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前言
當前，能源消費結構以石油和煤炭為主，環境污染問題嚴重。而天然氣屬新興能源，多以管道傳輸，具備環保特性。應用管道實施天然氣輸送，將腐蝕問題作為重點考量內容。我國管網建設量比較大，要依據天然氣傳輸情況及要求，加大天然氣管道防腐技術研究力度，認識到長輸管道防腐必要性、類型和機理等，明確管道防腐影響因素，提出具體防護措施。
1 長輸管道的防腐必要性
長輸管道外部土壤環境復雜，內部物質多具備腐蝕性特征，容易使管道內外壁受到影響。倘若天然氣輸送過程中，管道腐蝕并穿孔，會造成天然氣泄漏，不僅影響管道建設運營，而且對環境造成污染，甚至引發火災，爆炸等一系列危害。當前，我國天然氣管網數量較多，加大防腐工作力度，應用相關技術對管道實施保護，有助于充分發揮長輸管道性能，實現天然氣傳輸效益。
2 管道腐蝕形式、類型和機理
2.1 管道腐蝕形式
（1）化學腐蝕。該腐蝕情況多由土壤、空氣、管道中各化學介質與金屬接觸發生化學作用導致，管道經腐蝕后表明金屬呈現均勻流失狀態，管道壁變薄。
（2）電化學腐蝕。因電極電位差異，金屬表面形成微電池，電解質溶液使金屬失去電子，變為離子后被溶解，形成陽極，電極電位高部位形成陰極，受電流流動影響。
例如：析氫腐蝕（鋼鐵表面吸附水膜酸性較強時）電化學腐蝕
負極（Fe）：Fe-2eˉ=Fe2+ Fe2++2H2O=Fe（OH）2+2H+ 正極（雜質）：2H++2eˉ=H2
電池反應：Fe+2H2O=Fe（OH）2+H2↑
由于有氫氣放出，所以稱之為析氫腐蝕。
（3）生物化學腐蝕。細菌生命活動破壞管道，產生腐蝕。其中，尤以電化學腐蝕最為常見，危害大。
2.2 管道腐蝕類型
（1）內壁腐蝕。造成管道內壁腐蝕的原因是天然氣中含水，在內壁生成親水膜，造成電化學腐蝕。同時，天然氣中的O2、CO2、H2S等腐蝕性物質，與金屬發生反應，造成化學腐蝕。（2）外壁腐蝕。該類腐蝕的發生環境是架空或埋地鋼管，多用涂層方式，對架空管進行防腐。埋地鋼管化學腐蝕比較徹底，該背景下，管壁厚度均勻，化學腐蝕不會對其產生太大危害。埋地鋼管因環境原因，外壁腐蝕情況復雜，以電化學腐蝕為主[1]。
2.3 腐蝕機理
腐蝕多由金屬和周圍介質發生化學或電化學作用所致。金屬因電極電位差異，出現腐蝕。電化學反應過程中，電極電位較低部位會失去電子，形成陽極，反之，得到電子，為陰極。水和氧氣同時存在，出現鐵銹。因其比較疏松，多浮于鋼鐵表面，無保護性，金屬仍存在陽極化反應。
3 管道防腐影響因素
石油天然氣管道，內、外和接頭部位多腐蝕。油氣管道敷設方式有埋地、管溝和架空三種。埋地敷設方式在油氣管道中應用普遍，站場內管道敷設多采用管溝和架空方式，應對埋地敷設管道實施重點防護。
3.1 外界條件影響
（1）周邊介質腐蝕性。介質的腐蝕性強弱，受土壤性質及微生物影響。長輸管道所處土壤環境復雜，很難對其腐蝕性進行準確評估和測定。（2）溫度影響包括環境溫度和管道運行過程中的溫度兩種。腐蝕速度會雖溫度升高而加快。溫度高低受管道敷設深度及地域差異影響。
3.2 防腐失效的影響
防腐層失效會對地下管道產生腐蝕。天然氣長管道經長期使用之后，防腐層發生破裂、變形、穿孔或與管道剝離，都會出現腐蝕情況。（1）防腐層剝離。倘若防腐層與管道脫離之后，無破損和進水情況，不會發生腐蝕。反之，出現破口，使腐蝕介質進入，可能出現保護電流不能達到的區域，形成陰極保護屏蔽現象。（2）防腐層破裂、穿孔、變形，會使其遭到直接破壞，進一步促成防腐層剝離，在特定環境下，產生陰極屏蔽。倘若破壞嚴重，很容易腐蝕管道。土壤應力、外力和材料老化都會對天然氣防腐層產生影響，使其破裂。穿孔多因施工過程中的外力所致。
4 管道防護措施
科學的腐蝕控制及防護是輸氣管道安全系統工程的重點內容，應依據實際工程背景，優選適用性強的腐蝕防護方式。通常情況下，天然氣長輸管道防護中，對防腐絕緣層和陰極保護進行同步應用，使防腐系統更具經濟性和可靠性。具體工程實踐中，效果極佳。
4.1 優選防腐涂層
防腐涂層隔離隔離管體金屬基體和土壤環境，以免輸氣管道與土壤環境直接接觸。其是輸氣管道防腐的第一道防線，具備物理阻隔作用。而涂層也為陰極保護提供了優質電絕緣環境。（1）附著力好。能夠附著鐵基體，對濕膜附著力要求很高。（2）抵抗介質滲透性好。完成成膜工作之后，確保涂層水、氧和其他腐蝕因子滲透性低，確保其隔絕性、密封性和屏障性好。（3）具備耐蝕性特征，有效抵抗水、酸、堿、鹽、大氣和其他相關介質腐蝕。（4）物理機械性能好。如果防腐涂層物理機械性能達標，能夠實施管線控制，以免其在土壤中發生蠕動。當鋼管出現熱脹冷縮情況時，其會移動，但不發生剝離情況。
4.2 陰極保護
依據極化電流提供方式，將陰極保護分為犧牲陽極陰極保護和外加電流陰極保護。
（1）犧牲陽極法。選用一種腐蝕電位比被保護金屬更負的的金屬或合金與被保護體共同組成電偶電池，依靠負電性金屬腐蝕溶解產生的電流，供被保護金屬陰極計劃，構成保護。陽極為低電位金屬所在電偶電池，偶接后加速腐蝕，為“犧牲陽極”。 |
