袁瑞航
南宁中燃城市燃气发展有限公司530200
摘要:管道腐蚀是天然气管道输送发生安全事故的主要原因之一。为了保证天然气配送过程中的安全性，必须对管道进行防腐，进而降低安全事故的概率，保证天然气的输送。本文主要介绍天然气配送管道防腐的一系列工艺，包括内防腐、外防腐层工艺及阴极保护工艺，并展望防腐工艺的未来发展趋势。
关键词:天然气；管道；防腐；外防腐层；阴极保护
1前言
天然气管道配送作为配送天然气是最为安全经济的一种方式，是油气储运设备中不可缺少的一个部分[1]。作为天然气安全输送的重要保障，防腐非常重要，虽然科技在不断进步，但是技术问题仍然是天然气长输管道防腐工艺亟待解决的问题。在油气储运行业中，每年因为管道腐蚀带来的损失都十分巨大，因此，管道腐蚀始终是一个至关重要的问题。在我国，长输管道的防腐工艺已经成熟，主要有内防腐和外防腐工艺，而外防腐采用防腐层工艺与阴极保护防腐工艺相结合保证长输管道的防腐蚀性能。
2配送管道腐蚀的原因
天然气在配送过程中管道发生腐蚀的原因可能多种多样，但整体来说可以分为两种：一是管道的材质。管道的材质组成与管道是否腐蚀息息相关，同时管道材质也决定了防腐涂层的类型，不同的防腐层对管道的防腐作用不是通用的；二是在配送天然气的过程中很大概率遇到不同的物质破坏产生腐蚀，比如电化、二氧化碳、氧、硫化物等物质。在配送过程中最主要的是电化过程对管道的腐蚀影响很大，化学过程的影响比较小[2]。
3防腐工艺
3.1缓蚀剂技术
顾名思义，缓蚀剂能够抑制金属腐蚀。防止或减缓腐蚀的原理是将少量的缓蚀剂加入介质中，这些缓蚀在管线内壁上形成各类保护膜，比如钝化膜、吸附膜、沉淀膜等[3]。添加缓蚀剂具有不需要额外增加设备，操作简单，用量极少，环境中的因素不会被改变，在不同的环境也能发挥作用等特点，因此广泛应用于油气工业。目前，国内外管道内防腐选用的缓蚀剂的主要缓蚀成分是有机物，如咪唑啉及其盐、链状有机胺、炔醇类、季铵盐类等。从电化学的角度看，缓蚀剂可以分为阴极型、阳极型、混合型等三种缓蚀剂。据研究，绵阳江油煤气管道企业将一种含硫的混合型缓蚀剂添加进天然气管道中，至今该管道仍在运行。陕西省油气管道企业添加阴极型缓蚀剂碳酸氢盐进管道中，使得管道的腐蚀率降低了30%[4]。
3.2长输管道外防腐层工艺
在我国，天然气管道外防腐主要采用的是管道防腐层的技术手段，目前主要采用三种管道防腐工艺：双层熔结环氧粉末（双层FBE）工艺、环氧粉末（FBE）防腐蚀工艺、聚乙烯防腐层工艺，有两层和三层。
3.2.1环氧粉末（FBE）防腐蚀工艺
熔结环氧粉末防腐工艺投入工业使用已半个世纪，经历了数十年考验，如今仍在使用，是国内外比较经典的防腐工艺。作为广泛应用于长输管道防腐层的工艺，熔结环氧粉末相对成本较低，比较经济，它的耐久性、抗腐蚀性能良好，且具有良好的电化学性能。熔结环氧粉末粘结能力很强，对温度不敏感，冷弯管道时可涂抹，涂层薄且多孔，不易产生阴极保护屏蔽，具有耐阴极剥离的特点。但是环氧粉末的机械性能差，涂层薄弱易破坏，吸水率高，耐流体渗透性能差，对于施工条件的要求高，因此不适宜应用于可能发生冲击和含水率高的地区。
3.2.2双层熔结环氧粉末（双层FBE）防腐层工艺
相比于传统单层熔结环氧粉末，双层熔结环氧粉（双层FBE）防腐层工艺具有抗流体渗透性等特点，受到国内外公司的青睐。该防腐工艺采用标准单层熔结环氧粉末作为底涂层，采用改性的熔结环氧粉末作为外防护层[5]。由于使用单层熔结环氧粉末作为底涂层，因此双层熔结环氧粉末防腐层兼具单层熔结环氧粉末具有的优良的电化学特性等各性特点，而且由于外保护层采用改性的熔结环氧粉末，弥补了单层的各种缺陷，大大提高了管道的防腐性能。此外，双层熔结环氧粉末防腐体系整体防腐层不仅耐高温，且兼容性强，各种规格管道、管件的防腐都可应用。
3.2.3双层聚乙烯（2PE）防腐层工艺
双层聚乙烯（2PE）防腐层的内层为胶粘剂，外层则为聚乙烯胶粘带，胶粘剂不具有防腐功能，它的作用仅是将聚乙烯胶粘带与管道紧密相连。双层聚乙烯防腐层具有绝缘性能良好、抗流体渗透性和机械性能良好、不易发生损伤、且容易维修以及对环境影响小等特点。因此双层聚乙烯（2PE）防腐层曾是国内外最为普遍的防腐工艺。但是该工艺容易发生阴极保护绝缘屏蔽，原因是管道和聚乙烯胶粘带的粘结很弱，若施工操作失误，便容易脱落，起不到防腐的作用。另外，该工艺可能会导致膜下腐蚀问题，如果水穿过防腐层与管道接触，形成的绝缘体会影响阴极保护电流的流动，会屏蔽防腐层。
3.2.4三层聚乙烯（3PE）防腐层工艺
上世纪八十年代，国外学者将聚乙烯胶粘带的物理防腐性能和环氧粉末电化学防腐性能结合起来，发明了三层聚乙烯（3PE）防腐层工艺，一跃成为现在国内外最为广泛应用的防腐工艺。聚乙烯三层结构防腐工艺综合了环氧粉末（FBE）防腐技术与双层熔结环氧粉末（双层FBE）防腐层的优良性能，弥补了各自的不足。将熔结环氧粉末的抗阴极保护屏蔽与聚乙烯胶粘带的抗流体渗透和抗物理冲击等性能相结合，抗腐蚀性能得到大大提高。其电化学性能优良、抗冲击性能高、韧性好、对温度不敏感、极不易产生阴极保护屏蔽。三层聚乙烯（3PE）防腐层结构：外防护层为聚乙烯胶粘带（PE）2.5～3.7mm；夹层为胶粘剂（AD）170～250um；底涂层为环氧粉末（FBE＞100um）。三层结构紧紧的粘结在一起，并与管道牢牢固定在一起，从而形成一套良好的防腐层体系。
3.3阴极保护技术
随着科技的发展，现在的天然气配送管道运输防腐工艺多采用阴极保护工艺，其作为外防腐工艺中的一种辅助手段，主要针对配送管道可能发生的电化学腐蚀，从应用范畴来说是一种电化学方法。从分类上来说可以分为强制电流法和牺牲阳极法两种方法。该技术的原理就是使用某种方法使得长输管道管壁成为电化学意义上的阴极，管壁金属聚集大量的电子，使金属管壁失去电子的能力减弱，从而削弱其氧化还原反应，抑制管道的电化学腐蚀。强制电流方法是通过加入外加金属，在管道中施加强制电流使管道成为阴极。而牺牲阳极方法则是在土壤中加入金属材料，使管道成为阴极，进而形成传统意义上的原电池，如图1所示。该工艺主要是新材料的应用，比如通过使用一些新阳极材料使得管道电流中和，抑制管道的腐蚀。相比于阳极，新阴极材料的研究没有什么突破，仍需在此上加大研究力度。
要体现在以下几个方面：
4.1人工智能防腐检测仪器
对于天然气管道的防腐检测不可能都采用人工检测，耗费巨大的人力物力。因此需要与人工智能相结合，开发出智能的装备和智能检测手段来检测防腐层的情况，及时反馈与处理，保证管道的正常运行，减少损失。
4.2复合覆盖层
从上述可知，单一材料单一层的防腐层可能只具有某一种防腐功能，比如物理防腐和电化学防腐的一种，防腐性能单一，不能为管道的运行提供有效的保障，作用比较有限。因此复合材料或者复合覆盖层是未来防腐层技术的发展方向，比如铝和锌材料的复合运用等。
4.3高性能防腐涂层
新材料的开发都与各行各业息息相关，，随着现代防腐层的广泛应用以及我国对天然气的需求增加，为了保证天然气管道的安全运输，研究新型高性能的防腐涂层将是未来的研究重点。
5结束语
本文简单介绍了天然气输配管道防腐的一系列工艺，主要包括缓蚀剂内防腐、防腐层外防腐和阴极保护方法的工艺，并表明未来的防腐工艺的发展方向主要体现在智能设备和新材料的应用上，不断开发新的防腐工艺以便为天然气的安全运输提供重要的保障。
参考文献
[1]王卫国,胡士信等.地下油气管道的腐蚀防护技术-以西气东输管道工程为例[J].石油与天然气学报,2013,35(4):251-252.
[2]郑伟.天然气管道外防腐保护技术的应用[J].内蒙古石油化工，2010(11):143.
[3]王宝泉.浅谈天然气长途传偷管道技术及防腐措施[J].科学咨询（科技·管理），2011，12:117-118.
[4]孙海，蒋大风.某天然气压气站管道防腐缓蚀剂注入系统的设置[J].石油与天然气化工，2010(12):115-120.
[5]张旭,魏子昂.浅谈油气储运中管道的防腐问题[J].中国石油和化工标准与质量,2011.13(10):45-47.