“碳中和”背景下長輸天然氣管道腐蝕的形成與防護防腐措施探討

馮偉

摘要：隨著我國雙碳目標的持續(xù)推進，天然氣作為一種低碳化石能源，在中國能源系統(tǒng)中具有特殊的地位和意義，長輸管道仍作為目前我國最主要的天然氣輸送方式，其未來將承載更大的輸送任務，那么如何保證輸送過程中管道的安全運行，減少管道破裂的風險就顯得尤為重要。伴隨著我國經濟的不斷發(fā)展，科技的不斷進步，天然氣被人們開采出來，為了提高西氣東輸?shù)男?，天然氣管道被鋪設出來。然而，由于長時間的使用天然氣運輸管道出現(xiàn)了腐蝕情況，管道被腐蝕就需要被維修，但是維修管道的成本高，工作復雜，降低了天然氣企業(yè)的經濟效益，還會影響周邊人民的身心安全。所以，為了減少管道腐蝕程度，就需要在鋪設管道之前做好防腐措施。工作人員可以利用管道的防腐技術、熱收縮帶安裝等來進行防腐工作。定期對管道進行維修，減少管道破裂的風險本。這篇文章主要剖析了長輸天然氣管道的腐蝕原因，并對長輸天然氣管道的防腐措施進行探討。分析天然氣運輸管道腐蝕的原因，并研究出相應的解決措施，希望能夠幫助到相關的工作人員。

關鍵詞：長輸天然氣管道;腐蝕;腐蝕原因形成;防護防腐措施

引言：

天然氣管道是西氣東輸?shù)闹饕緩剑粌H可以最大化的發(fā)揮天然氣資源的作用，還可以促進我國經濟的發(fā)展。所以，要深入分析影響天然氣管道的原因是再搭配相應的管理措施與防腐技術，不斷的提高管道的質量，降低天然氣管道的維修成本，提高天然氣企業(yè)的經濟效益。2020 年受到新冠肺炎疫情的沖擊，全球天然氣消費量下跌，但中國天然氣消費量仍增長明顯。根據(jù)《bp 世界能源統(tǒng)計年鑒》（2021年版）中的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，中國天然氣消費量為 360.4×10m0，占全球天然氣消費總量的 9.4%，比上年增長25.6×10m1，是消費增長量最多的國家。

在“碳中和”背景下，隨著我國雙碳目標的持續(xù)推進，天然氣作為一種低碳化石能源，在中國能源系統(tǒng)中具有特殊的地位和意義。中國天然氣在去碳化進程中不可或缺。預計到2025年，天然氣消費量將達480×10m3，占全球天然氣消費總量的11.5%。

長輸管道是天然氣運輸?shù)闹匾?，未來隨著天然氣消費量的增長，長輸管道將承擔更大的輸氣任務。而為了確保長輸管道運行安全，做好天然氣長輸管道的防腐工作就顯得尤為重要。

1長輸天然氣管道的特點

長輸天然氣管道具有口徑較大，鏈接點較多，跨越范圍大，常年受到連續(xù)不間斷高壓的特點。同時在鋪設長輸天然氣管道時可能需要經過不同的省份、地區(qū)，穿越環(huán)境經常發(fā)生變化。對于裸露在空中的長輸天然氣管道，其管壁很容易遭受大氣、雨水等腐蝕;對于埋于地下的長輸天然氣管道又容易受到土壤的腐蝕、生銹。如何做好長輸管道防腐工作，保證管道安全運行，值得深思。

2.分析影響長輸天然氣管道腐蝕的原因

2.1天然氣成分的影響

天然氣是一種混合物，里面含有多種硫化物成份，這些氣體在管道運輸過程中，會對管道內壁造成不同程度的腐蝕并造成管道的老化、失效。不同的天然氣其組成成分也不同，在輸送氣體的過程中，管道是固定的，但是天然氣的氣體不一樣，會產生不同的作用。如果天然氣中的硫化合物多就會加大對天然氣管道的侵蝕力度。

2.2當?shù)氐牡刭|情況與氣候條件影響

第一，由于長輸天然氣管道的跨越范圍大，需要經過不同的地區(qū)，但是每個地區(qū)之間存在的氣候性條件都不同差異，天然氣管道會收不同氣候的影響致使，使每不同個地區(qū)的長輸天然氣管道受到的侵蝕情況都不一樣。根據(jù)調查研究發(fā)展發(fā)現(xiàn)，如果外部環(huán)境溫度高，天然氣管道腐蝕的速度就會加快，如果外部環(huán)境溫度較低，天然氣管道腐蝕的速度就會變慢。

2.3空氣條件影響

空氣中的水、氧、酸、堿性物質會對鋼材表面造成破壞，經過日積月累，一些薄弱的有缺點的地方會被攻破產生漏點，或是腐蝕成鐵銹層層剝皮，使管道降低強度最后在壓力作用下破裂。

2.4地質條件影響

第二，地質條件的影響。不同地區(qū)的地質情況不同，天然氣管道會受到不同地質情況下土壤層的侵蝕。土壤對管道的腐蝕通常隨著土壤性質、管道周邊土壤中雜電流、土壤中寄存的微生物以及土壤的溫度等的不同，腐蝕程度不同。

2.5天然氣管道的質量

天然氣管道受內外部環(huán)境的影響，內部環(huán)境是指天然氣管道的材質與設計技術，天然氣管道質量好，使用的時間就長，天然氣管道質量差就會容易受到侵蝕。外部因素是指天然氣自身存在腐蝕成本，久而久之天然氣管道就會被侵蝕。雖然現(xiàn)在科技不斷進步了但是在運輸與選材方面，天然氣企業(yè)還存在一些不足。例如：在管道運輸?shù)倪^程中，需要作用鋼材來進行鋪設，但是鋼材容易受到損壞。除此之外，管道在設計的過程中，由于工藝技術沒有被完全掌握，存在一些不足，容易影響后期天然氣管道的運輸工作。

3 長天然氣管道受到損壞的原因

3.1 長天然氣管道外部環(huán)境的侵蝕

一般情況下，長天然氣管道會在地下進行鋪設，因為跨越范圍大，需要經過不同的地質條件與氣候條件等，受到的外界環(huán)境影響也不一樣。所以，每個地區(qū)鋪設的天然氣管道受到的侵蝕程度都不一樣。通常情況下，如果天然氣管道與空氣直接接觸，就會受到大氣水分的影響，而地下的天然氣管道非常容易土壤、細菌以及地下水的影響。

3.2 長輸天然氣管道內部環(huán)境的影響

天然氣管道不僅受外部環(huán)境的影響，還受天然氣管道內部環(huán)境的影響。天然氣在輸送的過程中，會伴有其他氣體與物體等雜質，隨著環(huán)境與溫度的變化，天然氣管道內部容易受到侵蝕。一般情況下，長天然氣管道的距離長，輸送量大，在高溫的環(huán)境下，會刺激一些酸性物質，影響天然氣管道的質量。

3.3其他方面的影響

除此之外，天然氣在輸送的過程中，由于管道中的雜質會受到影響，發(fā)生液化，在低溫的情況下，又形成不同形態(tài)的物質，與天然氣管道內部發(fā)生摩擦，從而加深天然氣管道的損壞力度，特別是在天然氣拐到處。因此，相關的工作人員需要重視這一方面的維修與檢查工作。與此同時，工作人員還需要分析化學成分對天然氣管道的影響，當管道內的雜物與天然氣中的化學成分產生反應，就會加劇天然氣管道的腐蝕力度。

4 長輸天然氣長輸管道的維修與防護措施防腐措施

工作人員需要對減輕腐蝕力度的措施進行分析，不僅可以延長天然氣管道的使用時長，還可以提高天然氣企業(yè)的經濟效益。對于不同因素的管道腐蝕因素進行分析，根據(jù)因地制宜的原則進行防護措施的原則，可以通過以下幾個方面進行分析。

4.1設計過程中的防腐措施

在長輸天然氣管道的腐蝕設計安裝施工過程中，設計人員發(fā)揮著非常重要的作用。只有全面提高設計人員的綜合素質，才能做好防腐保護工作。在設計工作中，需要設計人員根據(jù)自身豐富的工作經驗，做好勘查規(guī)劃工作。需要綜合考慮長輸管道所途徑地區(qū)的地質地形、氣候水文等多種因素，制定出科學合理的設計方案。

4.1選擇防腐蝕的材料鋪設管道

長輸天然氣管道的最重要的一個環(huán)節(jié)就是選擇防腐蝕的材料對天然氣管道進行鋪設。在鋪設管道之前，工作人員應該對采購的材料的質量以及性能進行檢測，符合鋪設標準與條件后才能進行鋪設工作。除此之外，必須提前規(guī)劃鋪設工藝，確保管道能夠順利被鋪設。

4.2 檢測鋪設管道材料的質量建設過程中的管道防腐措施

在建設過程中做好防腐處理是解決腐蝕問題的重要方式，這也是保證天然氣管道有良好使用壽命的方式之一。一般情況下會對天然氣管道內、外部開展防腐涂層保護，這也是天然氣管道防腐的最基礎方式。管道內部多為涂刷防腐涂層，而外部一般在管道制造期間采用工廠加工方式直接將3PE防腐層牢固附著的管壁上。但在施工過程中，焊口位置仍要進行現(xiàn)場防腐處理（一般采用補口帶處理），包括部分3PE破損點的防腐（一般采用補傷片），這些部位的防腐要結合施工環(huán)境和使用要求，對噴砂面進行處理，達到管道防腐要求。此外，在天然氣管道焊接過程中，需要注意焊接方式的科學使用，對焊接質量和焊接程度有嚴格地管理把控，防止出現(xiàn)安全事故，然后對焊接處進行防腐處理保證天然氣管道的整體防腐效果。

天然氣管道在進行鋪設的過程中，工作人員不僅需要考慮材料質量的問題，還需要注重其他輔助材料的質量。采購人員在購買材料的過程中，必須檢查材料的質量與特性是否符合國家規(guī)定標準以及管道鋪設標準。除此之外，還需要進行多加比較，在確保質量的前提下，最大化的節(jié)約購買成本，提高企業(yè)的經濟效益。

4.3 利用電化學防腐工藝減輕管道腐蝕程度運行過程中的管道防腐措施

電化學防腐工藝分為兩種，一種是陽極加強管道保護，這種工藝利用陽極金屬來隔離管道，降低管道侵蝕的程度;另一種是加強電流保護，利用給金屬管加上負電流的工藝，從而減少對天然氣管道的侵蝕力度。

運行過程中的天然氣長輸管道預防腐蝕具體措施分為犧牲陽極的陰極保護措施和外加電源的陰極保護措施。犧牲陽極的陰極保護措施的原理主要是在天然氣長輸管道的外壁增加一種比管道金屬更為活躍的金屬材料，使得金屬材料、管道金屬以及水蒸氣等電解質共同組成原電池，活躍金屬會被持續(xù)腐蝕，而天然氣長輸管道則被保護。外加電源的陰極保護措施是通過在天然氣金屬管道外壁增加電源來保護天然氣管道。外加電源的陰極保護措施在具體的使用過程中，需要按照實際情況來確定電源的具體電壓和電流。

4.4調整管道內介質的PH值

天然氣長輸管道的腐蝕程度與管內介質的PH值有著一定的關系。一般情況下，天然氣長輸管道內的 PH 值應保持在12～14之間。如果介質的PH沒有在標準的范圍之內，便會對管道產生一定的腐蝕影響，繼而導致管內腐蝕現(xiàn)象的形成。因此，一定要適當調整管內介質的PH值。調整介質PH值可減緩管道內腐蝕的速度，很好地起到防腐的效果。

4.5提高日常防腐管理能力

天然氣管道防腐工作漫長而復雜，在日常管理中，工作人員應加強對管道故障的科學管理，做好管道腐蝕預防與管理工作，讓長輸管道防腐更有效。一方面，應做好管道腐蝕的預防，工作人員應嚴格記錄長輸天然氣管道的相關信息，運行情況，以便及時地進行防腐處理;應加強對管道的定期檢測，要嚴格檢測管道內部壓力、容器壓力等。另一方面，要制定相關的制度規(guī)范，嚴格遵守。在開展管道防腐工作時，工作人員應按照天然氣公司的實際情況以及相應的制度規(guī)范做好日常管理，以全面抑制天然氣管道腐蝕的形成。

5 結束語

根據(jù)以上分析綜上所述，得知伴隨著我國經濟的不斷發(fā)展在“碳中和”背景下，天然氣作為一種低碳化石能源，在能源去碳化過程中不可或缺，長輸管道是目前國內天然氣輸送的主要方式，受管道沿線的環(huán)境和氣候等因素的影響較大，容易發(fā)生腐蝕。本文分析了長輸天然氣管道的腐蝕原因，提出了設計、建設、運行過程中的防腐及提高日常防腐管理能力等各種防護措施。天然氣長輸管道的防腐工作任重道遠，需要提高對管道腐蝕防護的重視度，在原有防腐工作的基礎上進一步優(yōu)化防護方案與舉措，達到更加穩(wěn)定、安全地利用天然氣能源的目的。

科技的不斷進步，管道運輸成為主要輸送天然氣的途徑。為了減少維修成本，確保周圍群眾安全，就需要對天然氣管道的腐蝕原因進行分析，相關的部門與企業(yè)單位也應該加大對防腐工藝的投入力度，提高防腐技術。除此之外，還需要利用相關措施減少天然氣在不同地區(qū)受不同氣候與地形的影響，從而節(jié)約天然氣管道的維修成本，促進我國天然氣企業(yè)的發(fā)展，推動我國經濟發(fā)展。

參考文獻：

[1]亓國良，李亮. 長輸天然氣管道腐蝕的形成與防腐保護措施探析[J]. 石化技術，2020，27（01）：313+327.

晏金龍. 天然氣長輸管道防腐的重要性及防護措施[J]. 當代化工，2013（4）：434-435.

[2]張思. 天然氣長輸管道防腐的重要性及防護[J]. 全面腐蝕控制，2019，33（01）：85-86張斌，溫超月. 天然氣長輸管道的腐蝕與防護措施[J]. 引文版：工程技術，2016（5）：250.

[3]楊富強，吳迪.富十四五”時期我國能源轉型實現(xiàn)碳達峰的路徑建議[J].可持續(xù)發(fā)展經濟導刊，2021（Z2）：21-22.

[4]代書龍，劉百爽 . 降低高壓直流入地電流對天然氣管道腐蝕的研究[J]. 云南電力技術，2020，48（04）：62-65