前处理引发的缺陷。在环氧粉末和钢管表面间由钢管表面污物形成了一层隔离物膜，使得没能在加热钢管界面和熔融环氧粉末间形成有效的粘接，造成了整体防腐层翘边的问题；其次，因加热条件所引起的翘边。由于钢管的加热温度未达到环氧粉末熔融所规定的温度标准，使得部分附着在钢管表面的环氧粉末，甚至是全部的环氧粉末都没能熔融，以致于化学键合与熔态浸润无法在钢管的基体表面完成。除此之外，在粉末颗粒度过大、不均及喷粉过厚的情况下钢管的加热温度即便是满足了规定，也会因为成型至冷却的时间间隔较短，造成粉末不能有效的熔融的问题；再次，因原料间的粘接造成的分层。层间的融合较差造成了分层，在材料的熔体强度过低且对焊道厚度的要求过高的情况下，需要降低聚乙烯的挤出温度，层间融合会因温度未达标而不能完全融合。由于大口径的钢管的蓄热量较大，在缠绕包覆之后很难冷却，因此只有在钢管线速度比较低的情况下才能完成加工，只有这样才能解决包覆层由于温度过高无法在短时里冷却下来的问题。为满足这一条件，在防腐层上后续传动轮会赶压出轮胎印，因此大口径钢管常会出现这一问题[1]。

有资料显示过去5年中全球三层聚烯烃结构涂层失效的研究发现，引起FBE层附着力降低的主要原因是涂层下呈圆形或半凹形的喷砂锚纹。同时，FBE涂层的典型涂装条件为角状喷砂锚纹，波峰与波谷的最小差值应为50 m。涂装质量检验中，国内外在检测项目和检测频次上有所不同。对于检测项目，国内外的主要差别在于，国外要求对冲击强度、压痕硬度进行抽样检测；在检测频次上，国外对锚纹深度、防腐层厚度、剥离强度和阴极剥离的检测频次要求比国内更严格。

结语

总之，随着科技的进步和创新，越来越多的高科技管道运输材料和管道运输管理系统与软件会运用到我国的石油和天然气管道工程中来，这些产品和技术的应用会大大地节省资源，不浪费珍贵的石油和天然气资源，能够有效地保障石油、天然气的顺利运输和储存。

参考文献

[1]牛守忠.《钢质管道内壁液体涂料整体防腐工艺浅析》.油气储运，2007.

[2]于进.《管道阴极保护系统管理软件研究》.化学工程与装备，2010