输气管道内腐蚀分析与对策

输气管道内腐蚀分析与对策

罗肖

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摘 要：输气管道腐蚀是输气管道普遍存在的问题，其原因主要有流体介质腐蚀性、金属自身钝化性、内腐蚀的影响因素和环境因素。近年来，随着我国天然气需求量的增加，管道防腐问题越来越引起人们的重视，在国内外都产生了广泛而深远的影响。本文过对管道内腐蚀因素进行分析，得出其主要原因在于管内壁金属钝化性差、内腐蚀作用以及环境因素等方面。在此基础上提出了有效地防范及控制内腐蚀的方法和措施，为该管输气项目的顺利进行提供了保证。

关键词：管网内腐蚀；管道防腐；内部钝化性

一、引言

管道内腐蚀是发生在管道和管线介质中的腐蚀性介质（如水和空气）和金属间化合物（酸、碱、盐等）的结合，在介质和金属之间起化学作用的一种破坏反应，导致金属基体在较长时间内化学稳定性降低。化学介质渗透到金属材料中，在局部区域内形成腐蚀区，引起金属材料和基体材料的腐蚀。腐蚀不仅对管道和管线的使用寿命造成严重影响，还会给管道以及环境造成不可估量的损失，因此管道内腐蚀管理成为影响整个管道安全运行和经济发展的一个重要问题。

二、输气管道内腐蚀的影响因素

输气管道内腐蚀主要由两个因素引起：（1）物质因素：物质对管道内壁产生影响。当外界物质（包括大气）侵入管道后，其中成分会发生变化，从而影响到管道的内部特性，从而对钢制管道造成腐蚀，产生内部缺陷。此外，在管道生产过程中还会产生硫化物、氧化物和碳化物等物质，这些物质会使管道内壁加速硬化，从而增加钢管内部的结垢和腐蚀风险。（2）腐蚀介质：输气管道在生产过程中会使用大量腐蚀性介质，其中含有多种盐分以及多种水蒸气和气体等物质。这一情况会对管道内壁造成损伤从而导致结垢问题逐渐加重直至使腐蚀加剧最终引发内腐蚀事故。

三、内腐蚀的成因及机理

内腐蚀的成因主要是由于热膨胀系数与金属应力的关系。若应力过大，金属壁会出现局部裂纹并加速应力集中，从而造成局部变形，从而使金属的腐蚀速度加快。另一方面应力应变也是内腐蚀的主要影响因素。如果应力应变超过材料本身的承载能力，则会造成钢管内外壁出现许多孔洞，进而使钢管内应力增加。这会对管壁和内壁带来不可逆的损伤，从而加快管子的内腐蚀过程。管件表面缺陷是形成了内部孔洞后形成内腐蚀机理中的主要原因之一。在管件内发生的缺陷将会使金属本身暴露出来，并且会引起焊缝与管件内壁产生局部裂纹从而加速了管内腐蚀进程，若出现此种情况则需要对其进行适当的修磨以减少内腐蚀进程。

四、输气管道内腐蚀预防与治理存在的问题

从整体上来看，目前国内在输气管道的内腐蚀预防与治理方面仍存在一些问题。首先在管道设计方面还需更加严格规范，设计应充分考虑到运行工况、输气管线类型、管道地质条件以及周围环境等多方面因素。尤其是管道在建设过程中，应严格控制管道位置、管道截面尺寸以及管道接口尺寸，从而有效减少内生锈事故的发生。其次是在工程建设过程中需注重施工工艺方法。由于大部分输气管道设备均为预制件并在现场进行加工制作，因此在焊接施工过程中需采取一定的措施，防止焊接过程中产生大量的飞溅污染周边环境和输气设备。在施工过程中也应避免焊接区域的粉尘污染和化学污染。最后在管道材料选用方面还应对管道的防腐材料以及施工材料进行充分考虑。只有这样才能真正避免管道内腐蚀发生，提高输气管道的使用寿命。因此输气管道需要重视内结垢问题。为了缓解管内结垢问题，需采取以下措施：一是优化管道表面处理工艺方法；二是合理选择内表面涂层类型；三是降低管道内腐蚀问题的发生率。

五、预防措施

通过对以上分析的原因进行总结和讨论之后，提出了以下几点有效地防范及控制内腐蚀的方法和措施：首先，合理选择钢材牌号（采用高铬或高镍钢材)，保证其与输送介质相适应。对于含铬较高或含镍较高的钢种要进行预热处理（加热温度高达900℃）并在预热温度下预热；其次，合理控制焊接温度和焊接时间使其符合设计要求；再次，对管道内焊缝进行检测，对焊缝中已经腐蚀的金属进行除锈处理，以去除焊渣、氧化皮、铁锈等不利层。因此对钢管外径≥1500 mm时采用加热-回火工艺焊接；对于焊缝较小且均匀的钢管可采用温控电阻焊工艺，焊缝加热至600℃~800℃并对焊缝熔深进行100%检测。再次，加强管道检测监控和管理工作使其能及时发现存在的问题和其所在位置，及时采取相应措施避免管道在腐蚀过程中出现其他的问题，例如变形、剥落、泄漏等现象对该管道造成损害。

六、结语

在输气管道的腐蚀防护工作中，加强内壁及内部防腐措施，不仅可以降低管网的腐蚀，而且可以避免或减少管道系统故障的发生，保证管网正常运行。在对输气管线实施内腐蚀保护时，需要严格按照相关要求制定相应的工艺路线。同时，在管径较小或对内径要求较高的场合需要加大外壁的防腐措施力度和技术力度。由于钢管表面粗糙度的变化会对钢管的防腐起到一定的反作用，因此针对管壁粗糙度存在差异的情况，需要采取不同形式、不同材料对管壁表面进行防锈处理之后才能使用。因此管道系统在施工中需严格按照工艺路线进行施工，保证管道安全运行。

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