城市天然气管道的腐蚀与防护综述

摘要：天然气管道是用来传送天然气，因为传送距离远，需要经过的地形复杂崎岖，造成了天然气管道所处环境的多变。同时天然气中含有很多硫化氢、二氧化碳等酸性气体，这些酸性气体本身对天然气管道进行腐蚀，造成威胁，直接影响天然气管道的运送，因此天然气管道在工作必须实施必要的防腐保护。此文章通过分析城市天然气管道受到腐蚀的原因及目前腐蚀状况,提出相对应的策略，根据不同的环境，采用不同的防腐蚀方法,在此介绍了两种天然气管道防腐蚀保护的方法，包括绝缘层防腐方法和阴极保护，提出相对应的解决方法，保护城市天然气管道

关键字：天然气；腐蚀；防腐蚀；绝缘层防腐方法；阴极保护

随着社会的进步发展，天然气的使用越来越多，越来越频繁，这对天然气管道来说，任务更加繁重艰巨。目前天然气管道的腐蚀现象不容忽略，针对腐蚀现象，分析其原因，找出对应的解决办法，解决天然气运送中的困难，减少经济，人力物力的损失。绝缘层防腐法和阴极保护就是两种很重要的也是当前使用最多的防腐方法，利用化学原理，对腐蚀进行防治。通过分析天然气管道腐蚀现象，深入探讨腐蚀原因及防治方法。

1 腐蚀的原因和危害性

腐蚀是金属在一定环境条件下发生的化学反应。是化学反应作用下所引起的一种对金属的破坏。金属腐蚀可以按不同性质分类，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。而根据天然气的管道腐蚀部位的不同，可以分为内壁腐蚀和外壁腐蚀。腐蚀给金属材料造成的直接损失是巨大的，据调查，我国每年腐蚀损失5000多亿元，据估计全世界每年因腐蚀而报废的钢铁设备约相当于每年产量的30%，这样的比例算下来，报废的数量也相当对，即使假设有2/3可以回收利用，仍然有10%被浪费，同时相对于金属材料的损失价值，金属构件的损坏其价值远远超出。例如以飞机，舰船为例，它们造价远超过生产原材料的价格。直接造成损失如此之大，因腐蚀所造成的间接损失，更是难以统计，无数的腐蚀事例清楚的表明，各行业均普遍存在金属腐蚀的问题[1]。

2 城市天然气管道腐蚀的特点

输送天然气的管道大多数为埋地管道，传送距离远，需要经过的地形复杂崎岖，造成了天然气管道所处环境的多变，在运营中与输送介质发生内腐蚀，同时外壁与土壤接触发生外腐蚀，因为腐蚀类型多，各不相同，所以对应的防护措施也不相同。下面我们做进一步的探讨。

2.1腐蚀对城市天然气管道的危害

1971年5月20日深夜，我国四川威成输气管道的越溪段，正常运行中管线突然爆管，该管道为Φ630mm×8mm，工作压力为2.1Mpa，爆炸中，气流将管子

沿焊缝平行方向撕裂，重达201Kg的管子碎片飞出151m远，气流冲断10m外的输电线导致起火，使50m以外的两栋宿舍着火，伤26人，死亡4人，停输两天，抢修后换上新管段，运行7个多月后，1972年1月13日，同一部位第二次爆管，经查明以上两次爆管均有严重的内腐蚀引起，腐蚀速度达到了

2.6-10.4mm/a，这是由于投产一年后，沿线接入了含H2S天然气；1995年7月29日，横贯加拿大管道公司的一条1067mm天然气管道在Rapid市附近破裂起火，50多分钟后据爆破口7m远的另一条914mm气管也爆裂着火，两条管道分别停输了15天、4天，后来查明第一条管道是外部腐蚀裂纹引起的延性断裂，后一事故是因火灾没有及时扑灭引发的次生灾害；2000年8月，美国新墨西哥州卡尔斯巴市El Paso公司的一条天然气管线突然爆炸，造成12人死亡。事故调查报告显示，管线内壁长期受到腐蚀，管壁变薄直接造成了这起事故的发生，这一系列的天然气管道爆炸事故的发生，其重要原因离不开管道被腐蚀，所以做好天然气管道的防腐工作义不容辞，是重中之重[2]。

2.2 城市天然气管道的腐蚀类型

2.2.1内壁腐蚀

通常水会在管道的壁上形成一种亲水膜，这提供了原电池腐蚀的条件，继而产生相应电化学腐蚀。输送的天然气中含有硫化氢，二氧化碳等酸性气体，加上含有氧，这些硫化物以及其它腐蚀性化合物会直接和管道内侧壁发生反应，引起化学腐蚀。具体原理是在阳极区铁被氧化为Fe2+离子，所放出的电子自阳极（Fe）流至钢中的阴极（Fe3C）上被H+吸收而被还原成氢气，即

阳极氧化反应：

阴极还原反应：

总的反应：

内壁防腐不同于外壁防腐，的根本措施是将然气净化，使其杂质含量达到最小值。另外，还能通过在制造管道内壁时使用合成树脂或环氧树脂等作内涂层来防治管道内壁的金属腐蚀，并能降低管壁的粗糙度，这样既防治了腐蚀又提高了管道的输送能力。

2.2.2外壁土壤腐蚀

内壁会发生腐蚀现象，外壁同样会发生腐蚀，暴露在空气里或者埋在地下的管道都会发生外壁腐蚀现象。埋在地下的管道一般为钢管，而埋在地下的钢管的化学腐蚀是全面性的腐蚀，同一地方管道在地下的环境相同，所以在化学腐蚀的作用下，管壁厚度的减薄是均匀的。即从钢管受到穿孔破坏的角度来看，化学腐蚀的危害性不大。然而管道表面会出现凹穴，造成这种现象的原因还是来自电化学腐蚀，其次是杂散电流。除此之外，土壤中微生物细菌的力量也不容忽视，它们会促进对钢管的腐蚀，进一步扩大危害。天然气不只在输送中用到大量的钢管，