天然气管道防腐技术研究与探讨

天然气管道防腐技术研究与探讨

【摘要】随着经济的发展和社会的进步，我国开始加大环境保护的力度。天然气作为一种清洁能源，能够适应时代的发展，广泛应用在工业和生活中。天然气在我国工业及普通生活中的需求持续较高的增长态势，但是，由于我国国土面积幅员辽阔，天然气在输送过程中，难免出现天然气管道腐蚀的事故，因此，研究天然气管道防腐，有利于天然气平稳输送，提高管道寿命，具有重大现实意义，也是保证天然气管道安全运行的重要手段。

【关键词】天然气管道；防腐技术；研究探讨

1.影响天然气管道腐蚀的因素

1.1管道外防腐层

防腐蚀覆盖层至关重要的是能抵御现场环境腐蚀，保证与钢管牢固粘结，尽可能不出现阴极剥离和造成阴极保护死区。如果外防腐层出现破损，则极易在破损点形成点蚀，成为杂散电流的流出点。

1.2地质环境

天然气管道在埋地环境下，主要受细菌、土壤以及杂散电流等的腐蚀。管道附近产生的二次感应交流电流叠加在管道产生的具有破坏作用的电流形成了杂散电流腐蚀，腐蚀量小，但集中腐蚀性强。另外，土壤中的硫酸盐还原菌将可溶硫酸盐还原成硫化氢与铁，形成细菌腐蚀。

1.3管道的材质及制造工艺

管道钢材的材质与制造因素是管道腐蚀的内因，特别是管道钢材的化学组分与微晶比较多，造成了严重的腐蚀问题。

2.实例分析——管道内喷涂防腐技术

2.1重防腐蚀涂料品种的筛选及性能

根据矿区天然气管道内外腐蚀介质，以及管内工况条件：天然气和气田水中主要含有硫化氢（H2S）、氯化钠（NaCl）、二氧化碳（CO2）、有机硫酸、C2以上烷烃以及泥砂。管道输送压力3～4 MPa，工作温度小于150℃。要求涂料耐高温，在较高的温度下耐硫化氢（H2S）、氯离子（Cl-）、二氧化碳（CO2）的腐蚀，漆膜附着力、强度、韧性好，具有良好的润滑性能及耐溶剂，阻燃性好。经过比较，选择聚氨酯改性环氧重防腐蚀漆，以及高压无空气喷涂工艺。

聚氨酯改性环氧重防腐蚀漆。底、面漆的耐热性能：可在温度不超过150℃

下长期作用，在400℃空气和氮气中损失小于50%。机械性能：机械性能优良，冲击强度为50kg.cm，硬度大于2H，柔韧性不超过1 mm。涂料性能：聚氨酯改性环氧重防腐蚀漆系双组分漆，具有优异的耐水性、耐强酸碱性、耐硫化物（硫化氢和有机硫醇）和化工大气腐蚀，其耐腐蚀等性能较单纯环氧漆更好。漆膜坚硬、附着力强、耐磨性好、润滑性能优异，利于流体输送，耐压力升降剥离等性能。需与同类型底漆、面漆配合使用，其三防性能更佳。聚氨酯改性环氧重防腐蚀漆广泛用于油气田和卤水输送管道内外壁，化工设备管道，各种酸碱槽罐、船舶和电器设备等防腐蚀和绝缘，以及高温设备（不超过180℃）。覆盖层施工方法：铁红聚氨酯改性环氧重防腐蚀底漆和面漆均系双组分漆，使用时按比例混匀，并用稀释剂调至施工粘度；管道经过喷砂处理达到Sa2.5级，并用空气吹除粉尘；喷涂三道底漆；喷涂三道面漆；施工现场温度不低于0℃；施工器具洁净，不得使用其它稀释剂；覆盖层厚度（平均）150～250μm。

2.2涂装工艺及其选择

涂装工艺：涂装工艺包括表面处理、喷涂底漆和面漆、以及现场焊接口、台班连接处及其它固定焊口、堵头和烤口等内喷涂修补。本工艺采用先进的遥控内喷砂设备，高压无空气内孔喷涂设备，特别是现场焊接口修补等不易控制点采用内喷涂，保证了焊接口内涂质量。其工艺流程为表面处理（喷砂）→喷涂底漆→喷涂面漆→现场焊口修补。高压无空气喷涂原理：高压无空气喷涂是将0.6MPa 的压缩空气注入喷气机后利用活塞原理将涂料室压力增至7～8MPa，涂料在高压下分子结构裂解后重新聚合产生互穿网络交链反应，其间空气和涂料不直接接触。涂料注入高压喷枪经过滤后，用螺旋式送料器推向喷头，形成球面向管壁喷涂。表面处理：表面处理是将管内壁上的油脂、铁锈、氧化铁皮等清除干净后，进入喷砂除锈。试验开始采用抛丸，效果不很理想，只能达到Sa0.5级，改用喷绿豆砂后达到Sa2.5级以上。

喷砂：喷砂分为管内喷砂和管外喷砂工艺。管外喷砂均采用直管喷枪，管内采用旋转抛物喷枪。生产实践证明，管内表面处理采用旋转抛物喷砂工艺，改进了现在石油管理局内各矿区采用的直管枪喷砂工艺，管内各部位喷砂质量均达到Sa2.5级以上，内壁显现出金属本体肉眼不见锈点。绿豆砂粒直径为0.5～2.5mm，砂粒很干燥，以免加砂时需经常筛网过滤除去粉尘和粗颗粒。砂粒用后收集起来，避免散落。喷砂设备包括空压机、砂罐、喷枪。喷涂底漆：聚氨酯改性环氧重防腐蚀漆的甲乙组分不能与水接触，以免起泡，用后必须盖紧。底漆喷涂三道，每道之间相隔时间，表干即可。施工温度不低于0℃，气温低时适当延长表干时间。内管壁用专用高压无空气喷枪。外壁式平面用高压无空气枪喷涂，可采用湿碰湿方式不断喷涂加厚，应注意以不能流挂为限。对输气和卤水管道内壁采用上述内喷枪，未出现流挂，流平性，遮盖力和附着力好。预制管道固化后测得膜厚为90 μm。设备有空压机、高压无空气喷涂机、内管喷枪。涂装完毕，用覆盖层测厚仪和覆盖层针孔检测仪分别作检验，并对覆盖层的附着力、柔韧性、强度、硬度、耐腐蚀性作检验。其中高压无空气内孔喷涂工艺中喷嘴、移动速度、涂料粘度之间的选取以及喷涂漆膜厚度控制是关键。

喷涂面漆：面漆采用聚氨酯改性环氧重防腐蚀漆，它也属于双组分漆。使用

时随时用随时配制，其操作工艺、设备同底漆。最后一遍漆固化（实干）后用测厚仪测定漆膜，漆膜总厚度不小于210μm。现场焊口修补：现场焊口内喷漆修补漆与面漆相同，且其配比也完全相同。其漆膜性能均达到产品质量标准。该漆有阻燃作用，焊接中从未出现漆燃烧漫延现象。焊口切开检查，底漆完好无损，面漆略有起泡和烧结，仅占30%，焊口宽度约3～4cm。内修补后膜厚为210μm。现场焊口修补首先将管道内表面清洁后，喷枪伸入管内到达修补口位置作补涂。可借助丝扣连接的钢管任意伸缩，喷涂器前的伸缩架使喷涂器固定在适中的位置。对于固定的补涂，一般采用法兰连接加工约300mm长的短节，短节中部开19.05mm的孔。短节焊好后，将喷涂器伸入此孔作补涂，补涂完毕用丝扣外堵头堵死。高压无空气喷涂和焊接口内喷修补均达到工艺设计要求，与传统的拖涂（搅涂）技术经济比较见表1。

一条φ159×7的内涂管道每公里费用25万元左右，表面处理占全部费用的30%，原材料和喷砂费用约占表面处理的65%左右。采用旋转抛物喷砂较矿区原采用直接喷砂时间短，砂利用率高，最关键的是涂敷质量得到保证，直喷管道中部约占整个管长1/4的部分达不到要求，有漏喷现象。内喷涂较拖涂质量更高，速度快，膜厚均匀。焊接口内喷涂修补后，不会产生漏涂。矿区原有工艺要求焊接处冷却到60 ℃以下才能修补。采用聚氨酯改性环氧重防腐蚀漆后，在250～300 ℃下就可喷涂修补。该温度条件下固化时间缩短，膜厚不断叠增，完全可达到6道漆的膜厚。而原有工艺根本不可能达到，特别当焊口出现焊疤及线路弯头时在死角处产生漏涂。内喷涂由于采用全方位的旋转式喷涂，可克服上述难题。高压无空气喷涂工艺与之相配套的涂料，明显优于矿区现有涂装工艺和涂料，是今后石油天然气管道内防腐，以及油管、套管内外壁防腐蚀处理的发展方向。

3.结束语

总之，目前天然气管道防腐技术在现有的工业技术水平条件下相当有限，但是，可以通过长时间对比试验，找到一套针对天然气管道防腐的比较成熟的办法，并且相互进行配合，因地制宜，确定适用范围和适用条件，为保证天然气输送平稳运行以及管道经济效益最大化作出一份努力。因此，在今后的实践和研究过程中，需要进一步对不同腐蚀类型进行定量评价，并进行进一步深入研究。

参考文献：

[1]张艺.近年油气管道防腐技术的应用[J].化学工程与装备.2009（04）