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天然氣長(zhǎng)輸管道防腐措施 發(fā)布時(shí)間:2023年05月29日 瀏覽次數(shù):1794次

概述:


基于天然氣管道特別是天然氣長(zhǎng)輸管道的防腐蝕工藝效果,直接影響管道天然氣輸送的安全性以及其自體應(yīng)用年限等實(shí)況,提出了做好天然氣長(zhǎng)輸管道防腐蝕工作的建議。文章在闡述天然氣長(zhǎng)輸管道腐蝕的主要因素、腐蝕類型與機(jī)理的基礎(chǔ)上,提出了與土壤腐蝕相關(guān)的,以及天然氣長(zhǎng)輸管道在施工進(jìn)程中可以應(yīng)用的防腐蝕措施。希望本文論述的內(nèi)容,在優(yōu)化天然氣長(zhǎng)輸管道防腐工作質(zhì)量方面有所幫助。



天然氣作為一種清潔型能源,在經(jīng)濟(jì)環(huán)保理念大力推行的時(shí)代中,社會(huì)對(duì)其需求量呈現(xiàn)出逐年遞增的形式。天然氣的運(yùn) 輸對(duì)管道表現(xiàn)出強(qiáng)烈的依賴性,金屬為構(gòu)建管道的主要材料,在長(zhǎng)期的埋設(shè)環(huán)境中,極易出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題,此時(shí)管線強(qiáng)度有所 降低,管道固有結(jié)構(gòu)的完整性受到影響,其運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性得不 到切實(shí)的保障。所以積極的探尋天然氣長(zhǎng)輸管道防腐蝕措施, 能夠在延緩其應(yīng)用年限發(fā)揮巨大的作用。基于此,本文展開(kāi)相 關(guān)論述。



一、天然氣長(zhǎng)輸管道腐蝕的主要因素



(一)大氣環(huán)境


水蒸氣為大氣中的組成成分之一,水蒸氣在管道金屬表層 會(huì)凝華,繼而產(chǎn)生一層質(zhì)地均勻薄膜,該薄膜最大的功能是將大氣中的各類物質(zhì)整合在一起,其發(fā)揮的作用等同于電解液, 從而使管道金屬表皮發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),被腐蝕。造成天然氣長(zhǎng)輸管道腐蝕的大氣因素是多樣化的,最重要的因素為氣候條件 與污染物。若天然氣長(zhǎng)輸管道長(zhǎng)期被敷設(shè)在干燥環(huán)境下,此時(shí) 大多數(shù)污染物不會(huì)使金屬管道出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象;但是一旦管道環(huán) 境相對(duì)濕度在 80% 以上時(shí),金屬管道腐蝕速率就會(huì)明顯提升。也就是說(shuō)若天然氣長(zhǎng)輸管道敷設(shè)環(huán)境濕度大,就加大了其表皮被腐蝕的概率。


(二)土壤環(huán)境


土壤中存留大量的縫隙這是不可否認(rèn)的事實(shí),縫隙中含水量很高且充有氣體雜質(zhì),基于部分鹽類存在水中這一實(shí)況, 此時(shí)水演變成導(dǎo)體的角色。又因?yàn)榉笤O(shè)地下的管道周邊土壤在性質(zhì)上存在一定的差異性,所以其對(duì)金屬材料化學(xué)性質(zhì)的影響程度上也存在差異性,此時(shí)管道結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)多樣性。例如,管道內(nèi)有雜質(zhì)滯留、金屬表層凹凸不平等狀況出現(xiàn)之時(shí),管道內(nèi)局部金屬易形成電力,其會(huì)驅(qū)動(dòng)帶電荷的金屬離子滲入進(jìn)土壤中,這些金屬離子會(huì)因?yàn)榇嬖诙嘤嗟碾娮佣纬韶?fù)電壓,而未被電離的電子表現(xiàn)出正電壓的態(tài)勢(shì),在這樣的局勢(shì)中氧化還原反應(yīng)在管道兩側(cè)形成。金屬管道電子得失以后便會(huì)和土壤一起構(gòu)建一個(gè)回路,電化學(xué)電流會(huì)在該回路內(nèi)流通,此時(shí)土壤便成為腐蝕金屬管道的誘因。


(三)壓力與溫度


眾所周知,天然氣管道內(nèi)存在一定量的活性與酸性物質(zhì), 上述物質(zhì)的含量與壓力之間存在正相關(guān)關(guān)系,其能夠提升金屬導(dǎo)管被腐蝕的速率。同時(shí)在高溫氣候的作用下,土壤中硫化物含量會(huì)明顯的上升,此時(shí)天然氣長(zhǎng)輸管道外壁腐蝕速率顯著提升,酸性物質(zhì)對(duì)管道性能將會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響,并且其兩者反應(yīng)速率又與溫度之間存在正相關(guān)關(guān)系,一旦溫度高于70℃以后,管道和酸性物質(zhì)的反應(yīng)速率將會(huì)達(dá)到極限值,不會(huì)再有變化。



二、管道腐蝕類型與機(jī)理



(一)腐蝕類型


1、內(nèi)壁腐蝕


使天然氣長(zhǎng)輸管道內(nèi)壁出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象,主要是因?yàn)檫\(yùn)輸?shù)奶烊粴庵袇㈦s一定水分導(dǎo)致的,在其作用下管道內(nèi)側(cè)出現(xiàn)親水膜,具備了與原電池腐蝕相似的條件,形成了電化學(xué)腐蝕。另外,H2S、CO2 以及多樣化氧化物與硫化物存在于天然氣中, 其直接管道內(nèi)層金屬接觸,發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而使管道形成化學(xué)腐蝕。


2、外壁腐蝕


外壁腐蝕通常在架空或埋地鋼管位置出現(xiàn),架空管通涂層被腐蝕不深達(dá)內(nèi)部,但是埋地鋼管化學(xué)腐蝕屬于整體性腐蝕, 化學(xué)腐蝕局勢(shì)中,管壁厚度的削減的程度體現(xiàn)出勻稱性。所以, 以鋼管遭到穿孔破損的視域分析,架空管腐蝕對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管道整體性能破壞程度處于較低水平上,而埋地鋼管外壁腐蝕現(xiàn)象的成因是多樣化的,通常是電化學(xué)腐蝕。


(二)機(jī)理


腐蝕現(xiàn)象外在表現(xiàn)為金屬表層與周邊物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中重量被耗損或者是結(jié)構(gòu)完整性被破壞。天然氣金屬管道發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中,電極電位相對(duì)較低處電子遺失,產(chǎn)生氧化反應(yīng);電極電位較高處獲得電子,成為陰極。在氫離子與氫氧根離子的雙重作用下,F(xiàn)e (OH) 3 形成水合氧化鐵,即鐵銹, 其長(zhǎng)期滯留在鋼鐵表層,對(duì)金屬不能產(chǎn)生維護(hù)效果,金屬的陽(yáng)極氧化反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。



三、天然氣長(zhǎng)輸管道防腐措施的具體應(yīng)用



(一)水 ( 汽 ) 腐蝕的防護(hù)措施


基于該類腐蝕對(duì)天然氣管道損傷程度較小,且在發(fā)現(xiàn)與處理環(huán)節(jié)上不存在較大難度系數(shù)等實(shí)況,所以對(duì)其應(yīng)用的防腐蝕措施通常為對(duì)管道落實(shí)除銹工序以后,涂刷防銹漆防護(hù)層數(shù)次,將上述方法與管道電保護(hù)法整合在一起,所取得的防護(hù)效果是極為可觀的。將防護(hù)層涂刷于管道金屬表層,并對(duì)其陰極進(jìn)行維護(hù),這是現(xiàn)階段對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管道常應(yīng)用的防腐蝕措施,尤其是在防治水侵蝕管道方面體現(xiàn)出巨大的應(yīng)用價(jià)值。對(duì)金屬管的防護(hù)涂層通常為鎳、鋅等金屬涂層,特殊情況下也會(huì)應(yīng)用磷化層等,但是與上述兩類涂層相比較有機(jī)涂層體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性,所以其有較高的應(yīng)用頻率。天然氣長(zhǎng)輸管道外防護(hù)涂層要想實(shí)現(xiàn)防水腐蝕的目標(biāo),應(yīng)該大有以下幾個(gè)基本性能:


一是電絕緣與隔水性能的優(yōu)良性;二是涂層不會(huì)對(duì)管道的實(shí)用性造成負(fù)面影響;三是管道土層平整性優(yōu)良,且與管道金屬表層之間產(chǎn)生較強(qiáng)的粘附性;四是管道設(shè)備在運(yùn)輸、保管、安裝與拆卸的環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的碰撞現(xiàn)象不會(huì)對(duì)涂層的完整性造 成破壞;五是能夠長(zhǎng)期的維護(hù)絕緣電阻的恒定性,六是自體具有一定抵御化學(xué)介質(zhì)破壞的能力,缺陷在補(bǔ)全環(huán)節(jié)上不存在較大的難度系數(shù);七是物理性能優(yōu)良,不釋放毒氣物質(zhì);八是長(zhǎng)期的埋設(shè)在底下不會(huì)變質(zhì),性能也不會(huì)隨時(shí)間的推行而降低。現(xiàn)階段,對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管道涂刷的涂料通常為環(huán)氧樹脂,其和管道之間能夠形成良好的粘合力。熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層、擠壓聚乙烯兩層結(jié)構(gòu)涂層等也常在長(zhǎng)輸管道外防護(hù)中被應(yīng)用。


(二)土壤腐蝕的防護(hù)措施


1、涂層保護(hù)


天然氣長(zhǎng)輸管道外防腐蝕層的擇選環(huán)節(jié)上應(yīng)該滿足以下 幾點(diǎn)要求:(1)技術(shù)的可行性,防腐蝕性質(zhì)的優(yōu)良性,機(jī)械性能與絕緣性能均處于較高層次上;滲透率較低從而達(dá)到防止水分滲入的目標(biāo),能夠抵御植物根尖的穿插與刺傷,抗微生物侵蝕能力較強(qiáng),并且具有一定的黏連性確保與鋼管裝備的吻合性,缺口填補(bǔ)、損傷完善環(huán)節(jié)上不存在較大的難度系數(shù)。(2) 實(shí)用性與科學(xué)性。實(shí)質(zhì)上就是指被選用的天然氣長(zhǎng)輸管道外防腐蝕層不僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)防腐蝕這一目標(biāo),而且耗費(fèi)的人力、物物力、財(cái)力資源均處于較低層次上。(3)依據(jù)天然氣長(zhǎng)輸管道施工工藝水平以及機(jī)械設(shè)施,被選用的外防腐蝕層應(yīng)該與規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)相匹配,與施工標(biāo)準(zhǔn)相符合。


2、電化學(xué)保護(hù)


在對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管道實(shí)施電保護(hù)法這一防腐蝕措施之時(shí), 具有以下兩種形式,即陰極保護(hù)法和陽(yáng)極保護(hù)法。陰極保護(hù)法的應(yīng)用實(shí)質(zhì)上就是將一定量的陰極電流導(dǎo)入進(jìn)管道金屬表層, 從而使金屬表面陰極發(fā)生極化電化學(xué)反應(yīng),其作用在于壓縮引起鋼質(zhì)管道土壤腐蝕的各類原電池的電位差這一目標(biāo),此時(shí)能夠使管道形成腐蝕的電流數(shù)值接近于零,壓縮了天然氣長(zhǎng)輸管道被腐蝕的幾率。陽(yáng)極保護(hù)法這一防腐蝕措施的應(yīng)用原理在于使保護(hù)對(duì)象長(zhǎng)期處于反應(yīng)遲鈍的模式中,且其遲鈍狀態(tài)幾乎不受外界因素的干擾。這一防腐蝕措施在天然氣長(zhǎng)輸管道中的應(yīng)用形式是簡(jiǎn)易化的,可以采用另加電源進(jìn)行極化反應(yīng)或者是加入氧化劑的方式,從而達(dá)到強(qiáng)化管道抗腐蝕能力的目標(biāo),目 前該防護(hù)方法在天然氣長(zhǎng)輸管道中具有較高的應(yīng)用頻率。另加電流陰極保護(hù)就是將一定量的直流電源導(dǎo)入管道原電池中,達(dá)到強(qiáng)化陽(yáng)極的目標(biāo),此時(shí)電流被迫從土壤內(nèi)流轉(zhuǎn)到被保護(hù)對(duì)象上,降低被保護(hù)對(duì)象結(jié)構(gòu)的電位值,使其遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于周邊土壤環(huán)境。陽(yáng)極保護(hù)措施之所以能夠在天然氣長(zhǎng)輸管道防腐蝕工作中有較高的應(yīng)用頻率,主要得力于地形地貌等因素不影響其實(shí)效性發(fā)揮的程度。


3、雜散電流排流保護(hù)


基于當(dāng)天然氣長(zhǎng)輸管道沿線和高壓輸電線路兩者間距較小,且處于平行狀態(tài)中時(shí),基于高壓輸電線以及電氣化鐵路運(yùn)行狀態(tài)可能影響管道運(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量,繼而加快了管道腐蝕速率這一實(shí)況,所以管道在施工之時(shí)應(yīng)該盡可能的與交、直流干擾源存在一定的距離。將排流保護(hù)施加到管道上,具體是參照被干擾電流影響的管道陽(yáng)極區(qū)域是否存在正負(fù)極性交變電流,繼而去選用最佳的排流方法。通常情況下當(dāng)管道陽(yáng)極其與存在恒定電流時(shí)應(yīng)用直流排流保護(hù)法,存在交變電流時(shí)選用極性排流保護(hù)法,當(dāng)管道陽(yáng)極區(qū)域存在的電流較為繁雜性質(zhì)難以確定之時(shí)適合應(yīng)用強(qiáng)制性排流防護(hù)法。當(dāng)施工人員將天然氣長(zhǎng)輸管道敷設(shè)于地下以后,參照雜散電流的真實(shí)性檢測(cè)結(jié)果,科學(xué)的對(duì)排流措施進(jìn)行選擇,確保防腐蝕工作質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)性,具體是將雜散電流流出端組裝構(gòu)成鋅陽(yáng)極,借助對(duì)玻璃鋼測(cè)試樁和管道兩者實(shí)施銜接的施工舉措,實(shí)現(xiàn)排除天然氣長(zhǎng)輸管道土壤電流、降低其影響程度的目標(biāo)。


(三)天然氣長(zhǎng)輸管道施工過(guò)程中的防腐蝕措施


天然氣長(zhǎng)輸管道施工進(jìn)程中,施工場(chǎng)地管線輸送、管線拆卸、管線排布、組對(duì)以及焊接等系列性工序,務(wù)必要依照施工技術(shù)規(guī)范按部就班的落實(shí),切忌出現(xiàn)盲目性、粗魯?shù)氖┕ば袨椤T诘蹙叩倪x擇上,最佳對(duì)象為尼龍吊帶或橡膠輥輪吊籃,杜絕直接應(yīng)用鋼絲繩對(duì)管線進(jìn)行牽拉行為的出現(xiàn)。在布設(shè)管道過(guò)程中,盡量減少其和溝壁碰撞現(xiàn)象出現(xiàn)的概率,特殊情況下可以將木板或草袋鋪設(shè)在溝壁上端,其目的在于維護(hù)防腐層完整性的目標(biāo)。若天然氣長(zhǎng)輸管線被埋設(shè)在石方段的溝壑內(nèi)之時(shí),施工人員應(yīng)該格外注意的是需將20.0cm厚細(xì)土鋪設(shè)于管溝底端, 從而避免管線埋設(shè)環(huán)節(jié)中對(duì)防腐涂層的完整性造成損傷;若施工人員發(fā)現(xiàn)涂層出現(xiàn)劃痕等損傷之時(shí),務(wù)必依照防腐涂層補(bǔ)傷操作程序?qū)ζ溥M(jìn)行修復(fù),從而最大限度的降低由于管線涂層磨損而導(dǎo)致天然氣長(zhǎng)輸管道被腐蝕現(xiàn)象出現(xiàn)的概率。


對(duì)天然氣長(zhǎng)輸管線整體線路實(shí)施短暫性陰極保護(hù)對(duì)策。短暫性陰極保護(hù)應(yīng)用的是帶狀鋅陽(yáng)極,對(duì)陽(yáng)極范疇尺寸可以做出如下的規(guī)劃:8.5mm×10.0mm, 每 1 km 天然氣長(zhǎng)輸管道敷設(shè)的長(zhǎng)度設(shè)置為20.0m,使測(cè)試樁演變成陽(yáng)極帶和管道有效銜接的樞紐。上述管道施工工序的落實(shí),在降低環(huán)境對(duì)管道腐蝕幾率上體現(xiàn)巨大優(yōu)越性。


若被敷設(shè)的天然氣長(zhǎng)輸管道經(jīng)由河流,那么在管道兩側(cè)的電流測(cè)試樁方位分別安設(shè)一對(duì)鋅合金犧牲陽(yáng)極,陽(yáng)極組通常是由多個(gè)預(yù)包裝鋅陽(yáng)極構(gòu)成的,凈重量管控在 80.0kg 左右。



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