“碳中和”背景下长输天然气管道腐蚀的形成与防护防腐措施探讨

冯伟

摘要：随着我国双碳目标的持续推进，天然气作为一种低碳化石能源，在中国能源系统中具有特殊的地位和意义，长输管道仍作为目前我国最主要的天然气输送方式，其未来將承载更大的输送任务，那么如何保证输送过程中管道的安全运行，减少管道破裂的风险就显得尤为重要。伴随着我国经济的不断发展，科技的不断进步，天然气被人们开采出来，为了提高西气东输的效率，天然气管道被铺设出来。然而，由于长时间的使用天然气运输管道出现了腐蚀情况，管道被腐蚀就需要被维修，但是维修管道的成本高，工作复杂，降低了天然气企业的经济效益，还会影响周边人民的身心安全。所以，为了减少管道腐蚀程度，就需要在铺设管道之前做好防腐措施。工作人员可以利用管道的防腐技术、热收缩带安装等来进行防腐工作。定期对管道进行维修，减少管道破裂的风险本。这篇文章主要剖析了长输天然气管道的腐蚀原因，并对长输天然气管道的防腐措施进行探讨。分析天然气运输管道腐蚀的原因，并研究出相应的解决措施，希望能够帮助到相关的工作人员。

关键词：长输天然气管道;腐蚀;腐蚀原因形成;防护防腐措施

引言：

天然气管道是西气东输的主要途径，不仅可以最大化的发挥天然气资源的作用，还可以促进我国经济的发展。所以，要深入分析影响天然气管道的原因是再搭配相应的管理措施与防腐技术，不断的提高管道的质量，降低天然气管道的维修成本，提高天然气企业的经济效益。2020 年受到新冠肺炎疫情的冲击，全球天然气消费量下跌，但中国天然气消费量仍增长明显。根据《bp 世界能源统计年鉴》（2021年版）中的统计数据，中国天然气消费量为 360.4×10m0，占全球天然气消费总量的 9.4%，比上年增长25.6×10m1，是消费增长量最多的国家。

在“碳中和”背景下，随着我国双碳目标的持续推进，天然气作为一种低碳化石能源，在中国能源系统中具有特殊的地位和意义。中国天然气在去碳化进程中不可或缺。预计到2025年，天然气消费量将达480×10m3，占全球天然气消费总量的11.5%。

长输管道是天然气运输的重要渠道，未来随着天然气消费量的增长，长输管道将承担更大的输气任务。而为了确保长输管道运行安全，做好天然气长输管道的防腐工作就显得尤为重要。

1长输天然气管道的特点

长输天然气管道具有口径较大，链接点较多，跨越范围大，常年受到连续不间断高压的特点。同时在铺设长输天然气管道时可能需要经过不同的省份、地区，穿越环境经常发生变化。对于裸露在空中的长输天然气管道，其管壁很容易遭受大气、雨水等腐蚀;对于埋于地下的长输天然气管道又容易受到土壤的腐蚀、生锈。如何做好长输管道防腐工作，保证管道安全运行，值得深思。

2.分析影响长输天然气管道腐蚀的原因

2.1天然气成分的影响

天然气是一种混合物，里面含有多种硫化物成份，这些气体在管道运输过程中，会对管道内壁造成不同程度的腐蚀并造成管道的老化、失效。不同的天然气其组成成分也不同，在输送气体的过程中，管道是固定的，但是天然气的气体不一样，会产生不同的作用。如果天然气中的硫化合物多就会加大对天然气管道的侵蚀力度。

2.2当地的地质情况与气候条件影响

第一，由于长输天然气管道的跨越范围大，需要经过不同的地区，但是每个地区之间存在的气候性条件都不同差异，天然气管道会收不同气候的影响致使，使每不同个地区的长输天然气管道受到的侵蚀情况都不一样。根据调查研究发展发现，如果外部环境温度高，天然气管道腐蚀的速度就会加快，如果外部环境温度较低，天然气管道腐蚀的速度就会变慢。

2.3空气条件影响

空气中的水、氧、酸、碱性物质会对钢材表面造成破坏，经过日积月累，一些薄弱的有缺点的地方会被攻破产生漏点，或是腐蚀成铁锈层层剥皮，使管道降低强度最后在压力作用下破裂。

2.4地质条件影响

第二，地质条件的影响。不同地区的地质情况不同，天然气管道会受到不同地质情况下土壤层的侵蚀。土壤对管道的腐蚀通常随着土壤性质、管道周边土壤中杂电流、土壤中寄存的微生物以及土壤的温度等的不同，腐蚀程度不同。

2.5天然气管道的质量

天然气管道受内外部环境的影响，内部环境是指天然气管道的材质与设计技术，天然气管道质量好，使用的时间就长，天然气管道质量差就会容易受到侵蚀。外部因素是指天然气自身存在腐蚀成本，久而久之天然气管道就会被侵蚀。虽然现在科技不断进步了但是在运输与选材方面，天然气企业还存在一些不足。例如：在管道运输的过程中，需要作用钢材来进行铺设，但是钢材容易受到损坏。除此之外，管道在设计的过程中，由于工艺技术没有被完全掌握，存在一些不足，容易影响后期天然气管道的运输工作。

3 长天然气管道受到损坏的原因

3.1 长天然气管道外部环境的侵蚀

一般情况下，长天然气管道会在地下进行铺设，因为跨越范围大，需要经过不同的地质条件与气候条件等，受到的外界环境影响也不一样。所以，每个地区铺设的天然气管道受到的侵蚀程度都不一样。通常情况下，如果天然气管道与空气直接接触，就会受到大气水分的影响，而地下的天然气管道非常容易土壤、细菌以及地下水的影响。

3.2 长输天然气管道内部环境的影响

天然气管道不仅受外部环境的影响，还受天然气管道内部环境的影响。天然气在输送的过程中，会伴有其他气体与物体等杂质，随着环境与温度的变化，天然气管道内部容易受到侵蚀。一般情况下，长天然气管道的距离长，输送量大，在高温的环境下，会刺激一些酸性物质，影响天然气管道的质量。

3.3其他方面的影响

除此之外，天然气在输送的过程中，由于管道中的杂质会受到影响，发生液化，在低温的情况下，又形成不同形态的物质，与天然气管道内部发生摩擦，从而加深天然气管道的损坏力度，特别是在天然气拐到处。因此，相关的工作人员需要重视这一方面的维修与检查工作。与此同时，工作人员还需要分析化学成分对天然气管道的影响，当管道内的杂物与天然气中的化学成分产生反应，就会加剧天然气管道的腐蚀力度。

4 长输天然气长输管道的维修与防护措施防腐措施

工作人员需要对减轻腐蚀力度的措施进行分析，不仅可以延长天然气管道的使用时长，还可以提高天然气企业的经济效益。对于不同因素的管道腐蚀因素进行分析，根据因地制宜的原则进行防护措施的原则，可以通过以下几个方面进行分析。

4.1设计过程中的防腐措施

在长输天然气管道的腐蚀设计安装施工过程中，设计人员发挥着非常重要的作用。只有全面提高设计人员的综合素质，才能做好防腐保护工作。在设计工作中，需要设计人员根据自身丰富的工作经验，做好勘查规划工作。需要综合考虑长输管道所途径地区的地质地形、气候水文等多种因素，制定出科学合理的设计方案。

4.1选择防腐蚀的材料铺设管道

长输天然气管道的最重要的一个环节就是选择防腐蚀的材料对天然气管道进行铺设。在铺设管道之前，工作人员应该对采购的材料的质量以及性能进行检测，符合铺设标准与条件后才能进行铺设工作。除此之外，必须提前规划铺设工艺，确保管道能够顺利被铺设。

4.2 检测铺设管道材料的质量建设过程中的管道防腐措施

在建设过程中做好防腐处理是解决腐蚀问题的重要方式，这也是保证天然气管道有良好使用寿命的方式之一。一般情况下会对天然气管道内、外部开展防腐涂层保护，这也是天然气管道防腐的最基础方式。管道内部多为涂刷防腐涂层，而外部一般在管道制造期间采用工厂加工方式直接将3PE防腐层牢固附着的管壁上。但在施工过程中，焊口位置仍要进行现场防腐处理（一般采用补口带处理），包括部分3PE破损点的防腐（一般采用补伤片），这些部位的防腐要结合施工环境和使用要求，对喷砂面进行处理，达到管道防腐要求。此外，在天然气管道焊接过程中，需要注意焊接方式的科学使用，对焊接质量和焊接程度有严格地管理把控，防止出现安全事故，然后对焊接处进行防腐处理保证天然气管道的整体防腐效果。

天然气管道在进行铺设的过程中，工作人员不仅需要考虑材料质量的问题，还需要注重其他辅助材料的质量。采购人员在购买材料的过程中，必须检查材料的质量与特性是否符合国家規定标准以及管道铺设标准。除此之外，还需要进行多加比较，在确保质量的前提下，最大化的节约购买成本，提高企业的经济效益。

4.3 利用电化学防腐工艺减轻管道腐蚀程度运行过程中的管道防腐措施

电化学防腐工艺分为两种，一种是阳极加强管道保护，这种工艺利用阳极金属来隔离管道，降低管道侵蚀的程度;另一种是加强电流保护，利用给金属管加上负电流的工艺，从而减少对天然气管道的侵蚀力度。

运行过程中的天然气长输管道预防腐蚀具体措施分为牺牲阳极的阴极保护措施和外加电源的阴极保护措施。牺牲阳极的阴极保护措施的原理主要是在天然气长输管道的外壁增加一种比管道金属更为活跃的金属材料，使得金属材料、管道金属以及水蒸气等电解质共同组成原电池，活跃金属会被持续腐蚀，而天然气长输管道则被保护。外加电源的阴极保护措施是通过在天然气金属管道外壁增加电源来保护天然气管道。外加电源的阴极保护措施在具体的使用过程中，需要按照实际情况来确定电源的具体电压和电流。

4.4调整管道内介质的PH值

天然气长输管道的腐蚀程度与管内介质的PH值有着一定的关系。一般情况下，天然气长输管道内的 PH 值应保持在12～14之间。如果介质的PH没有在标准的范围之内，便会对管道产生一定的腐蚀影响，继而导致管内腐蚀现象的形成。因此，一定要适当调整管内介质的PH值。调整介质PH值可减缓管道内腐蚀的速度，很好地起到防腐的效果。

4.5提高日常防腐管理能力

天然气管道防腐工作漫长而复杂，在日常管理中，工作人员应加强对管道故障的科学管理，做好管道腐蚀预防与管理工作，让长输管道防腐更有效。一方面，应做好管道腐蚀的预防，工作人员应严格记录长输天然气管道的相关信息，运行情况，以便及时地进行防腐处理;应加强对管道的定期检测，要严格检测管道内部压力、容器压力等。另一方面，要制定相关的制度规范，严格遵守。在开展管道防腐工作时，工作人员应按照天然气公司的实际情况以及相应的制度规范做好日常管理，以全面抑制天然气管道腐蚀的形成。

5 结束语

根据以上分析综上所述，得知伴随着我国经济的不断发展在“碳中和”背景下，天然气作为一种低碳化石能源，在能源去碳化过程中不可或缺，长输管道是目前国内天然气输送的主要方式，受管道沿线的环境和气候等因素的影响较大，容易发生腐蚀。本文分析了长输天然气管道的腐蚀原因，提出了设计、建设、运行过程中的防腐及提高日常防腐管理能力等各种防护措施。天然气长输管道的防腐工作任重道远，需要提高对管道腐蚀防护的重视度，在原有防腐工作的基础上进一步优化防护方案与举措，达到更加稳定、安全地利用天然气能源的目的。

科技的不断进步，管道运输成为主要输送天然气的途径。为了减少维修成本，确保周围群众安全，就需要对天然气管道的腐蚀原因进行分析，相关的部门与企业单位也应该加大对防腐工艺的投入力度，提高防腐技术。除此之外，还需要利用相关措施减少天然气在不同地区受不同气候与地形的影响，从而节约天然气管道的维修成本，促进我国天然气企业的发展，推动我国经济发展。

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