长输天然气管道内腐蚀检测及防护

长输天然气管道内腐蚀检测及防护
发表时间：2019-05-05T11:32:24.297Z 来源：《防护工程》2019年第2期作者：李振峰
[导读] 长输天然气管道防腐工作的好坏直接关系到天然气输送的安全性、可靠性以及管道的使用寿命。

了解管道的腐蚀机理，选择合适的腐蚀检测技术至关重要。

北京亚力特科技开发有限公司濮阳分公司河南濮阳 457000
摘要：天然气管道从天然气供应场所到其使用地方，经过各种各样复杂的地形，管道所处环境千变万化，且天然气中往往含有硫化氢、二氧化碳等酸性气体，它们对天然气管道造成腐蚀威胁，影响天然气管道的平安运行，因此天然气管道在运营中必须实施防腐蚀保护。

基于此，本文主要对长输天然气管道内腐蚀检测及防护进行分析探讨。

关键词：长输天然气管道；内腐蚀；检测；防护
1、前言
多数油气管道材料都选用钢制材料，且皆采用埋地方式敷设，因受到土壤中水分、酸性物质、微生物、周边电气化装置以及输送介质等因素的影响，使得油气管道内外壁极易出现各种腐蚀，从而在内外壁出现大量的凹坑缺陷。

另一方面由于受施工质量影响，管道也极易出现各种应力损伤，使得管道的承压能力严重下降，甚至会出现油气资源泄漏问题。

油气资源具有易燃易爆和污染性，如出现油气资源泄漏，轻则造成一定经济损失，重则可能会导致火灾爆炸事故和严重环境污染，从而给社会造成难以估量的危害。

因此，及时发现管道内外壁缺陷，并采取必要的措施进行修补十分重要，而管道内检测是发现管道内外壁缺陷最成熟的一种方式。

2、管道内腐蚀监测技术
管道内腐蚀会造成天然气管道系统严重老化，从而导致管道泄漏，结构强度降低，使得整个输气系统的完整性、安全性和经济性均受到严重影响。

对天然气管道事故的统计[6-7]结果表明，管道内腐蚀引起的事故约占15%。

因此，对管道内腐蚀情况的预测和评估是十分必要的。

但是，由于天然气埋地管道的结构特殊，检测工具不容易进入到管道内部，使得内腐蚀的检测难度很大。

目前检测埋地管道内腐蚀的方法主要有超声波法、漏磁通法、电视测量法和涡流检测法、智能球等。

其中，电视测量法必须与其他方法配合使用才能得到较为准确的检测结果，使得应用受到一定的限制；涡流检测法适用于有色金属和黑色金属管道，可检测局部的、全面的腐蚀、裂纹和孔蚀等，但穿透铁磁材料的能力很弱，只能用来检查管道表面的腐蚀。

另外，如果腐蚀产物存在磁性垢层，对检测结果会产生较大的影响。

因此，国内外普遍采用的检测管道内腐蚀方法有超声波检测法、漏磁通检测法、清管检测法、智能球等。

2.1超声波检测法
超声波检测法是利用脉冲发射时间间隔来测量管壁受蚀后的厚度。

测量过程中，探头需要依次对管内外壁的反射波进行接收再根据计算结果得到管壁厚度。

该方法的检测原理简单，不易受管道材料和壁厚的影响，且管道的变形和内外壁腐蚀均可被检测出，是管道腐蚀缺陷位置和深度的直接检测方法。

由于检测数据简单准确无需校验，超声波法可以用来计算管道最大允许输送压力，可为管道维修方案和适用期限的确定提供方便。

此外，该方法还可用于管壁内缺陷和管道应力腐蚀破裂的检测。

该检测法的缺点是超声波在空气中衰减很快，检测时需要有声波的传播介质，如油或水等。

2.2漏磁通检测法
漏磁通检测法的基本原理在于铁磁材料具有高磁导率，在外磁场作用下埋地钢管被磁化，钢管的磁导率要远大于因腐蚀产生缺陷处的磁导率。

因此，当钢管内部无缺陷时，磁力线通过钢管均匀分布；当存在缺陷时，磁力线有一部分泄漏出钢管表面，发生弯曲。

该方法可以检验各种中小型管道管壁的缺陷，优点是不易产生漏检且不需要耦合剂，缺点是检测范围较窄（仅限于材料表面和近表面区域），且管壁不宜太厚（壁厚≤12mm），空间分辨力低，易受外在因素干扰；此外，由于壁厚和检测精度成反比，即磁漏信号在小而深的管壁缺陷处过大，得到的检测数据需要校验；检测过程中当所用的材料混有杂质时，还会出现虚假数据。

在测过程中，如果能检测速度控制得当，也能有效保证检测精度。

2.3清管检测法
智能清管器是一种结合录像观察仪器利用超声波、声发射等原理进行无损探伤的设备。

常用的智能清管器有漏磁法智能清管器、超声波智能清管器等。

该类清管器通常设置有200~300个探头，可以清晰检测到管道内外的腐蚀状况以及由机械造成的损伤，并能判定损害的程度和位置。

漏磁法智能清管器可用于检测管道的腐蚀坑、管壁的腐蚀减薄量以及环向裂纹，但不能完全检测又深又细的轴向裂纹。

超声波智能清管器可用于检测管道的金属损伤、应力腐蚀开裂、防腐层剥离和机械损伤等缺陷。

弹性波仪器设置有辊轮接触传感器，因而不需要耦合剂，可用于气体管道的检测。

我国曾经从国外引进了智能清管器，完成了克拉玛依至乌鲁木齐线、鲁宁线等管道的检测项目。

2.4智能球
智能球是专门用来检测管道泄漏点的球体，在其内部安装有声音传感器。

智能球会随着介质在油气管道内向前移动，并准确记录泄漏处的异常声音。

智能球泄漏检测系统采用具有自主知识产权的声学检测技术，可识别和定位非常微小的泄漏点（误差控制在几十厘米以内），并可估算每处泄漏点泄漏量的大小。

智能球检测过程中管道沿线无需安装其他附加设备；具有高精度、高灵敏度和高可靠性；可测定无法清管的管道；可一次连续工作100h以上；可以现场处理数据，并同时提供分析检测报告。

3、内腐蚀防护
对于内壁的防腐蚀,主要可从以下两个方面入手：
(1)净化天然气通常在气源地,从地下开采出来的天然气先经过脱硫、脱水等一系列工艺，达到国家相关标准，才进人长输管线。

(2)管道内壁涂敷对管道作内壁涂敷可减少腐蚀、输气阻力以及每年的清管次数。

目前我国已开发了钢管内表面环氧树脂静电粉末喷涂技术及成套设备。

其中多以第二种方法为主，涂层是通过抑制金属表面产生电化学反应或化学反应而实现防腐，具体来看，是基于下面三方面的作用：
(1)屏蔽作用：许多涂层对酸、碱、盐等腐蚀介质显示化学惰性，且介电常数高，阻止了腐蚀电路的形成，因此金属表面涂覆漆膜后，把金属表面与环境隔开，起到了屏蔽腐蚀介质的作用。

但必须指出，涂料用高聚物具有一定的透气性，并与其结构密切相关。

(2)钝化缓释作用：借助涂料中的防锈颜料与金属表面反应，使其钝化或生成保护性的物质以提高涂层的保护作用，另外，许多油料在金属皂的催化作用下生成降解产物也能起到有机缓蚀剂的作用。

(3)电化学保护作用：涂料中使用电位比铁较低的金属为填料（如锌），会起到牺牲阳极的阴极保护作用，并且锌的大气腐蚀产物碱式碳酸锌比较稳定，又起到封闭、堵塞期末空隙的作用。

3.1防腐涂层的结构
在实际应用中，一种涂层往往不能很好的起到保护金属的作用，或不能同时满足防腐、耐候、美观等使用要求，因此大多在金属表面涂覆几种涂层，以组成一个整体系统共同发挥功效，这一涂层体系包括底漆，中间层，面漆，每层按需要分别涂刷一至数次，也有的仅是单层结构就同时满足了不同的使用要求，如粉末涂料。

3.2防腐涂层的选择
在选择防腐层的时候防腐涂层应具备：有效的电绝缘性；有效的隔水屏障性；涂敷于管道的方法不会对管道性能产生不利影响；涂敷于管道上的涂层缺陷最少；与管道表面有良好的附着力；能防止针孔随时间发展；能抵抗装卸、储存和安装时的损伤；能有效地保持绝缘电阻随时间恒定不变；抗剥离性能；抗化学介质破坏；补伤容易；物理性能保持能力强；对环境无毒；能防止地面储存和长距离运输过程不发生变化和降解。

目前国内外适用于长输管道的防腐蚀涂层主要有煤焦油瓷漆、PE二层结构、PE三层结构、熔结环氧粉末(FBE)、双层熔结环氧粉末(双层FBE)覆盖层等。

4、结语
长输天然气管道防腐工作的好坏直接关系到天然气输送的安全性、可靠性以及管道的使用寿命。

了解管道的腐蚀机理，选择合适的腐蚀检测技术至关重要。

参考文献：
[1]刘斌.天然气管道腐蚀监测[J].化工管理，2014（24）：30.
[2]张江江，张志宏.雅克拉气田天然气西气东输管道腐蚀与检测评价[J].腐蚀与防护，2015，36（3）：234-239.。