天然气管道内涂层减阻技术经济评价
西气东输管道应用减阻内涂层的经济性分析
西气东输管道横贯我国东西部， 西起新疆塔里 木的 轮 南， 止 于 上 海 市 白 鹤 镇， 管 道 全 长 约 $ """ + % 设计输量为 #!" * #" ) , -， 设计压力为 #" ./-， ()， 管径为 距 !# "#’ ))。该管道是目前国内输量最大、 离最长、 压气站最多、 管径最大的管道。在设计过程 中， 采用的减阻内涂层新技术也是以往国内管道建 设中从未采用过的， 现就应用减阻内涂层技术的经 济性进行分析。
管径
表"
不同设计方案中有无内涂层的 各项参数对比
涂敷
压气站 数量 （座） $!$ $! $& 1 $!
平均站 间距 （ 5*） $1!/# $"&/" !0!/# !!"/& %"#/& !-,/$
总功率 消耗
总燃气 消耗
（**） 情况 $ ,$" 有涂层 $ ,$" 无涂层 $ ,"0 有涂层 $ ,"0 无涂层 $ $$- 有涂层 $ $$- 无涂层
2: 2>7;: 28=;11 /2 //<;> 2:9;=2 2/ 2/=;9 21=;=< 2< 2<>;1 272;92 9 9>;< :2;9/ 2/ 229;9 211;>/
径为 !2 12= 33。
万方数据
在 = 个运行方案中， 上海末站压力均为 8;1 C)B。
第 !$ 卷第 ! 期
经分析， 在经济效益方面， 有内涂层和无内涂层 两种方案在固定投资和运行费用方面存在差别。首 先， 在固定投资方面， 以 !$ ,$" ** 管径的设计方案 为例， 按表 % 中站场投资可知， 有内涂层的管道可减 少 % 座压气站， 节约资金约 1 2 "% 6 $,- 元。内涂层的 费用以 %, 元 . *! 计， # ,,, 5* 长的管道共需约 # 6 故只考虑一次性投资， 施加内涂层后就可节 $,- 元， 约资金约 &/"% 6 $,- 元。其次， 在运行费用方面， 实 际运行中影响管道运行成本的因素很多， 但只考虑 动力消耗。在设计输量下， 仍以 !$ ,$"** 管径的设 计 方 案 为 例，采 用 内 涂 层 可 节 约 功 率 &$/1 若全线均使用燃气轮机， 每年可减少燃料气 ’+，
长输天然气管道内涂层技术及其应用
109天然气管道内涂层技术是在管道内壁喷涂环氧树脂，该物质不仅能够有效抵抗酸性气体的腐蚀，还能够有效防止输送介质内其他污染物的沉积，减少天然气在输送过程中的摩擦阻力，增加了管道内部的泄漏面积，国外采用内涂层技术起步较早，并且很多国家对新建天然气管道在铺设时必须采用内涂层技术，内涂层技术的应用可以降低14%左右的摩擦阻力，使大口径输气管道在使用过程中能够提高其经济效益和社会效益。
一、采用内涂层技术的必要性天然气管道在输送过程中所消耗的能量非常大，因此节约天然气在输送过程中的能源消耗，降低天然气的市场价格，已经成为天然气管道输送所研究的重要内容。
通常情况下降低天然气管道输送能耗的两个方法为：在进行天然气管道设计阶段，需要对天然气管道的管径进行优化，合理设计管道的工作压力，并且对压气站的主要设备进行优化选择；减少管道内输气的摩擦阻力也能够降低管道在输送过程中的能源消耗。
目前，降低管道摩阻损失的唯一方法就是在管道内壁覆盖一层减阻内涂层。
内涂层技术的主要作用是降低天然气管道在输送过程中的水力摩阻，同时也能够降低相应的输气压力。
由此可以说明，内涂层技术的应用可以保证在相同管径内，天然气的输送能耗会有所降低，并且能够有效提高管道的输气量，尤其是对于大口径的输气管道，所带来的经济效益非常大。
二、涂料的组成及选择内涂层技术的主要功能是降低天然气输送摩阻，提高管道的防腐性能。
因此在选择内涂层涂料时需要考虑涂料的粘接力、渗透性、耐热性、稳定性以及耐腐蚀性等。
涂料的组成物质种类有很多，大致可以分为4类成膜物、颜料、助剂和溶剂，为了能够在管道内形成良好的覆盖层，在进行涂料配方时应当具有科学性和合理性，目前我国化工行业所制定的涂料主要是按照成膜物进行分类，但是在实际是应用过程中应当按照涂料的防护作用、物理形态进行分类。
根据相关标准在选择涂料时，国外先进的做法是选择双组分液体环氧树脂，该物质的粘接性高，耐磨性强，施工条件简单，固化时间短，因此该材料是内涂层技术的首选材料。
长距离输气管道内涂层经济性分析
长距离输气管道内涂层经济性分析长距离输气管道管内壁加内减阻涂层后，可增大输量或延长输送距离，从技术上具有较大优势，但相应地增加了涂层投资及施工费用。
本文对长距离输气管道内减阻涂层经济性进行分析，为后续工程类似项目提供参考。
标签：输气管道；内涂层；摩阻系数；减阻；经济性1 内减阻涂层原理气体在长距离管道流动中，由于气体的内摩擦及管道内壁表面的作用产生摩擦阻力，引起能量损耗，使管道运输的效率下降，增加运行成本。
输气管道降低摩阻损失的方法主要有增大管径和降低输气管道内表面绝对粗糙度两种方法。
受到经济及管材制造水平的限制，不能无限制的增大管径，这时就需要通过降低输气管道绝对粗糙度的方法来降低摩阻系数，提高管道输量。
1.1 原理一条输气管道是否采用内壁覆盖层，管输流量Qv和管内壁粗糙度K有如下关系：Qv1、Qv2 ——分别为内涂前后的管流量；K1、K2 ——分别为内涂前后的粗糙度。
由以上输气管流量的计算公式可知，输气量的大小与管线内壁粗糙度有较大关系，粗糙度越高，输气量越小。
根据目前调研，新管存放半年后内壁的粗糙度在25～50μm之间，采用内减阻涂层后涂层表面粗糙度可以降至10μm以下，因此粗糙度降低十分明显，对减小输送时的摩阻尤为重要。
1.2 技术优点内减阻涂层除了具有减小粗糙度的作用，还具有其它优势，美国石油学会颁布的API RP 5L2ㄍ非腐蚀性气体输送管道内壁覆盖层推荐准则》指出，内涂层的好处是：改善和提高流动性；防止管道储存、运输及施工期间的腐蚀；有助于管道内表面的目视检查；提高清管效率等。
2 经济性分析管内壁加内涂层后，可增大输量或延长输送距离，但相应增加了涂层投资及施工费用。
管道是否需要设置内涂层需要经技术经济比较后确定。
气体流动会对管道内壁产生一定的冲刷，导致内壁逐渐变光滑。
以陕京输气管道为例，新管存放半年后的粗糙度在25～50μm之间，但根据2001年初的运行情况，采用工艺计算软件反复算出的粗糙度仅为17μm。
天然气管道内涂层减阻技术经济评价
判定方法 ：
有 内 涂 层 的 管道 对 应 长 度 管段 起 点 与 终 点 压 力 绝 对 值 的 比值 ； 无 涂 层 的管 道 动 力 消 耗 ，ｋ ； Ｗ
当 Ｃ ≤ １ ２ ｌ ，采 用 内涂 层 方 案 较 经 济 ； ２ ． 时 ０Ｃ 当Ｃ ２＞１ ２Ｃ 时 ，采 用 内涂 层方 案 是不 经 济 的 。 ． ｌ ０ Ｃ 是 不 加 内涂 层 的 运 营 费 ； ２ 采 用 内涂 层 的 ｌ Ｃ是 运营费。
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黼 油气地面工程科技成果专辑 （ Ｉ 下）
石油规划设计 ２０ 年 ９ ０６ 月
２ ９
从 （ ３）式 可 看 出 ， 由于 Ｘｅ ＞Ｘｅ ，，采 用 内涂
层 后 的 压 缩 站 间 距 是 未 采 用 内涂 层 压 缩 站 间距
（ ） ％
ｌ ．８ ７ １ ｌ ．８ ５４ ｌ ．５ ３９ ｌ ．６ ２５
３ 运 营成 本 费 用 的确 定 内涂 及 未 内涂 两 种 方 案 运 行 费 用 的 主要 区别 反 映 在 管 道 设 计 寿 命 期 间 的燃 料 消 耗 上 ，需 预 测 管 道
设计寿命期间 的燃料价格来量化燃 料费。 干 线 输 气 管 道 采 用 内涂 层 后 ，构 成 运 营成 本 的 诸 多 因 素 中可 变 因 素较 多 ，且 很 复 杂 。在 进 行 采 用
同样 ，在 ｌ ４ ｍ， Ｘ ２ １ ｍ， ， 取 ５ ｅ取 ０ １ 取 １ ． ，则 有 表 １的 关 系 ： ４时
厶 的 （ ／ ２ 倍 。因此 ，可 以相 应 减 少 压 缩 机 站 ） 数 也 能确 保 与 未 采 用 内涂 层 输 气 管 线 相 同 的输 量 。
采 用 内涂 层 后 管 道 线 路 工 程 的投 资 ，
天然气管道技术评价报告
天然气管道技术评价报告
一、评价报告简介
天然气管道技术评价报告是在深入的分析和研究天然气管道工程的整
体现状前提下，对天然气管道技术状况及相关规范进行全面考察、定性评
价和定量分析，并根据具体预算和工程建设的可行性，提出有针对性的总
体技术方案，以及详细的解决方案，并就未来的发展提供合理的建议，以
保证天然气管道的安全性和可靠性。
二、总体分析
1、分析工程需求
在开始着手天然气管道技术评价之前，首先需要对整个工程需求进行
分析，同时了解当前处于急需管道技术改造的状况。
了解当前管道技术的
情况，以及需要进行的改造之前，需要进行详细的调研，以确定工程需求
的总体要求，并将其用于技术方案中。
2、分析当前天然气管道技术现状
在进行技术方案设计之前，对当前管道技术进行专业分析，以全面了
解当前天然气管道技术状况，包括管道材料、布置、连接、检测、管理等，确定整体技术水平，以便进行后续方案的制定，以满足工程需求。
3、分析技术成本。
西气东输管道应用减阻内涂层的经济性分析
Ｃ ９ ８．１ ０
裹 ２ 瞥 内璧 粗 糙 度 的 取 值 有 关 规 范 和规 程 的规 定 粗糙 度
ｔ ） ｕｍ
新 钢 管无 锈 表 面 ０ 在 空 气 中堆 放 ６ ２ ～ ４个 月 以 后 的钢 管 新钢 管０ 钢 管 室外 暴 露 ６ 月 ０ 个 钢 管 室 外暴 露 ｌ ２个 月 ０ 清 管 后 未涂 环 氧 树脂 ０ 既不清管 ， 又未 涂 环 氧 树 脂 ０ 琼探管道０
主 题 词 输 气 管 道
内 涂 层
压用
技术经 济对 比
式 中 Ｑ 、 — — 施 加 内 涂 层 前 后 的 流 量 ； Ｑ：
一
、
慨
述
＾ 、。 一 加 内 涂 层 前 后 的 水 力 摩 阻 系数 … 施 和 的 函 数 关 系 采 用 原 全 苏 天 然 气 研 究 所 的
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第 ２ 卷 第 ２期 １
油
气
储
运
西气 东输管 道 应 用减 阻 内涂 层 的 经 济 － 析 眭分
张 文 伟 ‘ 王 善 珂 祝 宝 利
（ 国石 油 天 然气 管道 工 程 有 限公 司 ） 中
张文伟 摘
王 善珂等 ： 西气 东输 管道应用减 阻 内涂层 的经济性 分析 ， 油气储 运 ・０ ２ ２ （ ）４ ￣４ 。 ２ ０ ， １２ ３ ６ 要 对 西 气东输 管道工理 应用减 阻内涤层技 术进 行 了理论 分析 、 工艺计 算却经 济对 比 ， 结
㈤
设涂 敷前 ＾ 一Ｏ ０ ． ４ｍｍ， 敷后 ： ． ｌ 涂 一Ｏ ０ ｍｍ， 一１１ ． ５倍 如 保 持 流 量不 变 ， 则
“西气东输”工程天然气长输管道内外涂层技术经济分析
表面粗糙度大约" 管线长度*$ 流体密 +" ,； ( ). ,； ’； 度# ／ 涂层厚度$ 涂层 ! + + ! # ! & +. , " # ! $ ( #" ,； 1
高级工程师； 获博士学位。现从事石油天然气工业地面和滩海工程的 ! 杨晓鸿， $ & ( ’年生， $ & & #年毕业于成都科技大学， 防腐技术研究。地址： （ ） 天津市津塘公路* （ ） 。2 ： ’ # # * + $ #号。电话： # " " ( ( ’ $ # " $ ( 3 , 4 5 6 4 8 9 : % % # 4 : ; ; ! < ; ,! < 8 7 1 7
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
右， 总投资 /3 每亿立方米供气需投资 1 1亿元左右， < 6 < <亿元。年供气 / 3 1;/ 1 " 中， / 3 2 靠内涂层 0 <， 使输气量增加得来， 折合 / 5 6 5;/ 1 " ! 6 0 ! ! 亿元 等效5 0亿元的资金理论效用。 内涂层投资回收期： 针对 “西气东输” 工程的情 况， 采用减阻耐磨内涂层后， 可以将输气量由设计的 万方数据 ・> 1・
0 < 0 <左 8 3， 总材料费约
） 防腐层破损后易于修补。 ! ） 抗微生物性能好。 4 3 6天然气管道外防腐蚀层 埋地管道外壁防腐蚀层的种类较多。诸如石油 沥青和煤焦油沥青、 塑料粘胶带、 热塑涂层、 粉末融 结涂层等。随着管道向极地、 海洋、 冻土、 沼泽、 沙漠 等严酷环境延伸， 对防腐蚀层性能提出了更严格的 要求。因此， 在管道外防腐材料研究中， 都着眼于发 展复合材料或复合结构， 如三层结构、 双层粉末结 构。强调防腐蚀层要具有良好的介电性能、 物理性 能， 稳定的化学性能和较宽的温度适应性能等。达 到防腐、 绝缘、 保温、 增加强度等多种功能。 （ ） 常用外防腐蚀层 / $石油沥青防腐蚀层。石油沥青是比较落后的 防腐蚀层。其主要缺点是吸水率大， 耐老化性能差， 不耐细菌腐蚀等， 因此逐渐被其他防腐蚀层所取代。
天然气管输减阻剂减阻效果现场评价方法研究
天然气管输减阻剂减阻效果现场评价方法研究黄志强;马亚超;李琴;王楠;常维纯【期刊名称】《西南石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(038)004【摘要】减阻剂的合理使用可有效降低天然气长输过程中的能耗并提高管道的输气能力，天然气减阻剂减阻效果的科学评价是指导减阻剂在现场合理应用的关键所在。
目前国内外现有的减阻效果评价方法在管输现场的使用中有一定的局限性，不能较好地满足现场需要。
结合减阻剂减阻机理及管输现场对评价方法的要求，对国内外已用到的3种评价方法进行分析与完善，并提出两种新的评价方法。
运用模糊综合评价法对5种评价方法进行优选，得出采用输气效率系数与流量反演求水力摩阻系数联合评价法是评价管输现场减阻剂减阻效果较为合理的方法。
根据该评价方法，研发了一套天然气管输减阻剂减阻效果评价软件。
在某输气管线的应用中，软件评价分析结果符合现场实际情况，且同时满足了管输技术工程人员和生产管理者的需求。
软件操作简单，使用方便，得到了现场工作人员的好评。
【总页数】9页(P157-165)【作者】黄志强;马亚超;李琴;王楠;常维纯【作者单位】西南石油大学机电工程学院，四川成都 610500;西南石油大学机电工程学院，四川成都 610500;西南石油大学机电工程学院，四川成都 610500;西南石油大学机电工程学院，四川成都 610500;中国石油管道科技研究中心，河北廊坊 065000【正文语种】中文【中图分类】TE832.3【相关文献】1.减阻剂减阻效果的评价与分析 [J], 罗旗荣;张帆;肖博元;汤养浩2.长输管道汽柴油工况下加注减阻剂减阻效果对比分析 [J], 孙耀宗3.含液天然气管输减阻剂的研究进展 [J], 李孟;岳为超;徐吉展;叶天旭4.影响减阻剂减阻效果因素的量化分析 [J],5.天然气管道的减阻与天然气减阻剂 [J], 李国平;刘兵;鲍旭晨;李春漫;刘天佑因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
天然气管道减阻内涂技术
摘 要 ：为 了研 究减 阻 内涂 的作 用 ，需要 对 减 阻 内涂 技 术进 行 定量 分析 ，以便 能够 更 直观地
了解输气管道输气量 、输 气压力及所需功率等参数之 间的关系，还应 了解管道无 内覆盖层 时， 在各种状 态下 ，内表面的绝对粗糙度。减阻内涂技术可以较大地 降低摩 阻系数 ，增加输 气量 ， 降低输 气功 率 ，另外 减 阻 内涂 还 可 以减 少清 管次数 ，降低 管道 内腐蚀 ，降低运 行 费 用等 。该技
增 液化气 ４ｔ 以上 ，折算年增加 轻烃 产量 ８ ７ ８．ｔ ５， 年 增加 液化气 产量 约 １ ２ 同时 ，年 减少 洗盐倒 ０。 ４ ｔ
事故 流程 ７ ，按 每 次洗 盐 １ ，影 响凝 析油 销售 次 天 ２ ０ 计 算 ，折算年 增加凝 析油 销量 １ ７ ；⑤稳定 １ ｔ ０ ４ ｔ
１ 内涂层技术的发展
天 然气 管 道 减 阻 内涂 技 术 的研 究 始于 ２ 世 纪 ０
我 国应 用 研究 管 道 内涂层 已近 ３ 年 ，胜 利 油 ０ 田、中石油 的工程 技术研 究 院 、中科 院沈 阳金属研
究 所 等单 位 先 后 研 制 了管 道 内 涂层 涂 料 和 内涂设 备 ，并且 由应 用 于 油 田套 管 、中小 口径 原 油 （ 污
在 ０ ４ ． ａＧ ；② 螺 杆 压缩 机 在 ４ ｚ 右 ． —００ ＭＰ （ ） ０ ６ ５Ｈ 左
（）经济效 益 。凝析油 稳定 装置 改造方 案总投 １ 资 约 ２ ．万 元 ；通 过 采用 稳 定塔 微 正压 控 制方 式 ， ０５
充 分拔 出凝析 油 中的轻组分 ，年创 直接 经济 效益约 平 稳运 行 ，不 再 因 出 口压 力 高 而报 警 切 换 至 低 频 ５ ８６ 万元 ，年增 加凝析 油销售 效益 约 １７６ ７ ．５ １ ．万元 。 率 ；③ 塔底 重 沸 器 温度 控 制在 ９ Ｃ 右 ，再 沸 器 Ｏ。 左 （ ）社会效 益 。降低 了凝析 油损耗 ，确 保 了生 ２ 盐堵 周 期 由 １ —２ 天 延长 至 ４ 天 左右 ，结盐 速 度 ５ ０ ５ 产 下游储 运安全 ，减少 了环境 污染 。 平 均 降低 ６％以上 ；④ 压 缩 机 出 口分 离 器 日积 液 ０ 参 考文献 ４—６ｍ 混烃 ） 日增 轻烃 ２５ 以上 ，轻烃 装置 日 。（ ， ．ｔ ［］ １ 龙怀祖．原油稳定 工艺探讨［ ．石油规划设计 ，１９ ，３ （ ） Ｊ 】 ９２ ３：
1天然气管道内涂层研究现状及存在问题
天然气管道减阻内涂层技术现状及存在问题*马卫锋1，罗金恒1，蔡克1，陈志昕1，张华1，赵新伟1 （1.中国石油天然气集团公司管材研究所安全评价与完整性研究中心，陕西西安，710065）摘要：综述了国内外天然气管道减阻内涂层技术发展概况及研究应用现状，并针对国内现阶段与国外的差距、存在的问题，包括输送效率理论研究、减阻涂料研制、涂层行业标准和在役管道内涂层评价研究，提出了相应的建议。
关键词：天然气管道；减阻内涂层；应用现状中图分类号：TE988. 2文献标识码：AThe technological situation and existing problem of resistance-reducing internal coating of natural gas pipelineMA Wei-feng1, LUO Jin-heng1, , CAI Ke1, CHEN Zhi-xin1, ZHANG Hua1, ZHAO Xin-wei1 (1.Safety and Integrity Assessment Center in Research Institute of Tubular Goods of CNPC, Xi’an 710065, China) Abstract:This paper reviews the development and research application status of resistance-reducing internal coating of natural gas pipeline at home and abroad, and put forward the corresponding suggestion according to the present disparity and problem, which includes the send efficiency theoretical research, the coating material research, industry standard and the service coating evaluation research.Key words: gas pipelines; resistance-reducing internal coating; application situation1 前言管道内涂层技术在可以有效防止管道内腐蚀发生的同时，也是提高输量的有效手段，并且对于干线输气管道尤为显著。
天然气管道内壁减阻技术的应用
天然气管道内壁减阻技术的应用摘要:天然气的快速发展为城市经济注入了新的活力与动力,天然气在给城市发展带来巨大转型的同时,也面临着一些新的问题,如在运输过程中容易发生一些阻力等现象。
为了有效的研究天然气管道的顺利进行,消除不必要的阻碍,在实际的运行过程中需要对管道内壁涂抹技术进行有效的定量分析,以便能够更直观的了解输气管道的输气量、输气压力及所需功充等参数之间的关系,还应了解管道内的粗糙程度,通过进行内壁涂抹技术可以有效的减少清管次数、降低管道内的腐蚀、降低运行费用等,这对于我国社会发展具有非常重要的意义与作用。
关键词:天然气管道减阻内涂摩阻系数城市的快速发展为天然气的发展提供了巨大的发展空间,由于天然气自身所具有的众多特性,深受广大城市用户的欢迎与喜爱,通过天然气管道的运输可以直接将天然气运送到千家万户手中,但是城市天然气在运输的过程中,如果天然气管线内处置不当,极易发生天然气堵塞,因此,要切实做好天然气管线内壁的涂抹技术,以有效的保障天然气能够顺利流通,减少摩擦阻力,为城市的千家万户输送合格的天然气,促进社会经济发展。
当前,我国社会正处于转型的关键时期,在新的发展时期对天然气管线内壁涂层技术进行认真有效的分析,对于我国社会经济发展具有非常重要的意义与作用。
1 内壁涂层技术的发展内壁涂层技术在我国的发展较之国外发达国家相比,在时间上要相对晚一些。
天然气管道减阻内涂技术开始于20世纪40年代,当时世界经济正面临着发展的关键时期,一些发达国家开始利用天然气管道进行天然气输送,以振兴本国经济,这时天然气管线的内壁涂层技术得以顺利发展,并于20世纪60年代得到了飞速发展,并在世界范围内不断拓展。
美国石油学会于1968年颁布了《非腐蚀性气体输送管道内涂层推荐做法》,并在实际的运行过程中不断发展,2002年该方法再次得到美国有关部门的认可。
目前世界范围内的许多大口径、长距离的天然气管线,如欧洲的马格里布管道、美国和加拿大的共同管道,在其技术的运用方便,就充分的使用了天然气管道的内壁涂层技术,通过内壁涂层技术的应用,使得运输效果大幅度提高。
输气管道内减阻涂料发展现状
２ 发 展 趋 势
２ ． １ 无 溶 剂 内减 阻 涂 料
输气 管道 内减 阻涂 料 发 展 现 状
李 海 坤 ，曹 鹏 ，董彬 ，李 建 忠 （ 中国石油天然气管道科学研究院， 河北廊坊 ０ ６ ５ ０ ０ ０ ）
［ 摘 要 ］ 介 绍 了输 气管 道 内减 阻 涂料 发展 现状 和 趋 势 ， 分 析 了溶 剂 型 、 无 溶 剂 型 、 紫 外 光 固 化 型 内减 阻 涂
内减 阻涂层 涂装 后通 常要 求在 ６ Ｏ ℃ 固化房 中固化 １ ｈ 。当 采用 先 内后 外 工艺 时 ，内喷后 的管 道 需要 先 放
置５ ｄ ，以便 涂料 中的溶剂 挥发 干净 ，避 免 在 管 道外 涂 时 产 生气 泡 ｌ ３ ］ 。 目前 国 内所使 用 的 内减 阻涂 料全
部为 溶剂 型涂料 ，无溶剂 型 环氧 内减 阻涂料 还未 见研 究 和开发 。 溶剂 型 内减阻 涂料施 工 流程 如下 ：钢管 预 热一 除锈一 除锈 检 验一 喷涂一 冷 风平 台吹 出溶 剂一涂 层 固 化一 内涂 层检 验修 补 。 溶剂 型 内减 阻涂料 在施 工过 程 中存在 着下 列 问题 ：①溶 剂型 内减 阻涂 料 中所使 用 的溶剂 一般 为烷 基 苯 类等有 毒 溶剂 ，施 工过程 中如不带 防护 面具 ，强 烈 的刺激 性气 味几 乎令 人无 法呆 在 车间 内 ，而车 间操
中得 到 普遍应 用 。 国内最早 在西气 东 输工 程 中使用 了 内减 阻涂料口 ］ ，工 程前 期使 用 的 内减 阻涂 料全 部 是
国外 的溶剂 型产 品 ，后 期 天津塘 沽工 程 院开发 出了溶剂 型 内减 阻涂料 ，实现 了该涂 料 的 国产 化Ｌ ２ ］ 。在 陕
国外天然气管道内涂层评价技术研究进展
内涂 层对 于管 道 的运 行有 着 十 分重 要 的作 用 ． 它能起 到一 定 的防腐作 用 ．更 重要 的是 能使 管道 内
表面 光滑 ，减少 摩 阻 ，增 大输 量 ，降低 动 力消 耗 ， 降低 管 道 的建 设 成 本 和 运行 维 修 费 用 ［４ 国外 研 １］ －
评 估具 有重要 意义 文章 总结 了国外近年 来 开展 的天 然 气管道增输联 合 工业项 目 Ｊ （ｏｎ Ｉｄ ｓ Ｉ Ｊｉｔｎ ｕ． Ｐ
ｔ Ｐｏ ｃ）研 究 的最新部 分成 果 ， 包括 ＪＰ 目标 、流体 与涂层 材 料 的交 互作 用 、流量提 高、 直径 ｒ ｒｊ ｔ ｙ ｅ Ｉ
内新建 和 已建管 道 内涂层 材料 的使用 ．服 役运 行后
的 内涂 层 的完整性 、安全性 、可靠性 评估 打下 坚实
２
的基础 。
石 ｔ 工 程 建 设 ， ｂ
２１年６ ０２ 月
性 ，测 量流 动阻力 的传 感器 数量 由原来 的一 个增 加 到 三个 ，每个 皮 托管 至 少有 两 个 微 分压 力传 感 器 ．
于英 国国家天然 气传 输流 动 中心系统 ．由世界 最 大
的 高压 天 然 气 流动 设备 公 司— —英 国天 然气 建 立 其测 试场 地运行 ２ ５年 以来 ，由于其 技术 上 的专业 、 高 品质 及迅 速 快捷 的服 务得 到 了世界 范 围 的赞 誉 测 试 场地 可 以操 作 的压 力 范 围 为 ３～６ＭＰ ．流动 ａ
速 率为 １ ． ～３ ０万 ｓｒｄ ｆｔ ｄｒ ｂｃｎ ｔｒ ｆ ５万 ０ ｃ ｓ ｎ ａｄｃ ｉ ｉｅ ｏ ａ ｕ ｅｏ
于 ５ ｍ。一 般 来 说 ，内涂 层 的使 用 可 以得 到 低 ０
天然气管道防腐技术的现状与发展趋势
天然气管道防腐技术的现状与发展趋势随着中国经济的快速发展，国内对于天然气的需求量也逐年攀升，而天然气管道是连接供需两端的重要基础设施。
然而，天然气管道的腐蚀问题一直是影响其使用寿命和安全的重要因素，因此天然气管道防腐技术的现状和发展趋势备受关注。
一、天然气管道防腐技术现状目前，国际上常用的天然气管道防腐技术有三种，分别是外涂防腐涂层法、内衬防腐法和外加电流防腐法。
1、外涂防腐涂层法外涂防腐涂层法是目前广泛应用于天然气管道防腐领域的一种技术。
该技术是通过在管道表面涂上一层防腐涂料，起到防腐的作用。
该技术具备施工工艺简单、涂料种类繁多、可以在大气、水下和高温条件下使用的优点，但涂层的腐蚀产物会形成一定厚度，进一步影响管道的密封和使用寿命。
2、内衬防腐法内衬防腐法是将一层防腐层涂在管道内部，起到防腐作用。
该技术因为可以减少管道腐蚀产物对于管道内表面的影响，有效地提高了管道的使用寿命，因此被广泛应用于海洋石油和化工等行业。
内衬防腐法的缺陷是施工难度较大，对于管道的精确度和表面整洁度要求较高。
3、外加电流防腐法外加电流防腐法是在管道表面附加电流，利用电化学原理降低管道表面的金属离子浓度，从而达到抑制管道腐蚀的作用。
该技术具有施工简便、使用寿命长、防护性能稳定等优点，因此被广泛应用于石油和天然气、航空航天、海洋工程等领域。
但同时外加电流防腐法也存在电流分布不均、对于施工环境要求高等缺陷。
二、天然气管道防腐技术的发展趋势随着国内外环保法规的不断推进和技术的不断改进，天然气管道防腐技术也将不断更新，主要表现在以下几个方面：1、新型防腐材料的应用随着科技的飞速发展，新型防腐材料越来越受到重视。
以纳米技术为代表的研究领域和复合材料的研究将为天然气管道防腐技术的发展提供新的思路和材料。
虽然新型防腐材料的成本较高，但其卓越的性能和长久的防护效果将为天然气管道防腐领域带来更加良好的未来。
2、可视化技术的应用传统的防腐检测技术多具有侵入性、时间成本较高等弊端，而可视化技术则可使得防腐检测更加直观和简便。
管道减阻内涂的经济性
管道减阻内涂的经济性从前面几章的叙述，可以得知：天然气管道内覆盖层减阻技术在国外干线上应用非常普遍；施加减阻内涂技术主要目的是提高干线管输天然气的效率、减低压缩机的安装功率以及减少压缩站数。
实际上，早期北美大多数用户在对所有NPS16和更大的天然气管道使用内覆盖层时几乎没有考虑到它的经济性。
1980～1990年，北美的内涂覆费用上升达400％，燃料费用1980～1984年增加60％，1984～1990年又降低了40％。
这种在十年之间燃料费和内涂覆费用相对大幅度地变化，使得对预选使用内覆盖层的管道作出详细的经济性评估显得非常的重要。
干线输气管道是否采用减阻内覆盖层，要综合考虑整个管道建设项目的技术可行性与经济合理性，二者缺一不可，而经济性更是最终的目的。
其背景一是，干线输气管道建设投资数额巨大，因而投资风险随之增大；二是，天然气销售市场竞争日趋激烈，从而导致对投资决策的明智性要求越来越高；三是，业主要求在尽可能多的方案中选择最优的方案，以最短的时间，最低的费用，谋求最大限度的效益；四是，为强化预算控制，减少不必要的损失，尽量避免投资方案的多变性。
因此，在设计、建设、投资前必须进行技术与经济性的分析与评判。
在天然气干线管道诸多技术环节之中，减阻内覆盖层的经济性当然也不可忽视。
在此，天然气管道处在何种状况(输送距离、内壁粗糙度、输量等)下采用内覆盖层较为合理是问题的一方面；采用内覆盖层后增加的投资大到多少，整个项目投资就会有经营风险是问题的另一方面。
鉴于上述原因，近年来西方发达国家开始把经济分析和评判作为干线输气管道采用内覆盖层投资决策的先决条件，进行了大量的研究，并使用了一些可行的办法。
最常用的方法是所谓“费用现值(CPVCOS)法”和“差额投资净现值(△NPV)法”。
由于干线输气管道采用内覆盖层前后对其经济性影响的因素较多(如：内壁粗糙度、压力、输量、输送距离、输气价格、涂料与施工费用等)，许多因素有很大的不确定性，建成后管道寿命期间内的效益又难以估算等原因。
管道内覆盖层产生的效益
管道涂层的益处很长时间以来，人们已经认识到，管道覆盖层具有良好的经济状况，它能够耐磨损、耐机械破坏并降低清洗、过滤、清管的成本及其它清管设备的费用，确保产品纯度，防止污染，极大地降低了维护费用，使管内壁不会造成沉淀物的聚积(如垢或石蜡)，能增加输量。
1967年美国国家标准局的“腐蚀的方方面面”报告估计，由于水管内壁的腐蚀和堵塞，每年需要额外的泵功率成本为4000万美元。
1．增加天然气输送由于内覆盖表面粗糙，摩擦阻力降低，使天然气或液体更容易在管内流动，从而提高了输送效率，增加了输量。
用于天然气管道内壁的这类减阻型涂膜较薄，干膜厚度为37～75μm，通常在表面处理达Sa2．5级的表面上喷涂。
1953年，北美天然气管线首次采用减阻内涂技术，管径500mm，使用了美国COPON研究联盟开发了一种特殊的表面粗糙度，能有助于介质流动，提高输量的涂料，这在实际应用中已得到证实，许多文献作了具体的阐述。
当时使用了上述油漆，5年内进行定期跟踪检查，后因没有发现任何问题，所以没有再继续检测。
目前减阻内涂技术已被大家所接受，尤其被天然气输送公司所采用，事实上，从初期在北美出现，直至现在在欧洲及其它国家广泛应用，减阻内衬也已成为管道的标准技术。
H．G．Fasold博士及H．N．Wahle于1993年发表的文章中提出了输送量提高14％～21 %的数据。
并指出：“这种内覆盖层自20世纪60自年代末以来，它已被北欧和北美的许多天然气公司采用，大部分用于较大管径的管线，获得了上述比例的增量，而投资量增加相对较小(少于2％)”。
实际拉测表明，天然气管道使用内覆盖层具有以下经济效益。
(1)可提高输量4％～8％，许多国家的应用实例表明，可以保持这一比例，这实际上已有一定裕度，一般认为能提高1％，采用内覆盖层就已值得了。
(2)可在管道敷设前提供保护，确保没有腐蚀性物质影响表面粗糙度，污染介质。
(3)敷设后可方便快捷地清洁管道内部，水压试验后，由于内表面光滑，因此可以快速干燥。
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石油规划设计 ２０ 年９ ０６ 月
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２ ９
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从 （） 看出， 于Ｋｌ ２ 采用内 ３ 式可 由 ｅ Ｋ， ＞ ｅ 涂
生产期
丛 ＿ｌ ｒ ｏ１ ｇ
凡 ｌｒ ｏ２ ｇ
（ ５）
天然气价格 （ ｍ ） 元／＇ 压缩机站投资 （ ／ ８ ｋ Ｗ
人 民币与美元兑换 比
基准投资回收期 （ ） ８ 目标投资利润率 （ ％） 目标投资利税率 （ ％） 内涂层涂料价格 （ ｍ 元／ 清管费用 （ 站 ） 元１
人员配置 （ 站 ） 人／
干线输气管道是否采用内涂层， 要考虑整个项 目的技术性与经济性， 两者缺一不可。其原因： 一 是使干线输气管道建设投资数额增加，因而投资风 险随之增大； 二是天然气销售市场竞争 日 趋激烈， 从而导致对投资决策的要求越来越高，决策难度越 来越大；三是业主要求在不同的方案中选择最优的 方案，以最短的时间， 最低的费用， 谋求最大的效 益；四是为强化预算控制，减少不必要的损失， 尽 量避免投资方案的多变性。因此，在设计、建设 、 投资前需要进行技术与经济性分析和评判。
差额投资净现值计算模型
１ 定义及计算模型 差额投资净现值计算模型是计算干线输气管道 不采用内涂层的 ａ 方案与采用内涂层的 ｂ 方案的净 现金流量之差的净现值 ，或两个方案的净现值之差
额， 计算模型如下：
Ｎ Ａ ＰＶ＿ ２，
二 二 、
Ｉ 项 投 现 ，元 资 值 万 ； Ｐ 一 目
ｎ〔 及 一Ｏ ， Ｃ ． △ ］ 一△ Ｏ
（ｔ １） ＋｀
Ａ 一一两方案投资差 ，万元 ； ［ Ａ Ｃ一一两方案每年运营费用之差 ，万元／； ／ ａ Ａ Ｍ一一两方案年净收益之差 ，万元／； ／ ａ Ｃ 一一两方案年运行费用之差 ，万元／； Ｏ ／ ａ Ｓ 一一项 目寿命末期残值 （ 回收流动资 含 金） ，万元 ；
Ｉ一一采用内涂层管道干线压缩站间距， ２
ｋ ｍ；
Ｋｌ 未采用内涂层管道内 ｅ — 壁有效粗糙度，
林ｍ；
式中：Ｋ 一一有效粗 。 糙度； Ｋ一 壁 面 度； 糙 ： 一管 表 粗 Ｋ— 界面 ； 粗糙度 （ 携带物质） ；
Ｋｇ ｅ 一一采用内 涂层管道内壁有效粗糙度，
２ ８
石油规划 设计 第１卷第５ ７ 期
戮 油气地 程 面工 科技成果 专辑（ 蘸 下）
曹
尹 ｒ 愁
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一『 一 ｒ
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少 一
刘广文等．夭然气管道内涂层减阻技术经济评价．石油规划设计 ，２０ ， （ ０６ １ ５ ８ ３ ７ ）：２ － ２
摘 要 在输气管道内壁是否采用内涂层，需要进行技术分析及经济评价。文章介绍了确定 技术分析与经济评价的主要因素及确定计算模型 目 标函数的方法。 详细阐述 了经济评价差额投资 净现值和追加投资回收期两种计算模型，给出了将两种模型应用于优选方案时的判别方法。 关键词 长输气管道 内涂层 方案 经济评价 参数 计算模型 分析 评判 方法
Ｋ 一 头， 缝及 ｄ 一弯 焊 接头等引 粗糙度。 起的
在理论分析中， 选择适当的摩擦系数方程是十
分重要 的，直接影响到所确定方案的经济性 。因为
不同的粗糙度其装机功率不同， 装机功率的不同又 引起燃料费用的变化，因此确定合理的粗糙度直接 影响到所选方案的可行性。
２ 干线输气管道增量投资的确定
层后的压缩站间距Ｉ是未采用内涂层压缩站间距 ２
同 ｅ ４ Ｗ Ｋｇ １ ｆ ， 样， 在Ｋｌ ５ ， 取 ０ ｒ 取 ｍ ｅ ｉ ｘ ， ， 取 ｍ
１ 时， ． ４ 则有表 １ 的关系：
Ｉ （ｌ ０ 。 此 可 相 减 压 机 ｑ Ｋｌ ２ ． ， 以 应 少 缩 站 的 ｅＫ）倍 因 ｅ ２
ｆ 一一未采用内涂层干线输气管道的摩阻
系数 ；
Ｉ １ 一一采用内 涂层前管道线路工程的投资，
万元 ；
ｆ一一采用内 ． 涂层干线输气管道的摩阻系数。
表 １ 管道采用涂层后输气动力降低量
几 一一采用内涂层后管道线路工程的投资，
４ 相关经济参数的确定 上述介绍的 种因素是影响干线管道采用与不 ３ 采用内涂层的主要因素． 。在进行经济计算时， 还要 涉及到其他经济参数 （ 详见表 ２． ）
参 建设期
－ ２． １
数 一（ａ） （ａ）
表 ２ 相关经济参数
数 － 门 ５ ｜ 值
参 数
数值
１ ０
１ Ｋ ＝ Ｓ Ｋ＋ ｄ （ ） ｅ Ｋ ＋ ；Ｋ
（ ＝， ｔｅ Ｌ２ １Ｊ ｝０ ２ － Ｃ Ｋ ． ２ 、ｅ ・０ Ｃ． Ｋ ２ Ｊ ２
２ ． 、 ／ ‘ 、
２
、 月 产
， ， ￣
了 ， 、
式中：Ｌ
１ 目标 函数
ｍ ａ ＡＮＰ ｘ
Ｑ 一一第 ｒ ｔ 年天然气管道实际输量 ，
１４ａ ０／； ｔ
．ｔ Ｘ一一决策变量；
Ｔ 一一天然气管道建设总成本，万元； Ｃ
ｂ 一一总固定成本 ，万元 ；
．Ｑ一一总变动成本， ｆ ｝） 万元；
Ａ １ ｃ － （ ＇ ｆ ． ． 一呵 ， ） ７ ）
式中：Ａｒ Ｃ＝一两方案对比 每年节约的 燃料费用，
万元／； ａ
Ｑ ０ｔ； 一一年输量，１ ／ ０ ａ
Ｐ 一一设计压力，Ｍ ａ Ｐ；
Ｉ １一 １ Ａ＝２ Ｉ （） ４ 式中：Ｄ 一一增量投资， Ｉ 万元；
根据干线输气管道计算的基本公式整理可得：
０１２ ．５ ３
当ｑ； ． １ 采用内 Ｃ时， １２ ０ 涂层方案较经济； 当ｑ ＞ ， 采 涂层 是不 Ｃ时， 用内 方案 经济的 １２ ． ０ 。 Ｃ是不加内 涂层的 １ 运营费； ｑ是采用内 涂层的
运营费。
Ｎ＿ 一 １止
万元 。
Ｄ （ ２Ｎ ） Ｎ一 ， ， Ｉ Ｎ
（ ｍ） ｍ （ ） ％
３ ０ ０ ２ ．２ ７４ ４ ０ ０ ２ ．６ ４０ ５ ０ ０ ２１３ ．７ ６ ０ ０ １ ．２ ９１
一ｍｍ’ Ｎ％） Ｉ ，、‘一） Ｄ ２， ＮＮ ， ｝、 ｌ
７ ０ ０ １ ．８ ７１ ８ ０ ０ １ ．８ ５４ ９ ０ ０ １ ．５ ３９ １ ０ ６ ０ ０ １． ２５
３ 运营成本费用的确定 内涂及未内涂两种方案运行费用的主要区别反 映在管道设计寿命期间的燃料消耗上， 需预测管道 设计寿命期间的燃料价格来量化燃料费。 干线输气管道采用内涂层后 ，构成运营成本的 诸多因素中可变因素较多， 且很复杂。在进行采用 与不采用 内涂层的两方案 比较时 ， 仅考虑燃料费用 、 人工工资及福利费、清管费用一 、管理费用，其他费 用忽略不计。 采用内涂层后 ，燃料费用随装机功率的改变而 发生变化。由于压缩机所做的功与其压缩率的对数 值成正 比，故可写出下列关系式 ：
Ａ Ｐ ｉｎ Ｉ，， 一一等额支付系列现值系数；
ｏ 与运行参数 （ 压缩比 站间 距离Ｌ、 ， 压气站站数ｎ ） 站压力Ｐ， ） 使总费用最小。 现值 ，万元 ； ｃ 进出 、 Ｏ ２ Ｐ，
妈 一 第ｔ 方 年收 之 万 ／ 案 益 差， 元ａ 一 年两 ；
在流量Ｑ 和管线输送总距离Ｌ 一定时， 可得出
采用内涂层前后粗糙度与压缩站间距的关系式 ：
介析和评列 因素的确定
１ 管内壁粗糙度的确定 在实际计算中，一般采用有效粗糙度。有效粗 糙度反映了管壁粗糙度和由诸如弯头、环状焊缝、 接头及携带的特殊物质拖曳阻力所引起的当量粗糙 度的复合影响。有效粗糙度的确定方法如下：
一
Ｋ． ０ ４ 一 一 一 型 一 一 一Ｎ 一一一‘一一 ２
ｌ ｇ ｏ ｒ ，
（２ ．（一 Ｋ ｘ ｘ １ ． Ｄ ２ ） ｒ ０ １ ２
（ ６）
通过风险分析和模糊评定技术对采用内涂层管 道的无形效益进行量化，并与费用分析融为一体。 如果无形效益不足以量化时， ２ 以 ％的补偿因子给予 考虑。所以，假如内涂层管道的运行费用是未内涂 方案运行费用的 １ ２ ． 倍或更低， ０ 那么仍可推荐采用
Ｒ 一一权益比率基数， Ｂ 计算投资回报时使用 的基础数字； Ｏ 一一管道和其它设备的原始成本， Ｃ 万元；
Ｃ Ｎ一一重置成本 ，万元； Ｒ
Ｅ 一一其它投资，万元。
其中Ｉ ， ，几、几、几依次表示管道建设费、 压
内涂层方案 。
式中：Ｄ一一管径， ｍ ｍ ｏ
３ ０
石油 设计 第１卷第ｓ 规划 ７ 期
戮 油气地面工程科技成果专辑 （ 下）缨
计算模型目标函数的确定
干线输气管道在其寿命期间内的总费用由管道 建设费、压气站建设费、其他项 目 建设费、运行费 ４部分组成。其中，前 ３项视为一次性投资，运行 费用是在整个运行期间内经常性投资。考虑资金的 时间价值 ，采用最小费用法来计算干线输气管道的 总折算费用， 并使其费用最小。因此， 建立目 标函 数优化模型如下：
（ ） ８
ｍｉ ＡＣ ＝ ｎ
ｍｉ Ａ ｔ ｎ ＝ Ｐ
气站建设费、 其他项目 建设费、运行费用按一定的 资金回收系数折合到建设初期的数值。其 目 标就是 在管道终端气压预定值Ｐ 的条件下， Ｍ 通过优化求出
一 各设计参数 （ 管道内径 Ｄ、 壁厚 ８ 、内壁粗糙度Ｋ，
式中：ＡＰ２ 一一方案二与方案一的 Ｎ Ｖｔ － 差额投资净
１ ０
１ １ ８ ．５ ７７ ５０ ５０
２ ５
００ 工资和福利 （ 人 ・ ） ２０ 元／ 月
式中：ｒ １ 一一无内涂层的管道某管段起点与终点压
力绝对值的比值；
判定方法 ：
ｒ ２ 一一有内涂层的管道对应长度管段起点与
终点压力绝对值的比值 ；
Ｎ一一无涂层的 １ 管道动力消 耗， Ｗ； ｋ Ｎ一一有内 ２ 涂层的 道动力消耗， Ｗ 管 ｋ．
数也能确保与未采用内涂层输气管线相同的输量。