隨著我國(guó)天然氣資源在各行各業(yè)中應(yīng)用范圍的進(jìn)一步拓寬,管道運(yùn)輸憑借其安全性強(qiáng)、穩(wěn)定性高等諸多優(yōu)勢(shì),在其資源運(yùn)輸過(guò)程中扮演著不可忽視的重要角色。然而由于我國(guó)幅員遼闊,天然氣管道運(yùn)輸方式往往跨越不同省份的不同氣候區(qū),管道鋪設(shè)環(huán)境較為復(fù)雜,腐蝕直接成為危害天然氣管道運(yùn)輸安全性和可靠性的重要因素。
通常情況下,天然氣輸送管材大多為鋼管,腐蝕是鋼材運(yùn)輸過(guò)程中必須解決的重要環(huán)境難題。腐蝕程度的大小,直接影響天然氣管道的實(shí)際使用壽命,因此,下面對(duì)天然氣管道腐蝕機(jī)理及其防護(hù)措施的探討和研究,也就具備重要理論意義與現(xiàn)實(shí)價(jià)值。
其中,以電化學(xué)腐蝕為例,電化學(xué)腐蝕是天然氣管道運(yùn)輸過(guò)程中,金屬管道電位失去平衡而導(dǎo)致微電流的局部形成,在富含電解質(zhì)的溶液條件下,金屬失去其陽(yáng)離子后形成陽(yáng)極,電位較高部分得到電子形成陰極,從而在電化學(xué)作用下使天然氣運(yùn)輸管道遭到腐蝕破壞。
天然氣管道的腐蝕主要包括外壁腐蝕和內(nèi)壁腐蝕兩大類。
管道的外壁腐蝕是指天然氣運(yùn)輸管道外表面發(fā)生腐蝕影響管道使用壽命,該情況往往出現(xiàn)在管道架空或管道深埋于地底的情況。通常而言,架空的天然氣管道外表皮會(huì)受到空氣中氧元素以及空中環(huán)境風(fēng)吹日曬的影響,盡管其管道外表層上會(huì)有隔離涂層起到一定的防腐蝕效果,但日積月累的外界環(huán)境影響也將導(dǎo)致管道產(chǎn)生不良后果。深埋于地下的天然氣管道腐蝕環(huán)境更加復(fù)雜多變,往往是電化學(xué)腐蝕,而電化學(xué)腐蝕對(duì)天然氣運(yùn)輸管道管壁厚度的損耗是不均勻的,很容易使管壁受到穿孔影響的概率大幅度增加,增大對(duì)管道的危害。
大氣腐蝕作為天然氣管道常見(jiàn)的金屬腐蝕現(xiàn)象之一,由于我國(guó)油氣資源絕大部分分布于西北片區(qū),資源運(yùn)輸跨度較長(zhǎng),管道所處的地理?xiàng)l件環(huán)境大相徑庭,不同地區(qū)管道所面臨的實(shí)際腐蝕狀態(tài)和腐蝕程度也截然不同,同時(shí),不同區(qū)域空中含有的硫化物、顆粒物質(zhì)等含量有所不同,暴露在空氣環(huán)境中的運(yùn)輸管道受到的腐蝕情況也就有所不同。
例如,當(dāng)天然氣成分中含有一定量酸性物質(zhì)時(shí),天然氣氣體將進(jìn)一步分解出氫離子,天然氣輸送管道在發(fā)生該種酸性化學(xué)反應(yīng)后,管道內(nèi)壁自帶的保護(hù)膜將會(huì)被破壞,使氫離子直接與輸送管道內(nèi)壁材料相接觸,給管道內(nèi)壁造成不良影響而減少管道使用壽命。
此外,天然氣管道內(nèi)壁腐蝕的電化學(xué)腐蝕也與其油氣成分中的酸性氣體相關(guān),電化學(xué)腐蝕所形成的腐蝕原電池會(huì)在陰極發(fā)生極化反應(yīng),從而使電化學(xué)腐蝕速度進(jìn)一步加快,影響管道使用壽命。
防止電化學(xué)腐蝕的重要方法即陰極保護(hù)措施,通常情況下,陰極保護(hù)措施是在天然氣輸送管道中接通足量大小的直流電流,直流電流接通后輸送管道內(nèi)表面極性發(fā)生變化,以此最大限度減小管道內(nèi)壁腐蝕時(shí)電池正負(fù)極之間的電位差,使化學(xué)反應(yīng)腐蝕電流值進(jìn)一步減小,從而對(duì)天然氣輸送管道起到良好的保護(hù)作用。
另一種普遍的陰極保護(hù)措施,延長(zhǎng)天然氣輸送管道的方式,即在天然氣輸送管道表面涂抹一定的防腐涂層,可將兩類方式有機(jī)結(jié)合,最大限度加強(qiáng)對(duì)天然氣管道的保護(hù),圖1即為天然氣陰極保護(hù)示意圖。
但整體而言,通過(guò)改善腐蝕環(huán)境降低天然氣輸送管道受腐蝕程度,延長(zhǎng)管道使用壽命的方式,局限性太大,實(shí)際操作成本較為高昂,具體實(shí)施效果很可能不佳,可行性較低,因此,往往在部分不能采用其他方式的特定區(qū)域?qū)嵭小?/span>
但在使用緩蝕劑時(shí),應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)赝寥罈l件和天然氣管道運(yùn)輸實(shí)情,選擇更加適宜的緩蝕劑,通過(guò)最少量的緩蝕劑達(dá)到管道運(yùn)輸最大化的防腐蝕效果。
另一方面,由于緩蝕劑使用太容易對(duì)輸送管道表面性質(zhì)造成影響,應(yīng)根據(jù)管道具體材質(zhì)和強(qiáng)度參數(shù)等針對(duì)性的選擇不同類別的緩蝕劑。
天然氣資源對(duì)國(guó)家能源安全與工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要價(jià)值不容忽視,在預(yù)防和減輕天然氣管道腐蝕時(shí),可根據(jù)天然氣管道的腐蝕機(jī)理與腐蝕類型,針對(duì)性地采取陰極保護(hù)措施、改善腐蝕環(huán)境和添加緩蝕劑等方法,最大限度降低天然氣輸送管道受腐蝕程度。
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