石油天然气是我国能源种类中极为重要的能源，其为生活、生产等方面提供很大能量支持。此外，因天然气给生态环境所带来的影响较小，其发展前景十分可观。随着时间的延长，有不少城市的埋地钢质燃气管道因腐蚀发生了多起漏气事故。特别是那些没有采取阴极保护措施的埋地管道，有些只埋下去2～3年就发生了多处腐蚀穿孔现象，腐蚀已经成为影响管道安全运行的一大障碍，因此其腐蚀漏气及其防腐处理受到业内的关注。

一、天然气压力输送管道的防腐处理至关重要

燃气管道腐蚀后会蚀穿、断裂，漏气后会着火、爆炸，破坏正常、平稳供气，影响用户的生产和生活，不仅给国家造成很大经济损失，也严重威胁人民的生命安全。针对我国城市埋地燃气管道面临的主要问题:如埋地管道普遍存在焊接缺陷；防腐方法不一样，如有的管线采用了外防腐层加电化学法保护，而有的仅采用外防腐层隔离，另外防腐层的类型也存在极大的差异。由于我国管道建设初期管理水平较差，以及随着管道的更换与市政建设的发展，管道还存在走向不清、资料不全的问题。同时，城市车辆与电力、无线电并行管线，如电缆沟、热力管道、自来水管道并行的干扰，导致管道上的腐蚀、泄漏事故时有发生，为了适应检验检测城市及化工厂区的埋地管道，发明便捷高效的检验检测设备势在必行。国外干线天然气管道直径一般在1000mm以上。西欧和北美地区的天然气管道压力普遍都在10MPa以上。国外输气管道广泛采用内涂层减阻技术，提高输送能力。采用内涂层后一般能提高输气量6%～10%，同时还可有效减少设备的磨损和清管次数，延长管线使用寿命。

天然气作为一种可燃性气体，在运输的过程中有着特殊的需求。一般来说，天然气要求压力管道具有以下特点：一是要大部分天然气运输压力管道必需埋在地下并加以固定，没有特殊原因不能将管道进行移动，也正是由于管道铺设在地下，要求控制好压力管道的安装质量，否则安全隐患很难被第一时间发现且不易进行处理；二是为使天然气能够流畅地运输，要求管道内壁光滑，且管道和焊口本身具有良好的强度和防侵蚀质量，尽量减少天然气输送过程中受到的摩擦阻力，提高天然气运输效率；三是要天然气的输送管道建设通常造价较高，特别是野外管道铺设投资很大，因此管道建成后，应能保证连续使用，在正常使用寿命周期内尽量避免不必要的更换维修；四是在城区，地下铺设的天然气管道数目众多，错综复杂，一旦发生管道破损造成天然气泄漏，不仅给事故发生点带来危险，还会影响区域管网天然气的使用，给社会和人们生活带来麻烦。

二、天然气管道发生腐蚀的原因及运行过程中存在的问题

天然气管道相当大比例为钢质管道，钢质管道的腐蚀不可避免，腐蚀不仅造成每年大量的钢铁资源的腐蚀消耗，而且是在役天然气管道发生事故的主要因素之一。腐蚀既有可能大面积减薄管道的壁厚，又有可能导致管道穿孔，引发事故。埋地管道不仅受到土壤中化学物质的化学腐蚀，还有电化学腐蚀、细菌腐蚀和杂散电流腐蚀等。避免腐蚀造成危害的主要措施就是从设计、施工阶段做起，选用合适的防腐层，精心测量土壤腐蚀控制参数并设计安装阴极保护系统，同时在运行阶段还要做好定期的腐蚀检测工作，防患于未然。输气管道防腐设计应符合《钢质管道外腐蚀控制规范》（GB/T 21447—2008）的有关规定，阴极保护设计应符合《埋地钢质管道阴极保护技术规范》（GB/T 21448—2008）的有关规定。

根据腐蚀的作用原理，金属管道可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。两者的区别是当电化学腐蚀发生时，金属表面存在隔离的阴极与阳极，有微小的电流存在于两极之间，单纯的化学腐蚀则不形成微电池。天然气钢管的管壁与作为电解质的土壤或水相接触，产生电化学反应，使阳极区的金属离子不断电离而受到腐蚀，即为电化学腐蚀。电化学腐蚀既可腐蚀内壁，也可以腐蚀外壁。通常埋地钢管的外壁腐蚀是以电化学腐蚀为主。化学腐蚀是金属直接和介质接触发生化学作用而引起的金属溶解过程。由于输送的燃气中可能含有硫化氢、氧、二氧化硫、硫化物等腐蚀性化合物，它直接和金属起作用而产生化学腐蚀。埋地钢管纯化学腐蚀是极少发生的，一般同时存在化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀对管道来说是全面性腐蚀，腐蚀导致管壁厚度的减薄是均匀的，所以与电化学腐蚀产生穿孔破坏相比，化学腐蚀的危害性较小。

由于电气化铁路、矿山、工厂、港口各种用电设备接地与漏电，在土壤中会形成杂散电流循环。因杂散电流引起的腐蚀，称为杂散电流腐蚀。杂散电流会对钢管腐蚀，是沿规定路径之外的途径流动的电流，它在土壤中流动，且与被保护管道系统无关。该电流从管道的某一部位进入管道，沿管道流动一段距离后，又从管道流入土壤，在电流流出部位，管道发生腐蚀。杂散电流流入部位，管道得到保护，过大的杂散电流流入会造成管道局部过保护，导致管道表面析出大量氢而造成防腐绝缘层损坏，进而导致腐蚀的发生和加剧；而杂散电流流出的部位，管道以铁离子的形式溶入周围介质中，因而管道受到腐蚀。可以通过测量管道电位变化与历史数据相比较来判断是否受杂散电流的影响。

土壤中的微生物、细菌对埋地管道的腐蚀与土壤的pH值有关，对微生物参与腐蚀过程的研究表明，土壤的pH值在5.5～8.5时细菌即能大量繁殖，而好氧细菌在土壤pH值不大于2时繁殖十分旺盛，它的代谢产物是酸性物质，容易与埋地金属管道表面接触后产生化学反应，造成金属管道腐蚀。当埋地钢管周围土壤中长年含有较多水分时，适合于细菌生存，易引起微生物腐蚀。反之，较干燥的土壤中，细菌难以生存，也就谈不到微生物腐蚀。此外，土壤中氧气含量的多少影响着好氧细菌和厌氧细菌的繁殖，从而造成不同的腐蚀环境。

疲劳失效是管道设备等设施在交变应力作用下发生的破坏现象，输送管道如果经常开停车或变负荷，系统流动不稳定，跨越铁路、公路受到振动，引起管道内介质在管道内部产生压力波弹性振动，从而引起交变应力，导致管道、设备等设施疲劳失效。管道防腐层存在缺陷点是管道发生腐蚀的主要原因；管道腐蚀为电化学腐蚀现象，腐蚀穿孔点为电化学反应的阳极点；土壤的电阻率低、腐蚀性比较大是管道发生腐蚀的外部原因；不排除管道存在杂散电流腐蚀的可能性。地上管线由于气候原因可能引起管道保护层破坏，造成管道化学腐蚀、电化学腐蚀、应力腐蚀等。

三、埋地天然气管道的施工特点、腐蚀因素及其危害

影响天然气工程的因素较多，主要影响因素包括设计、施工材料与设备、自然环境以及管理与施工人员的专业素质等。在天然气工程施工过程中，存在着大量的隐蔽工程，使得施工难度加大，对于这些隐蔽工程，如果质量监管人员没有对其进行及时的监督和检查，就有可能造成工程施工质量不合格和返工，从而对工程的使用与日后维护埋下安全隐患。

天然气管道防腐在环境恶劣情况下使用，就会出现严重的腐蚀，从而会减少钢管的使用年限，防腐保温钢管的使用寿命比较长，一般情况下都是可以使用30～50年左右，正确的安装和使用可以使管网维修费用变低，防腐保温钢管也可以设置报警系统，自动检测管网渗漏故障，准确的故障位置并且也会自动的报警。

埋地管道的腐蚀形式有多种，可分为内腐蚀和外壁腐蚀两种类型。管壁内腐蚀是由于天然气中残存的水分和硫化氢酸性气体造成的。管道外壁腐蚀首先取决于管道的材质，组织结构的均匀性，所含杂质的种类、数量，焊缝熔渣和机械加工残余应力等；其次是埋地管道处的土壤性质、土壤类别、电阻率、含水量、pH值、植物根系、杂散电流及干扰电流等；再次是土壤的微生物繁殖状况。现已查明，硫酸盐还原菌(SRB)能在厌氧条件下引起钢铁腐蚀，它以有机物作电子供给体、用硫酸盐作末端电子吸收体而繁殖，在有SRB参与的电极过程中，介质的电阻、双电层电容随SRB的数量增加而增加，对钢管的阳极过程影响很大，对阴极过程影响则较小，故会加速钢管的腐蚀过程。埋地管道外腐蚀发生场合：地层构造不均匀的地带，如砂土、黏土、细沙、岩石和亚粘土等混合处；土壤电阻率较小的地带；盐、碱含量较高的地带；管道外防腐层破坏而又潮湿的地带。

四、埋地天然气管道防腐涂层的应用

埋在地下的管道由于长期受到外部土壤以及内部介质的作用而发生腐蚀所造成的经济损失是非常巨大的。外防腐涂层是埋地钢质管道主要防腐手段，阴极保护是涂层防腐的补充手段。为保证长输管道在预期的使用寿命内不产生由于外腐蚀而引起功能损失，选用性能高、寿命长，但一次费用高的涂层比选用性能低、寿命短、一次费用低的涂层对长寿命的工程更经济。综合各种因素，对大口径、长距离、使用寿命长的输气管道，现阶段首选三层PE；随着人员素质的提高，条件允许的地区应大力发展熔结环氧粉末涂层；石油沥青只能用于预期使用寿命不长的管道；煤焦油瓷漆适用管径不大或预期使用寿命不长、人口密度不大的管道工程。导热天然气管道防腐涂料能很好的保护基体，延长使用寿命，性能远远大于普通材料。环氧树脂石油天然气防腐管道涂料可以涂刷在管道、化工设备、烟囱、高温蒸汽管道、热交换器、高温窑炉、石油石化裂解装备、导热石油天然气防腐管道等。

熔融环氧粉末-聚烯烃复合覆盖层，是利用环氧树脂粘结性好，抗阴极剥裂性强和聚乙烯抗冲击强度高的特点。在经过严格的表面预处理的钢管外壁上涂一层较厚的环氧粉末涂料，接着再涂敷一层经过化学改性的聚乙烯作中间层(或面层)，最后再涂一层聚乙烯面层，它不同于传统的2PE或3PE体系。其特点是耐高温，抗老化，耐化学腐蚀，吸水率低，几乎不受土壤应力腐蚀，其预期寿命可达100年。环氧粉末-煤焦油瓷漆复合覆盖层是以环氧树脂为底漆层，再外涂煤焦油瓷漆的新型复合覆盖层。它将两类涂料的优点结合起来，互相取长补短，施工也较方便，但价格较贵，就其性能而言，它是目前较理想的复合覆盖层。

传统的除油除锈法费工费时污染大，质量难保证。近年来倾向用高温素烧法除油，将管材装车送入特制炉中，在350～400℃条件下辅以通风，保温3～4h，将油污烧掉，保证除油质量。喷丸机械法代替了传统的酸洗法，利用压缩空气携带钢丸(或砂)形成高速流动的物流通过喷枪的喷嘴对钢管表面作强力冲击以除去油污或氧化皮。它既除锈彻底，又可提高表面粗糙度，增大管壁与涂层的接触面积(提高约20倍)，提高涂层粘结力，能有效地防止涂层剥裂。

环氧树脂石油天然气防腐管道涂料耐温达到800℃，强度可以达到120MPa，管道防腐性能优异，导热系数高，传热性能好。涂塑石油天然气防腐管道范围比较广，外层涂塑化学物质为聚乙烯、环氧树脂等一些涂料，经过涂塑加工后的防腐管道比以前的管体使用寿命更长，一般可以使用50年，但是涂塑后的管道改变了原有管体的特点，因此在进行铺设的时一定要注意。

五、预防天然气管网腐蚀及其防腐处理的相关措施

预防石油天然气管道腐蚀主要是从管道内壁和管壁外壁两面着手，管道内壁要求对石油天然气进行净化，应该对天然气的质量展开严格管控，这是延长天然气管道的使用寿命以及落实各项安全管理工作的主要手段。在管理监控石油天然气质量的过程中，必须严格按照国家有关的标准展开，严禁不达标石油天然气的输送。在此基础上，管道内壁应涂刷内涂层，主要以二道环氧树脂为主，可有效预防内壁发生腐蚀。由于钢管埋在地下，会受到土壤等之类介质的化学腐蚀以及电化学腐蚀，常规防腐涂料已无法达到钢管防腐的需要。可选用聚乙烯胶带进行防腐，效果相对较好，防腐性能有保障而且施工简便、成本低而且快速安全。

石油沥青作为钢管外防腐材料已有近百年的历史，具有耐电压性能好，价格便宜的特点，但其最大缺点是强度低，吸水率大，不耐植物根植穿透，不耐细菌，易老化。石油沥青防腐层通常选择“三油二布”的做法。在土壤腐蚀性强或管道穿越沟渠等重要的地方，则采用“四油三布”加强防腐。环氧煤沥青涂料由环氧树脂、煤焦油沥青、固化剂和填料等组成，适用于水下管道及金属构筑物。它耐矿物油及化学药品，漆膜不仅耐磨，而且对金属有很好的附着力。它的施工采用冷敷工艺，因而较石油沥青、煤焦油沥青更优越。但是环氧煤沥青的缺点是施工质量不易保证，除锈质量要求很高。采用煤焦油磁漆防腐性能优良，防腐保护寿命长达50～60年，且价格便宜，经济实用。煤焦油磁漆适用于各种地下管线防腐，在国外应用广泛，我国也在推广应用煤焦油磁漆。但该材料毒性较大，有致癌物，在发达国家已禁止使用。

为使防腐绝缘层牢固地黏附在钢管表面，就必须仔细地清除管子表面的氧化皮、铁锈、油脂与污物。除锈常用的方法有工具除锈、喷(抛)射除锈与化学除锈。除锈前应用清洗的方法除掉可见的油、油脂，可溶的焊接残留物和盐类。先刮掉附着在钢管表面上浓厚的油或油脂，然后用抹布或刷子蘸溶剂擦洗，最后一遍擦洗时应用干净的刷子、抹布与溶剂。

手工工具除锈一般使用榔头、钢丝刷、砂布和废砂轮片等，先用榔头敲击钢表面的厚锈和焊接飞溅，然后用钢丝刷、铲刀、砂布等刮或打磨，直至露出金属光泽。这种方法劳动强度大，劳动环境差，效率低，质量差。动力机具除锈包括手提式动力工具和电动除锈机。

化学除锈将管子完全或不完全浸入盛有酸溶液的槽中，钢管表面的铁锈和酸溶液发生化学反应，生成溶于水的盐类，然后将管子取出，置于碱性溶液中中和，再用水把管子表面洗刷干净并烘干，立即涂底漆。

在我国，阴极保护有着长期的发展历史，是一种常见的管道附加保护方式。涂有保护层的天然气管道在装配或者运输过程中往往会发生涂层破损的事情，假如没有采取补救措施就直接用于施工，致使土壤和金属直接接触，容易出现管道腐蚀，从而为天然气输送埋下安全隐患。通过阴极保护方式，可以使天然气管道得到有效的防腐蚀保护，而且阴极保护施工简单、工作量小，既不会影响管道附近的金属构筑物，又可以阻止杂散电流干扰天然气管道。

缓蚀剂防护的特点是操作简单、投资少、使用方便并且收效快，有着很好的发展前景。缓蚀剂材料有着极强的吸附作用，可以很好的吸附在天然气管道的金属表面。使用缓蚀剂进行天然气管道防护可以有效地分离土壤和天然气管道，从而改变了金属的性质以及电荷状态，降低了天然气管道的腐蚀速度。缓蚀剂上有非极性基团，可以在天然气管道上形成水性保护膜，可以减少或延缓管道的腐蚀，从而有效保护天然气管道。

地下燃气管网发生腐蚀漏气后，防腐系统进行维修和整改必不可少。天然气管道维修前运用综合检测技术对管网实施全面系统检测不可或缺。通过检测可以做到有针对性地处理问题，使管道的维修整改工作既经济又全面，维修后防腐效果显著。维修可以消除管道上比较大的防腐层缺陷点，而阴极保护可弥补管道防腐层存在的小缺陷点，防止管道继续发生腐蚀，提高管道的总体防腐效果。

六、结语

总之，做好管道的腐蚀与防护是保护和延长管道使用寿命的最有效措施。必须加强管道巡检，做好防护设备的检查维护和保养，严格遵守操作规程，保证设备的正常运行，最大限度延长管道和设备的使用寿命，有效保证国家财产和人民群众的生命安全。

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