20世紀(jì)80年代以來，我國大陸天然氣探明儲量和產(chǎn)量持續(xù)快速增長，已經(jīng)形成川渝、新疆、陜西長慶、青海以及南海等陸上和海上氣區(qū)，累計探明可采儲量2.66萬億m3。根據(jù)《天然氣管網(wǎng)布局及“十一五”發(fā)展規(guī)劃》，2006~2010年期間，我國將基本形成覆蓋全國的天然氣基干管網(wǎng)，規(guī)劃建設(shè)天然氣管道大約1.6萬km，到2010年，天然氣管道總長將達(dá)4.4萬km。在天然氣開采以及集輸處理過程中，由于各類環(huán)境因素、儲存和輸送介質(zhì)的特性等造成管道金屬的腐蝕非常普遍，影響因素非常復(fù)雜。據(jù)統(tǒng)計，天然氣管道50%的泄漏問題是由腐蝕直接引起的，每年因金屬腐蝕造成的直接和間接損失高達(dá)數(shù)十億元，甚至導(dǎo)致人員傷亡和中毒等重大安全事故。因此，如何長期有效地抑制腐蝕是消除事故隱患、保障安全運行、降低生產(chǎn)成本的重要環(huán)節(jié)。熱噴涂表面處理技術(shù)，是一種非常有效的天然氣管道防腐技術(shù)。尤其是我國近年來在四川、新疆和吉林等地連續(xù)開發(fā)了多個大型富含硫化氫和二氧化碳的酸性和高酸性天然氣田，這類酸性天然氣集輸管道的腐蝕條件極其惡劣，熱噴涂防腐技術(shù)是一種很好的選擇。

    熱噴涂在石油工業(yè)中的應(yīng)用

    熱噴涂在石油工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，已成功用于石油勘探、開采等設(shè)備的修復(fù)和防護(hù)。熱噴涂涂層已成功用于石油鋼管、海洋平臺的長效防腐。勝利油田井下作業(yè)工程安裝公司引進(jìn)的電弧噴涂技術(shù)，較好地解決了金屬防腐的難題，填補了油田金屬防腐的空白。油田使用的各類泵的柱塞、缸套、葉輪等零件均可采用多種熱噴涂方法進(jìn)行修復(fù)和強化。油田使用的塔、罐、管道可采用電弧噴涂鋁、鋅、不銹鋼等涂層防腐或采用火焰噴塑防腐。在黃島油庫和秦皇島輸油公司首站油罐外表面使用過此種技術(shù)。采用等離子噴涂、超音速火焰噴涂、電弧噴涂均可解決油田用各種鍋爐管道的腐蝕和沖蝕問題。美國德克薩斯州和路易斯安娜州采油井架、海上油管噴鋅，加兩道乙烯基鋁粉漆噴鋁0.16mm，加乙烯鋁粉漆，經(jīng)過25年后檢查，涂層完好。英國北海鉆井平臺采用噴涂鋁涂層和封閉技術(shù)，長期運行防腐效果良好。

    熱噴涂技術(shù)在天然氣管道中的應(yīng)用

    我國所產(chǎn)天然氣中很大一部分為含硫化氫和二氧化碳的酸性天然氣，從開采井口到凈化廠之間的集輸管道中輸送的天然氣中含有硫化氫、二氧化碳、高礦化度氣田水（富含氯離子）和有機硫等多種腐蝕介質(zhì)，同時還存在泥沙、凝析油和蠟等復(fù)雜多相成分，加上輸送溫度和壓力高，氣體流速快，伴隨的腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重。尤其是管道彎頭和連接部位，不僅有化學(xué)和電化學(xué)腐蝕作用，還伴隨有較強的沖刷腐蝕，一直是工程防腐中的難題。熱噴涂防腐技術(shù)，以在金屬表面噴涂鋅及鋁從而形成防腐涂層為主。鋅涂層作為犧牲陽極對金屬基體進(jìn)行保護(hù)。鋁涂層則以致密的氧化薄膜對金屬基體進(jìn)行隔離防腐，特別是在與TiO2復(fù)合使用時，不僅具有很強的附著力，而且有極好的韌性，能夠抵抗由于金屬基體變形對涂層產(chǎn)生的破壞。而α晶形的氧化鋁具有很高的硬度，可以提高涂層的耐磨性能。此外，高溫下鋁涂層可與鐵發(fā)生反應(yīng)形成抗高溫氧化保護(hù)層，具有一定的耐高溫氧化能力。針對酸性油氣田地面集輸管道的特點，中石油川西北氣田對其集輸管道的彎頭采用了超音速火焰噴涂處理，涂層材料以Al2O3和TiO2為主，使管道彎頭的使用壽命由以前的1~3a延長到了10~15a。但由于所采用的熱噴涂工藝技術(shù)條件要求苛刻，國內(nèi)的工藝技術(shù)水平還難以達(dá)到需求，只能將需處理的工件送往國外的專業(yè)廠家進(jìn)行處理，導(dǎo)致成本高昂，限制了該技術(shù)的全面推廣和應(yīng)用。針對其海上開采和集輸?shù)奶攸c，針對海水沖刷腐蝕，采用火焰熱噴涂和封閉涂層相結(jié)合的天然氣輸送管道外防護(hù)涂層技術(shù)，有效地提高了管道的耐海浪沖刷性和海水腐蝕性能，延長了管道壽命。

    熱噴涂納米涂層技術(shù)

    近年來，隨著熱噴涂技術(shù)的迅速發(fā)展以及納米技術(shù)的重大進(jìn)展，兩者相結(jié)合的熱噴涂納米結(jié)構(gòu)涂層技術(shù)正成為熱噴涂領(lǐng)域一個重要的發(fā)展方向。目前，利用熱噴涂技術(shù)制備納米涂層主要采用2種方式：（1）制備具有部分納米特征的宏觀涂層。即將含量相對較少的納米顆粒加入傳統(tǒng)涂層中，使涂層成為納米顆粒彌散強化的、具有一定納米特征的復(fù)合涂層；（2）制備完全由納米顆粒構(gòu)成的涂層，賦予涂層優(yōu)異的工程性能。將AT13粉摻雜納米級顆粒Al2O3+13wt%TiO2的復(fù)合粉進(jìn)行等離子噴涂，并對其應(yīng)用于天然氣井油管進(jìn)行了實驗。實驗結(jié)果表明：摻雜納米顆粒的粉末平鋪性能好，涂層組織均勻性提高；納米顆粒的加入使涂層殘余應(yīng)力降低；摻雜納米顆粒的涂層組織結(jié)構(gòu)優(yōu)于常規(guī)涂層，在相近硬度條件下，摩擦系數(shù)降低，耐磨性能提高了30%以上，可使油管耐腐蝕性提高近1倍。

    在解決石油天然氣工業(yè)中腐蝕和磨損問題的各類技術(shù)手段當(dāng)中，熱噴涂技術(shù)已被證明是一種非常有效和成功的技術(shù)，在天然氣管道上的應(yīng)用也已取得了一定的成果，積累了經(jīng)驗，為其進(jìn)一步推廣應(yīng)用奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。但目前國內(nèi)熱噴涂技術(shù)與國外相比還有較大差距，其應(yīng)用仍存在工藝穩(wěn)定性不高、專業(yè)操作人員水平較低、數(shù)量不足、設(shè)備開發(fā)能力較弱、涂層孔隙率較高、封閉漆的性能和配套性較差等問題。針對這些問題，可采取以下對策：（1）結(jié)合國家倡導(dǎo)的自主知識創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級政策，進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合，開發(fā)熱噴涂納米涂層等新技術(shù)、新工藝，并建立成果小試、中試放大和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用一條龍式產(chǎn)品創(chuàng)新和開發(fā)體系；（2）開發(fā)完整和配套的技術(shù)工藝體系，包括前處理、涂層材料加工、熱噴涂和封閉涂料，培訓(xùn)操作人員，建立專業(yè)的技術(shù)支持和施工服務(wù)隊伍；（3）在石油天然氣行業(yè)推廣和建立工程設(shè)備全壽命成本評估的概念和方法，以真正體現(xiàn)和實現(xiàn)熱噴涂技術(shù)的成本優(yōu)勢，并促進(jìn)其在天然氣管道防腐中的全面推廣和應(yīng)用。