天然氣管道腐蝕原因及防治措施

楊明海(嵊州中石油昆侖燃?xì)庥邢薰?，浙?嵊州 312400)

1 天然氣管道腐蝕的形成原因

1.1 設(shè)計(jì)方面的因素

1.1.1 設(shè)計(jì)工藝不適用

管道的工藝設(shè)計(jì)，是為了讓管道能夠發(fā)揮其應(yīng)有的介質(zhì)儲(chǔ)存和輸送功能，工藝設(shè)計(jì)的合理適用，關(guān)系到設(shè)備的采購(gòu)成本，更可能影響到管道運(yùn)營(yíng)平穩(wěn)和安全。如果工藝設(shè)計(jì)不與實(shí)際情況相結(jié)合，就可能出現(xiàn)設(shè)備閑置浪費(fèi)、管道泄漏點(diǎn)增加、管道隱患難以整改、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)增加、內(nèi)檢測(cè)無(wú)法進(jìn)行等等問(wèn)題。

1.1.2 管道敷設(shè)土地協(xié)調(diào)內(nèi)容不明確

管道敷設(shè)所經(jīng)過(guò)的道路兩側(cè)，比如：農(nóng)田、魚(yú)塘、廠(chǎng)房、公有私有用地、航道、河流、集體所有山坡以及其他可能產(chǎn)生用地爭(zhēng)議的區(qū)域等地段，其中都涉及管道敷設(shè)施工的協(xié)調(diào)工作，大多以租用或者征用兩種形式進(jìn)行。

在管道敷設(shè)的地段協(xié)調(diào)協(xié)議上，需要有對(duì)管道投產(chǎn)后地塊用途限制、管道保護(hù)范圍、管道保護(hù)方式、管道后期維護(hù)保養(yǎng)檢測(cè)權(quán)力等，關(guān)系到后期管道管理，如果協(xié)調(diào)內(nèi)容不明確，后期管道管理工作會(huì)出現(xiàn)難以處理的問(wèn)題，比如：構(gòu)筑物或臨時(shí)性建筑物占?jí)?、安全距離不足、種植深根植物、敷設(shè)地段被圍閉、管道標(biāo)志樁等附屬設(shè)施被移動(dòng)拆除、道路改建擴(kuò)建施工與管道沖突等。各種不安全的事件作為外因積少成多，增加了管道遭受破壞的風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 管理機(jī)制不完善的問(wèn)題

管道管理機(jī)制是天然氣管道巡檢工作的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，是管道保護(hù)工作的基本措施，更是管道安全運(yùn)營(yíng)的保障。目前國(guó)內(nèi)天然氣管道巡檢工作一般采用專(zhuān)職巡線(xiàn)員的方式進(jìn)行，但是仍然存在一些不完善的地方。例如：管道巡查管理細(xì)則的標(biāo)準(zhǔn)化程度不足，管道巡查工作無(wú)法全天候進(jìn)行，第三方施工信息反饋不及時(shí)，巡查人員專(zhuān)業(yè)水平低，勞動(dòng)紀(jì)律容易松散，監(jiān)督工作受到不同程度制約等問(wèn)題。由此容易引發(fā)一系列管道保護(hù)工作不及時(shí)，而導(dǎo)致管道遭到破壞或者處于不安全狀態(tài)的事件發(fā)生。

1.3 管道外腐蝕的自然原因

天然氣管道的外部腐蝕主要發(fā)生在管道的外壁與地下環(huán)境中的土壤之間。土壤是礦物質(zhì)、有機(jī)物、細(xì)菌、水和空氣的混合物。當(dāng)管道的外部防腐損壞時(shí)，管道的金屬外壁將與土壤、空氣、水和礦物質(zhì)接觸，從而導(dǎo)致化學(xué)和電化學(xué)腐蝕。

從外部環(huán)境來(lái)講，天然氣管道鋪設(shè)在地下，鑒于土壤中的金屬物質(zhì)很多，土壤對(duì)于運(yùn)輸管道外壁的影響就不僅僅是自然腐蝕了，金屬物質(zhì)和管道外壁接觸造成電腐蝕。電腐蝕相比于自然腐蝕，速度更快，危害性更大。加之天然氣的運(yùn)輸涉及到的跨區(qū)域跨地形，這就使土壤的差異性難以把控。在統(tǒng)一的管道標(biāo)準(zhǔn)下很難適應(yīng)各地的土質(zhì)，這不僅為解決管道外部腐蝕問(wèn)題帶來(lái)了很多麻煩，也因?yàn)槿狈︶槍?duì)性對(duì)企業(yè)在當(dāng)?shù)氐匿佋O(shè)造成不必要的成本影響。比如：在本就良好的土壤環(huán)境下，仍然用并不需要標(biāo)準(zhǔn)厚度的保護(hù)層，減少了經(jīng)濟(jì)效益；在土壤環(huán)境惡劣的情況下，保護(hù)層的厚度又不能有效的保護(hù)管線(xiàn)。因此，外部環(huán)境對(duì)于運(yùn)輸管道的嚴(yán)重腐蝕現(xiàn)象已經(jīng)是急需解決的問(wèn)題。

空氣是氮?dú)?、氧氣、二氧化碳和水的混合物，其中氧氣、二氧化碳和水?huì)引起金屬腐蝕，這種腐蝕稱(chēng)為空氣腐蝕。例如當(dāng)管道的溫度遠(yuǎn)低于環(huán)境的露點(diǎn)時(shí)，大氣中的水蒸氣將凝結(jié)在管道的外壁上而形成露水，在露水中溶解的礦物質(zhì)，氧氣和二氧化碳的影響下，會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，這是空氣腐蝕的過(guò)程。為了避免管道因空氣腐蝕而造成的損害，通常采用外部隔熱和外部防腐涂層，以避免長(zhǎng)距離管道的外壁與空氣接觸并結(jié)露。長(zhǎng)距離管道通常埋在地下。土壤是空氣、水和無(wú)機(jī)鹽及微生物的復(fù)雜混合物，在兩者的作用下，長(zhǎng)距離管道表面會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，導(dǎo)致逐漸腐蝕，這是典型的電化學(xué)腐蝕。

幾乎所有現(xiàn)有材料都可能發(fā)生微生物腐蝕，管道也不例外。天然氣管道如果埋在地下，與空氣隔離，比較適合某些厭氧細(xì)菌的生存，細(xì)菌和微生物會(huì)破壞管道的外部防腐涂層，進(jìn)而威脅到管道的外壁。根據(jù)最近的研究，導(dǎo)致管道腐蝕的細(xì)菌和微生物通常是自然環(huán)境中鐵硫循環(huán)的參與者，鐵硫循環(huán)會(huì)在管道外壁上引起點(diǎn)蝕，并加速其電化學(xué)反應(yīng)。

2 目前天然氣管道腐蝕防護(hù)措施

2.1 天然氣管道防腐層的防護(hù)技術(shù)

在實(shí)施天然氣管道防腐措施時(shí)，應(yīng)考慮到管道的實(shí)際運(yùn)行特點(diǎn)，需要根據(jù)不同的管道情況進(jìn)行有針對(duì)性、有效的維修。修復(fù)延伸到地面的管道中的腐蝕層時(shí)，用鋼刷清除腐蝕保護(hù)層，以確保有效清洗掉腐蝕的影響。該工藝中，應(yīng)將腐蝕程度分級(jí)為3級(jí)以上，完成防腐層防護(hù)技術(shù)工作后需要進(jìn)行噴漆環(huán)節(jié)，需要特別注意的是潤(rùn)滑層厚度需要控制在70 μm以上。最后，將干膜的顏色應(yīng)用于管的最低層，涂抹時(shí)還需要進(jìn)一步對(duì)厚度問(wèn)題進(jìn)行把控，其厚度范圍控制在140 μm。這項(xiàng)抗腐蝕措施提高了燃?xì)夤艿赖姆栏芰Γ瑫r(shí)也使管道的連續(xù)性得以保證[1]。

2.2 深層次加強(qiáng)管線(xiàn)強(qiáng)化技術(shù)

管道的腐蝕問(wèn)題是當(dāng)前管道運(yùn)輸過(guò)程中必須解決的重點(diǎn)問(wèn)題和難點(diǎn)問(wèn)題，將極大地影響了管道運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量和效率。故而，可以從深層次加強(qiáng)管線(xiàn)技術(shù)的角度出發(fā)去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，加強(qiáng)對(duì)管道鋪設(shè)技術(shù)的監(jiān)督與管理，加強(qiáng)規(guī)范性，加強(qiáng)日常的維修和檢查力度，最大限度地減少腐蝕所帶來(lái)的負(fù)面影響。主要內(nèi)容如下：首先，針對(duì)管道問(wèn)題，必須對(duì)周邊的環(huán)境做出深入的了解，這點(diǎn)是必不可少的。其次，必須進(jìn)一步保證管線(xiàn)位置的精確性和合理性，充分考慮環(huán)境對(duì)管道的影響，規(guī)避不良風(fēng)險(xiǎn)。最后，針對(duì)一些較深的管道腐蝕問(wèn)題，則必須清除該區(qū)域的銹蝕，確保在Sa2級(jí)之上清除銹蝕。在取得良好的除銹效果后，科學(xué)合理運(yùn)用涂裝措施，從而取得較好的防腐功效。

2.3 涂裝工藝

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查和驗(yàn)證，需要分別對(duì)涂層完好部位和鼓泡部位進(jìn)行打磨對(duì)比，涂層完好部位經(jīng)打磨后，管道本體會(huì)存在一層鐵銹，輕微打磨后便露出金屬本色，但鼓泡部位經(jīng)打磨后存在疏松的腐蝕產(chǎn)物。因此，涂層存在缺陷是外腐蝕發(fā)生的主要原因，需要做好以下幾點(diǎn)：首先，管道外表面及凹坑部位浮銹等雜質(zhì)未清理干凈。涂層鼓泡部位經(jīng)打磨后存在疏松的鐵銹，即使涂層完好部位，打磨后也存在浮銹情況，因此還需對(duì)這些鐵銹進(jìn)行有效的清除。其次，外防腐過(guò)程中，噴漆質(zhì)量未達(dá)標(biāo)，隨著管道運(yùn)行，在溫度變化的情況下會(huì)造成涂層出現(xiàn)龜裂，雨水等沿著漆面縫隙到達(dá)金屬表面，發(fā)生腐蝕。所以還需選擇質(zhì)量較好的噴漆種類(lèi)，對(duì)溫度變化方面的因素進(jìn)行考量，制定合理的防范措施，加強(qiáng)噴漆工藝的掌控，達(dá)到合格的涂裝質(zhì)量。

2.4 內(nèi)層防腐的應(yīng)用

管線(xiàn)的內(nèi)部涂層可以有效降低管道內(nèi)部的摩擦損耗，提高天然氣管道運(yùn)輸?shù)乃俣取＝Y(jié)合以往的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，可以通過(guò)液體固化劑和環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)合對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行防腐處理，合理應(yīng)用上述表面材料，可以提高線(xiàn)路傳輸效率。內(nèi)層防腐技術(shù)在大型天然氣管道防腐方面有著重要的作用，特別適用于確保大型風(fēng)管的安全運(yùn)行。

3 提高天然氣管道腐蝕防治工作的有效策略

3.1 相關(guān)企業(yè)需要重視做好日常管理的工作

天然氣管道防腐是一個(gè)復(fù)雜且漫長(zhǎng)的過(guò)程，在平時(shí)的工作中，相關(guān)人員需要加強(qiáng)對(duì)管道故障的管理。因此，在管道防腐處理過(guò)程中，需要將重點(diǎn)放在預(yù)防工作上，將使用的防腐材料、防腐技術(shù)等內(nèi)容嚴(yán)格記錄好，并定期對(duì)管道實(shí)施檢測(cè)，以確保管道內(nèi)部壓力、容器壓力處于合理狀態(tài)，避免一些安全問(wèn)題的發(fā)生。在日常管理工作中，應(yīng)根據(jù)天然氣公司提出的要求，從而制定并完善管理規(guī)范，引導(dǎo)工作人員形成安全責(zé)任意識(shí)，從而為天然氣運(yùn)輸工作的安全、平穩(wěn)運(yùn)行提供保證。

3.2 采用陰極保護(hù)、內(nèi)外同治、定期檢測(cè)等措施

針對(duì)內(nèi)腐蝕問(wèn)題，可采取氣源分析、多層過(guò)濾等手段對(duì)天然氣管道的輸送介質(zhì)進(jìn)行控制。主要實(shí)施方式為上游公司在采氣后，經(jīng)過(guò)多級(jí)過(guò)濾，同時(shí)在接收門(mén)站安裝色譜分析儀去分析氣體成分，預(yù)防硫化氫、二氧化碳等雜質(zhì)超標(biāo)；在下游接收區(qū)，需要安裝過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾，通過(guò)過(guò)濾設(shè)備的物理、化學(xué)吸附作用，以防止或減少水汽、硫化鐵、粉塵進(jìn)入管道，從而減小，減緩管道內(nèi)腐蝕問(wèn)題。

針對(duì)應(yīng)力腐蝕破裂，可以采取的主要保護(hù)措施是選擇合適的材料來(lái)防止應(yīng)力腐蝕。因此材料的選取既要具有一定的抗腐蝕性，又要具有低應(yīng)力敏感腐蝕性；在連接金屬的方法中，焊接是最為重要的，因?yàn)楹附訒r(shí)的縫隙是最容易受到腐蝕的，所以，要設(shè)計(jì)更為合理的結(jié)構(gòu)，并且在加工制造的過(guò)程中，盡量減少縫隙產(chǎn)生的可能，這同樣是防止應(yīng)力腐蝕的高效辦法。最后，可以在焊接過(guò)程中加入相應(yīng)的防腐蝕劑，用來(lái)隔離腐蝕環(huán)境，形成保護(hù)層[2]。

3.3 協(xié)議明確雙方權(quán)力義務(wù)、禁止危害管道行為

在土地使用協(xié)議中，應(yīng)當(dāng)明確說(shuō)明天然氣管道在鋪設(shè)建成投入使用后的相關(guān)規(guī)定，地塊的使用不得違反《天然氣管道保護(hù)法》、《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》等法律法規(guī)的要求；明令禁止禁止在天然氣管道保護(hù)范圍內(nèi)出現(xiàn)危害天然氣管道安全的行為。以明確權(quán)利義務(wù)、禁止危害行為等相關(guān)方式簽訂協(xié)議，以此才能夠保證天然氣管道建成后管理工作的順利開(kāi)展。

3.4 重視做好施工過(guò)程中的防范措施

3.4.1 需要重視建立相關(guān)管理機(jī)制，明確監(jiān)管責(zé)任

建立施工項(xiàng)目監(jiān)管機(jī)制，制定項(xiàng)目施工管理辦法以及相關(guān)細(xì)則，并不斷完善，持續(xù)改進(jìn)。以良好的機(jī)制帶動(dòng)施工監(jiān)管工作的開(kāi)展。通過(guò)制度將施工負(fù)責(zé)人、監(jiān)理人員、甲方工程監(jiān)管人員三個(gè)責(zé)任崗位按照崗崗有責(zé)任、層層抓質(zhì)量的要求，把監(jiān)管責(zé)任明確并落實(shí)到崗位和個(gè)人身上，對(duì)于每一層級(jí)負(fù)有項(xiàng)目施工管理責(zé)任的相關(guān)人員，要對(duì)自己分管的工程質(zhì)量進(jìn)行負(fù)責(zé)。

3.4.2 注意穿越深度及穿越層的穩(wěn)定，增加標(biāo)志、采取保護(hù)設(shè)施

在管道施工期間，如果遇到無(wú)法避免的穿跨越施工時(shí)，應(yīng)注意穿越深度及穿越層的穩(wěn)定，定向施工的同時(shí)，同步采集管道的平面坐標(biāo)和高程，以便換算縱坐標(biāo)。需要精確地記錄穿跨越管道所在位置的坐標(biāo)信息，同時(shí)增加地面標(biāo)志牌、航道標(biāo)等具有管道說(shuō)明的標(biāo)志物。穿跨越路面的天然氣管道，需要使用鋼套管或者水泥預(yù)制套管進(jìn)行保護(hù)，對(duì)于沉入河道中的天然氣管道，需要采用護(hù)岸、護(hù)底、配重塊等保護(hù)設(shè)施，這樣才能使管道免于遭受破壞。

3.5 重視運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的保護(hù)措施

3.5.1 建設(shè)內(nèi)外聯(lián)防機(jī)制，制度化管理團(tuán)隊(duì)

因?yàn)楣艿姥矙z工作無(wú)法做到24小時(shí)不間斷，所以對(duì)外需要建立政府與企業(yè)聯(lián)合的聯(lián)防機(jī)制。發(fā)揮我國(guó)社會(huì)主義制度的優(yōu)越性，發(fā)動(dòng)社會(huì)各級(jí)各界關(guān)心和關(guān)注國(guó)家重要的管道設(shè)施建設(shè)，公安、城管、安監(jiān)等各個(gè)部門(mén)與企業(yè)聯(lián)合執(zhí)法，管道附近村民委員會(huì)和民眾也應(yīng)動(dòng)員聯(lián)合防控，取得社會(huì)各界聯(lián)合管理的最佳效果，同時(shí)也造福于管道所在的鄉(xiāng)村和民眾。針對(duì)管道管理團(tuán)隊(duì)專(zhuān)業(yè)性不強(qiáng)的因素，對(duì)內(nèi)應(yīng)當(dāng)挑選專(zhuān)業(yè)人員建立綜合素質(zhì)較高的管道巡防隊(duì)伍，利用微信群，高清手機(jī)攝像頭等現(xiàn)代化軟硬件，對(duì)天然氣管道的管理信息傳遞機(jī)制進(jìn)行創(chuàng)新，不斷完善巡查管理制度辦法，使用符合實(shí)際要求的制度化管理團(tuán)隊(duì)。

3.5.2 分類(lèi)，程序化，標(biāo)準(zhǔn)化管理

建立并完善第三方施工管理細(xì)則，將其中管道管理人員遇到第三方施工情況、施工事件處理的程序細(xì)化，并將第三方施工的不同類(lèi)別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化完善。第三方施工主體與在天然氣管道的關(guān)系可分為以下幾類(lèi)：如果第三方施工與天然氣管道沖突，在滿(mǎn)足施工過(guò)程不影響天然氣管道安全的前提下，要求對(duì)方變更設(shè)計(jì)施工并提供施工方案；如果第三方施工主體與天然氣管道交叉時(shí)，可分別考慮修筑管涵，或者天然氣管底澆筑混凝土（主體在管道下方）的方式進(jìn)行保護(hù)；當(dāng)?shù)谌绞┕ぶ黧w與天然氣管道平行時(shí)，需要參照設(shè)計(jì)規(guī)范以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中要求處理。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，天然氣管道出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致天然氣管道出現(xiàn)泄漏的危險(xiǎn)，不但會(huì)導(dǎo)致企業(yè)產(chǎn)生重大經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)對(duì)社會(huì)造成更嚴(yán)重的后果，比如污染生態(tài)環(huán)境或者發(fā)生爆炸等。因此，在天然氣管道日常運(yùn)行的過(guò)程中，相關(guān)企業(yè)需對(duì)其中存在的問(wèn)題真正予以重視，對(duì)導(dǎo)致天然氣管道出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題，一定要加強(qiáng)相關(guān)的研究和分析，從根本上加以解決。要制定科學(xué)合理的防治措施，采取有效的技術(shù)和防控手段，使天然氣管道的安全運(yùn)行得到根本保證，為發(fā)展經(jīng)濟(jì)保障生活，建設(shè)和諧社會(huì)發(fā)揮更大的積極作用。