天然气长输管道的腐蚀与防护措施
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分析天然气长输管道的防腐措施天然气长输管道是国家重点工程之一,其对我国经济社会发展起到至关重要的作用。
由于管道的使用寿命长,维护费用高,因此防止管道腐蚀至关重要。
为了保障天然气长输管道的安全运营,采取了多种防腐措施,本文将对其进行分析。
一、外防腐1. 钢管外涂层防腐:钢管的外涂层防腐主要是采用环氧树脂涂层、聚氨酯涂层等。
这些涂层具有硬度大,粘着力强,耐候性好等特点,使得钢管外表面形成了一层防护层,可以有效地防止钢管被大气环境、水分、腐蚀性物质等造成的腐蚀。
2. 管道外包钢套管:外包钢套管是一种绕在管道外表面的钢制套管,可通过钢套的防腐层达到保护管道的作用,其应用于地下管道,能有效地抵御地下水、酸、碱等物质的腐蚀。
3. 防腐胶带包覆:防腐胶带是一种具有良好粘着力和防水性能的聚乙烯胶带,可用于管道的表面和焊缝处热缩包覆,能有效地保护管道表面,防止大气环境、水分等腐蚀物质进入管道,对于海底管道的防腐保护必不可少。
二、内防腐1. 涂层内丙烯酸防腐涂层:内丙烯酸防腐涂层施工简便,涂层硬度高,密封性能好,能够有效地抵御管道内部潮湿、多附着物等因素导致的开始腐蚀,在管道内面形成一层保护层,不会形成污垢,对于防止管道内部腐蚀有着重要作用。
2. 硅酮酮涂层:硅酮酮涂层具有优异的耐高温、抗化学腐蚀的性能,其粘结力极强,在防止管道内部腐蚀的同时能够承受高温环境。
三、其他防腐技术1. 阳极保护技术:通过在管道周围埋设阳极,将电流注入管道,以保持管道的正电位,从而减缓管道内部的腐蚀,有助于管道内防腐。
2. 耐酸碱材料保护层:将具有酸碱抗蚀性能的材料覆盖于管道内部,如聚丙烯、聚氨酯等,能在管道内形成一种有效的保护层,有助于管道内防腐。
综上所述,天然气长输管道的防腐措施有许多,但各种措施的实施应根据管道的具体情况来实施,以达到最好的防腐效果。
只有通过科学合理的防腐技术,才能保障天然气长输管道的安全、可靠运营。
石油天然气管道的腐蚀与防护石油和天然气是我们生活中必不可少的能源资源,它们的运输则离不开石油天然气管道。
随着管道使用年限的增长,管道腐蚀问题逐渐显现,给运输安全带来了隐患。
本文将分别介绍石油天然气管道的腐蚀原因、腐蚀类型以及腐蚀防护措施,希望可以帮助大家更好地了解和关注这一问题。
一、腐蚀原因石油和天然气管道腐蚀主要有以下几个原因:1. 化学腐蚀:管道内介质中的化学物质,如酸、碱、氯化物等会与管道材料发生化学反应,导致腐蚀。
2. 电化学腐蚀:管道在土壤、水、碱液中,形成不同电位的区域,产生微小电流,导致金属腐蚀。
3. 生物腐蚀:微生物在管道内、外壁面产生腐蚀介质,导致管道表面腐蚀。
4. 磨损腐蚀:管道因受外力、振动等因素而产生表面磨损,使得金属暴露在介质中发生腐蚀。
5. 应力腐蚀:管道受到外力作用,在介质环境中发生腐蚀。
二、腐蚀类型1. 粗糙腐蚀:管道表面不平整,出现锈斑、锈窝等现象。
2. 穿孔腐蚀:管道发生穿孔,可能会造成泄露等严重后果。
3. 点蚀腐蚀:管道表面出现粒点状腐蚀,可能导致管道断裂。
5. 动腐蚀:管道在流体中,因速度快慢不一致产生动腐蚀。
三、腐蚀防护措施管道腐蚀防护主要包括以下几种措施:1. 材料选择:选用抗腐蚀性能好的材料,如不锈钢、合金钢等。
2. 表面处理:对管道进行镀锌、喷涂、喷砂等表面处理,增加管道的抗腐蚀能力。
3. 缓蚀剂:在管道内加入缓蚀剂,可以减缓管道的腐蚀速度。
4. 衬里材料:在管道内壁涂覆耐腐蚀的衬里材料,增加管道的使用寿命。
5. 隔离保护:通过阳极保护、阴极保护等技术手段,对管道进行电化学隔离,减缓腐蚀速度。
6. 定期检测:加强对管道的定期检测和监控,及时发现腐蚀问题,采取相应的维护措施。
7. 抗震抗裂:在设计和施工中充分考虑管道的抗震性能和抗裂性能,防止管道因外力作用而导致腐蚀。
石油和天然气作为重要的能源资源,其管道运输不仅是国家经济发展的基础设施,也关系到人民的生活安全和供应保障。
分析天然气长输管道的防腐措施天然气长输管道是将天然气从生产地输送至消费地的重要设施。
由于天然气管道需要经受长期的高压和高温等严酷条件,因此防腐措施对管道的安全运行至关重要。
下面将从材料选择、涂层防腐和电化学防护三个方面对天然气长输管道的防腐措施进行详细分析。
一、材料选择天然气长输管道的主要材料有钢管和管件。
由于天然气中含有一定的硫化氢、水、氧气等腐蚀性物质,所以在材料选择上需要考虑到抗腐蚀性能。
1.1 钢管钢管是天然气长输管道的主要承压元件。
在材料选择上,优先考虑使用耐腐蚀能力较强的材料,如碳钢、合金钢等。
碳钢具有良好的机械性能和焊接性能,但在含硫化氢较高的介质中容易发生腐蚀。
对于含硫化氢较高的介质,可以选择硬质合金钢或不锈钢等耐腐蚀性能更好的材料。
1.2 管件管件是天然气长输管道中的连接元件。
在材料选择上,通常选择与钢管材料相同或相近的材料,以保证连接的可靠性和防腐蚀性能的一致性。
二、涂层防腐涂层防腐是天然气长输管道中常用的一种防腐措施。
涂层可以通过物理屏障、化学保护和电化学防护等方式,保护钢管免受腐蚀。
2.1 环氧防腐涂层环氧防腐涂层是目前应用最为广泛的一种涂层材料。
它具有优良的耐腐蚀性、耐磨性和耐高温性,可以有效地防止钢管的腐蚀。
环氧防腐涂层通过形成一层防护膜,隔绝钢管与外界介质的接触,起到防腐蚀的作用。
2.3 聚乙烯防腐涂层聚乙烯防腐涂层是一种环保性能较好的涂层材料。
它具有良好的抗腐蚀性能、耐磨性和耐温性,可以有效地阻断氧气和水分进入钢管内部,降低腐蚀的风险。
三、电化学防护电化学防护是一种通过外部电源施加电场或电流来保护金属材料免受腐蚀的方法。
在天然气长输管道中,常用的电化学防护措施包括阴极保护和阳极保护。
3.1 阴极保护阴极保护是通过在钢管上施加负电位,使钢管成为阴极,以减少腐蚀反应的进行。
阴极保护可以通过外部电源供给直流电流或通过外部介质中的阴极保护电位来实现。
该方法可以有效地减少钢管的腐蚀。
天然气长输管道站场主要风险及管理措施天然气长输管道站场是天然气输送系统的重要组成部分,其安全运营关乎着整个天然气系统的稳定和安全。
天然气长输管道站场也存在着诸多潜在风险,如果不加以有效管理和控制,可能会对人员、设备和环境造成严重的损害。
对于天然气长输管道站场的主要风险进行了解,并采取相应的管理措施是至关重要的。
一、主要风险1. 泄露事故:天然气是一种易燃易爆的气体,一旦发生泄露事故,可能导致爆炸和火灾,对人员和设备造成巨大伤害。
泄露可能由管道腐蚀、外力损伤、设备故障等多种原因引起。
2. 设备故障:长输管道站场涉及的设备众多,如管道阀门、泵站、压缩机等,设备故障可能导致天然气输送中断,甚至引发事故。
3. 火灾和爆炸:天然气长输管道站场存在着大量的天然气,一旦发生火灾或爆炸,可能造成严重的人员伤亡和环境污染。
4. 人为因素:人为因素是导致事故的重要原因之一,如操作疏忽、违章操作、设备维护不当等都可能导致事故的发生。
5. 自然灾害:地震、洪水等自然灾害也可能对天然气长输管道站场造成严重影响,例如管道破裂、设备损坏等。
二、管理措施针对上述风险,天然气长输管道站场可以采取以下管理措施来减少事故的发生,并有效应对事故一旦发生时的应急处理:1. 健全的安全管理体系:建立健全的安全管理体系,包括安全规章制度、安全管理组织、安全管理制度、安全管理人员和安全教育培训等,确保安全管理工作的常态化、制度化、规范化。
2. 设备维护和检查:对管道、阀门、泵站、压缩机等关键设备进行定期维护和检查,提前发现并消除设备隐患,确保设备正常运行。
3. 现场监控系统:建立完善的现场监控系统,通过传感器、报警装置等设备,对站场的运行情况进行监测和实时反馈,及时发现并处理异常情况。
4. 安全防护设施:在天然气长输管道站场设置必要的安全防护设施,包括火灾报警器、灭火设备、安全防护柵栏等,确保一旦发生事故能够及时应对。
5. 应急预案和演练:制定完善的应急预案,明确各种紧急情况的处理程序和责任人,定期开展应急演练,提高员工的应急处理能力。
天然气长输管道的防腐措施摘要:长输管道常常运送石油、天然气等自然资源,这些管道都要埋入地下,由于他们是钢材料,这对于安全性有一定的保证,然而也存在着腐蚀隐患。
管道埋入地下,面对的地形地质条件是复杂的,钢管会面对不同类型的土壤,因为土壤性质不同,给管道带来的损害程度也不一样。
土壤本身的腐蚀性也有区别,管道埋地后出现问题也难以保证能立即发现。
管道维修时成本往往非常巨大,一般来说维修管道的资金支出远远超过了新建管道所产生的资金支出,为了降低管道维修频次和费用,在铺设管道时就一定要重点做好管道防腐工作。
关键词:天然气长输管道防腐防护措施1管道腐蚀的危害我国天然气比较丰富的地区集中在中西部,要运输天然气才能最大程度的确保天然气的价值能够被发挥出来。
管道运输是当前阶段比较常见的运输形式,然而最近几年由于管道运输所引发的安全事件也不在少数,管道运输还是有着某些弊端。
管道是埋入地下的,会经常性地出现腐蚀状况,常常会因为腐蚀原因而引起管道穿孔等危险事件发生:(1)一旦管道出现了腐蚀,就会导致外部的微生物侵入管道内部,导致天然气参入其他杂质,从而影响了天然气的纯度,还给使用天然气埋下了安全隐患;(2)管道出现腐蚀,假如没能尽早采取相应的防护,腐蚀物质会停留在管壁上方,造成管道出现的腐蚀程度加重;(3)长输管道被腐蚀程度越大,越易引发天然气泄漏,而天然气在泄漏时正好遭遇了明火或高温情况,就可能会引起火灾爆炸,最终导致人们的财产安全受到危害,严重时可能会危及人们的生命安全。
2管道防腐的重要性当前,世界各国对天然气的需求日益增加,已成为世界上最主要的能源之一。
尤其是在国家有关部门大力推行天然气这种洁净能源的同时,国内对天然气的需求也在不断增长,在这个进程中,需要保障天然气的供给安全。
以管道为主体的远距离输送,尽管其安全性很高,但近年来仍时有发生,而以管道腐蚀为主的安全隐患更是屡见不鲜。
当长距离输气管线发生腐蚀时,会在管线的内壁上粘附一些杂质,最终导致管线的加速腐蚀。
天然气长输管道的防腐与防护措施摘要:长输管道常常运送天然气等自然资源,这些管道都要埋入地下,由于他们是钢材料,这对于安全性有一定的保证,然而也存在着腐蚀隐患。
管道埋入地下,面对的地形地质条件是复杂的,钢管会面对不同类型的土壤,因为土壤性质不同,给管道带来的损害程度也不一样。
土壤本身的腐蚀性也有区别,哪怕出现了破损事件也无法立即发现。
维修管道时要投入巨大的土方石,这种资金支出远远超过了新建管道所产生的资金支出,假如还想压降由于维修而引起的工时损耗,在铺设管道时就一定要重点做好防腐工作。
关键词:天然气;长输管道;防腐;措施1长输管线腐蚀问题的原因1.1管线自身问题对于长输管道,一般采用钢管,虽然非金属含量比较高,但其中的硫、磷含量容易产生腐蚀。
在钢管施工过程中,受工艺和工艺的影响,经常会出现管孔、微裂纹等缺陷,如果这样的管道埋在地下,很可能会出现开裂、腐蚀等问题。
1.2地质环境的影响对于长输管道来说,埋地管道的地质环境与管道腐蚀有着密切的关系,常见的腐蚀问题有细菌腐蚀、杂散电流腐蚀、土壤腐蚀等。
对于细菌腐蚀,主要是指通过氧化还原反应对硫酸盐基管道的腐蚀。
对于土壤等物质,具有离子导电性,可通过与管道材料发生电化学腐蚀反应而引起管道腐蚀。
2长输管道防腐对策2.1防腐层的对策防腐层可以在长输管道外部位置涂抹防腐原料,所以构成保护层,减少长输管道输送介质过程中造成腐蚀的概率。
另外,长输管道内部运送的天然气介质内会产生大量氧化物质,其会在一定程度上腐蚀管道。
因为防腐层内含有大量防腐材料,由于施工场所不一样,条件介质存在较大的差异,全面分析其防腐特点,运用非金属物质来覆盖其金属外部物质,从而构成防腐层,进而保护长输管道。
2.2电化学保护针对电化学保护而展开的一系列防腐工作中,阴极保护也即采取添加氧化剂或是通过外加电源的方式来开展极化反应,这就使得金属在性能上表现出钝性,这才能够起到防护的作用;阴极保护,就是把金属的阴极进行极化反应,在这种形式下,金属为阴极,借助于这个阴极来同其他的阴极发生电化学腐蚀,这样就能保护管道出现腐蚀,经常是借助于额外添加电流或牺牲阴极的形式来做到防腐的。
长输天然气管道安全保护距离及防护长输天然气管道是一种重要的能源运输方式,广泛应用于工业、民用和商业领域。
为了确保管道的安全运行,必须采取一系列的措施来保护管道免受意外破损和破坏。
管道安全保护距离是指在管道两侧的土壤或建筑物到管道表面的距离。
这个距离的确定既要考虑到工程建设的需要,也要考虑到安全运营的要求。
根据国家相关法规及标准的规定,一般建议在建筑物的距离上保持一定的安全距离,以防止管道发生破损。
对于天然气管道来说,一般的安全保护距离是在5-10米之间,具体视管道的直径、压力等因素而定。
为了提供更有效的保护,可以在管道周围采取一系列的防护措施。
可以在管道上方设置标志牌,提醒人们不要进行随意的施工和挖掘。
在管道附近设置围栏,限制人员和设备的进入,避免不必要的接触和破坏。
还可以利用防腐涂料将管道进行涂层处理,增加其耐腐蚀性能,减少外部条件对管道的影响。
地下设施勘查也是保护管道的重要环节。
在进行新建或改造工程时,应提前进行地下管线勘查,查明管道所在位置及具体情况,确保工程施工过程中不会对管道造成破坏。
在管道附近进行地下设施标志和定位,以便在未来进行维修和检测工作时能够准确找到管道的位置。
监测和维护也是保护长输天然气管道安全的重要环节。
管道安全监测系统可以实时监测管道的压力、温度和流量等参数,及时发现异常情况并采取措施进行干预。
定期的管道检修和维护工作也能及时发现管道的损坏和老化情况,进行及时修复或更换。
长输天然气管道的安全保护距离及防护是保证管道运行安全的重要环节,必须严格按照相关法规和标准进行规划和实施。
只有确保管道的完整性和安全性,才能保障天然气供应的稳定和安全。
天然气长输管道腐蚀机理及防护技术摘要:随着经济和化工行业的快速发展,天然气由于具有较强的易燃易爆性,管道安全问题必须引起我们的重视。
而腐蚀又是导致其安全运行的主要危害因素,所以为了加强对其的处理,就必须对腐蚀机理进行明确,才能确保防护的针对性和有效性。
对其的腐蚀机理进行了探讨,并对其防护技术要点进行了分析。
关键词:天然气;长输管道;腐蚀机理;防护技术引言天然气是一种清洁、高效、经济的新能源,在民用和工业生产中日益取代煤炭、石油等环境污染较为严重的能源。
管道输送是天然气的主要输送方式,由于输送介质具有易燃、易爆特性,管道安全是天然气输送必须考虑的课题,危害管道输送安全的主要因素是管道腐蚀问题,因此,加深对天然气管道腐蚀机理的理解,采取相应的防腐蚀措施,具有重要的意义。
1腐蚀机理之所以会出现腐蚀,主要是由于金属管道和周围物质,由于化学与电化学的作用,导致管道被破坏的情况。
按照其反应原理来看,目前主要有化学作用腐蚀和电化学腐蚀以及生物化学腐蚀。
以下对其腐蚀机理进行分析:一是就化学作用的腐蚀机理来看,主要是因为金属管道和空气、土壤以及天然气之间出现的化学反应,使得天然气长输管道的表面物质流失,同时管壁也会变薄,在这个过程中,化学能不会转变成电能。
二是就电化学的腐蚀机理来看,电化学腐蚀主要是因为金属管道的电极电位失去平衡,导致其局部形成相应的微电池,当处于电解质含量较大的溶液时,将导致金属阳离子失去,并形成阳极,当电极电位较高时,就会得到阴极电子,进而由于电化学的作用而使得管道被腐蚀。
三是就生物化学腐蚀机理而言,生物化学腐蚀主要是因为硫酸盐在还原菌活动中导致管道表面腐蚀速度加快。
从这三种腐蚀来看,由于此类管道中主要输送的是天然气,天然气中主要包含了硫化氢、二氧化碳、氧气、其他硫化物组合而成的腐蚀性化合物等,这也会给管道带来化学腐蚀,但是化学腐蚀的作用远比电化学腐蚀带来的影响较大,容易出现穿孔的情况,所以需要引起我们的重视。
天然气长输管道运行中的风险及控制天然气长输管道是将天然气从生产地点运送至交付地点的重要设施,它在保障能源供应、推动经济发展等方面发挥着不可替代的作用。
天然气长输管道的运行中也存在着一定的风险,这些风险有可能对人员生命安全、环境保护和管道运行造成严重影响。
针对天然气长输管道运行中的风险,需要采取有效的控制措施,确保管道运行的安全稳定。
本文将从风险的来源、风险的类型和相应的控制措施等方面展开讨论,以期为天然气长输管道的安全运行提供一定的参考。
一、风险的来源1. 管道老化天然气长输管道使用时间较长,管道中的金属材料可能会由于腐蚀、疲劳等因素发生老化,进而引发管道泄漏或爆裂的风险。
2. 操作失误管道操作人员在操作过程中出现失误,如操作不当、沟通不畅等,可能导致管道压力异常、阀门错误关闭等操作失误,从而引发管道安全事故。
3. 外部破坏天然气长输管道遍布于各种地形地貌之中,可能会受到外部破坏,如施工机械损坏、挖掘机械破坏等,导致管道受损、泄漏甚至爆炸。
4. 自然灾害天然气长输管道所处地理环境多变,可能遭遇地震、山体滑坡、泥石流等自然灾害,造成管道破坏和泄漏。
二、风险的类型1. 泄漏风险管道老化、外部破坏等原因可能导致管道泄漏,造成天然气泄露、污染环境,甚至引发爆炸事故,对周边人员和环境造成严重危害。
2. 燃烧爆炸风险天然气属于可燃气体,一旦泄漏并遇到点火源,可能引发燃烧爆炸,给周边人员和环境带来重大伤害。
3. 环境污染风险天然气泄漏后将对土壤、水体、植被等生态环境产生污染,损害自然生态平衡。
4. 人身伤害风险管道泄漏或爆炸可能伤及管道附近的居民和工作人员,导致人身伤害事故。
三、风险控制措施1. 管道监测通过安装传感器和监测装置进行实时监测,对管道的温度、压力、震动等参数进行监测,一旦出现异常情况及时报警处理。
2. 安全阀系统设置安全阀系统,可根据管道压力的变化自动调节和释放压力,防止管道超压而导致破裂事故。
长输天然气管道安全保护距离及防护1. 引言1.1 长输天然气管道安全保护距离及防护长输天然气管道是连接天然气生产地和消费地的重要通道,其安全运行对于保障能源供应和社会稳定至关重要。
在长输天然气管道的建设和运营过程中,安全保护距离及防护是至关重要的环节。
安全保护距离是指管道周围需要保持一定的安全距离,以防止外部因素对管道造成破坏或影响管道运行安全。
管道周边环境分析是确定安全保护距离的关键步骤,需要考虑到周边建筑、人口密集度、地质构造等因素。
根据不同环境条件确定合理的安全保护距离,制定相应的防护措施是确保管道安全运行的重要措施。
防护措施包括管道涂层防腐、安装防爆防火设备、建立安全警戒线等。
监测和应急处理措施也是长输天然气管道安全保护的重要组成部分。
通过实时监测管道运行情况,及时发现问题并采取应急措施,可以有效降低事故发生的可能性。
随着防护技术的不断发展,如智能感知技术、无人机巡检技术等的应用,能够进一步提高长输天然气管道的安全保护水平。
加强长输天然气管道安全保护的必要性已经日益凸显,未来的发展方向是不断完善管道安全管理制度,加大技术投入,提高防护技术水平,保障长输天然气管道的安全稳定运行。
只有通过多方合作,共同努力,才能确保长输天然气管道的安全可靠运行,实现能源供应的稳定和可持续发展。
2. 正文2.1 安全保护距离的重要性安全保护距离是指长输天然气管道周围应具备的一定范围内禁止建设、开采、生产和居住等活动的限制区域。
这个范围的确定对于防止管道发生事故、保障人员和财产安全具有至关重要的意义。
安全保护距离的设定可以有效减少管道周围的人口密集程度,减少火灾、爆炸等事故发生的可能性。
人口稀少的地区无疑会降低安全事故的发生率,更有利于应急救援工作的实施。
而且,安全保护距离还能避免管道与周边建筑物、设施等的相互干扰,减少地表活动对管道的影响,确保管道运行的稳定性和可靠性。
安全保护距离的设定有助于明确管道的权属范围和管线使用权,加强管理和监管。
天然气长输管道的腐蚀与防护措施摘要天然气使用量的急剧增加,而管网设施是天然气发展的基本条件之一,也是国家现代化的重要标志,特别是城市燃气管网设施的建设,它是一个城市生存和发展的必要保障和国家重要的基础设施。
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。
目录1引言 (1)1.1腐蚀的定义 (1)1.2腐蚀危害性 (1)1.3腐蚀对天然气管道的危害 (2)2天然气管道的腐蚀特点 (4)2.1天然气管道的内腐蚀 (4)2.2天然气管道的外腐蚀 (4)2.2.1土壤腐蚀 (4)2.2.1.1土壤腐蚀特点 (5)2.2.1.2土壤腐蚀的影响因素 (5)2.2.1.3土壤腐蚀常见的几种形式 (6)2.2.2大气腐蚀 (8)2.2.2.1大气腐蚀特征 (8)2.2.2.2大气腐蚀的影响因素 (8)3.天然气埋地钢管的防腐方法 (10)3.1内腐蚀防护 (10)3.1.1防腐涂层的结构 (10)3.1.2防腐涂层的选择 (11)3.2外壁腐蚀及防护 (12)3.2.1阴极保护的两种方法 (13)3.2.2阴极保护的参数 (14)结束语 (15)参考文献 (16)1引言1.1腐蚀的定义“腐蚀”这个术语起源于拉丁文“Corrdere”,意即“损坏”,“腐烂”。
五十年代前腐蚀的定义只局限于金属的腐蚀,它是指金属在别的介质(最常见的液体和气体)作用下,由于化学变化、电化学变化或物理溶解而产生的破坏,这个定义明确指出了金属腐蚀是包括金属材料和环境介质两种在内的一个具有反应作用的体系,金属要发生腐蚀必须有外部介质的作用,而且这种作用是发生在金属与介质的相界上,它不包括因单纯机械作用引起的金属磨损破坏。
随着非金属材料(特别是合成材料)的迅速发展,它的破坏引起了人们的重视,从五十年代以后,许多权威的腐蚀学者或者研究机构倾向于把腐蚀的定义扩大到所有材料,即材料腐蚀是指材料受环境介质的化学作用(包括电化学作用)而破坏的现象。
从热力学观点看,绝大多数金属都具有与周围介质发生作用而转入氧化(离子)状态的倾向,因此金属发生腐蚀是一种自然的趋势,且到处可见,例如金属构件在大气中因腐蚀而生锈,埋于地下的金属管道因腐蚀发生穿孔,钢铁在轧制过程中因高温下与空气中的氧作用产生了大量的氧化皮,在化工生产中金属机械和设备常与强腐蚀性介质(如酸,碱,盐等)接触,尤其在高温高压和高流速的工艺条件下,腐蚀问题更显得突出和严重。
1.2腐蚀危害性腐蚀给金属材料造成的直接损失是巨大的,据估计全世界每年因腐蚀而报废的钢铁设备约相当于每年产量的30%,假如其中2/3可回炉再生,仍有10%的钢铁将由于腐蚀而一去不复返了;同时金属构件的损坏,其价值远比金属材料的价值大得多。
例如飞机,舰船,锅炉等,其造价远超过原材料的价格,至于因腐蚀所造成的间接损失,有时是难以统计的,例如发电厂的锅炉管爆裂,更换一根不过几百元,但引起许多工厂停产,其损失则是十分惊人的,英国在1969年发表了著名的“赫尔(Hoar)报告”估计每年最少损失13.65亿英镑。
据美国国家标准局(NBS)调查,1975年美国因腐蚀而损失竟高达700亿美元,我国虽然至今还没有完整的统计数字,但妩媚的事例清楚表明,各行业均普遍存在金属腐蚀的问题。
1.3腐蚀对天然气管道的危害天然气是石油的气态烃类的采出物质, 天然气分为伴生气和非伴生气两种。
我国很多城市目前应用天然气,或用于民用燃气,或用于化工原料,或用于工业燃料。
随着我国国民经济较快发展,改善能源结构的要求日趋迫切,加上环保要求的日益严格和消费者环保意识的增强,从而对清洁能源天然气的需求会有较快增长。
天然气的地位随着上升[1]。
鉴于中国政府为解决城市雾霾问题而推动使用更清洁的能源,国际能源署(IEA)发布年度中期天然气市场报告预计,到2019年,中国天然气需求将增至3150亿立方米,比2013年需求量增长90%。
今年中国官方预计到2020年天然气年消耗4200亿立方米。
下图可见,2000年以来,中国天然气需求增长六倍多。
天然气使用量的急剧增加,推动了天然气工业的发展,管网设施是天然气发展的基本条件之一,也是国家现代化的重要标志。
因此城市燃气管网设施大力建设迅速发展,成为了城市生存和发展的必要保障和国家重要的基础设施。
天然气管道是连接上游资源和下游用户的纽带,是天然气运输和消费的必备手段。
2007年已完成基本骨干管道(约4000 km)的西气东输工程,配套建设支干线和区域性管道11000~17000km,形成基本覆盖长江三角洲地区及华东、华北、中部地区的天然气管网。
目前输气管道使用最多的是钢管,包括无缝管、直缝管等, 敷设方式一般为埋地。
有实验表明,埋地钢管若不加防腐,一年即可能腐蚀穿孔,而若采取合理的防腐措施,使用寿命可达25年以上。
天然气管道从油气供应点到油气使用场所,经过各种各样复杂的地形,管道所处环境千变万化,输送介质中往往含有H2S、CO2等酸性腐蚀介质,它们溶于管道中的水形成酸,与管道内壁发生电化学反应,同时管道外壁与土壤还可能发生土壤腐蚀。
腐蚀会造成天然气井套的断裂、集输管线爆破等管线故障。
它的发生将严重制约天然气集输能力的提高, 导致维修改造费用增大。
另外由于天然气具有易燃、易爆等特性, 一旦管道泄漏很可能引起火灾爆炸事故,这给输气管道的安全运行造成威胁,一旦发生腐蚀穿孔还将产生巨大的财产损失和人员伤亡,例如:据调查, 天津燃气管线38公里,近十年来,管线多次被腐蚀穿孔已更换6公里。
按管道投产时间与壁厚资料计算,穿孔年限5-17年,腐蚀速度0.30-1.22毫米/年。
我国东部九个油气田各类管道因腐蚀穿孔达2 万次/年, 更换管道数量达400km/年, 因腐蚀造成的年直接经济损失约为数亿元;1971年5月20日深夜,我国四川威成输气管道的越溪段,正常运行中管线突然爆管,该管道为Φ630mm×8mm,工作压力为2.1Mpa,爆炸中,气流将管子沿焊缝平行方向撕裂,重达201Kg的管子碎片飞出151m远,气流冲断10m外的输电线导致起火,使50m以外的两栋宿舍着火,伤26人,死亡4人,停输两天,抢修后换上新管段,运行7个多月后,1972年1月13日,同一部位第二次爆管,经查明以上两次爆管均有严重的内腐蚀引起,腐蚀速度达到了2.6-10.4mm/a,这是由于投产一年后,沿线接入了含H2S天然气;1995年7月29日,横贯加拿大管道公司的一条1067mm天然气管道在Rapid市附近破裂起火,50多分钟后据爆破口7m 远的另一条914mm气管也爆裂着火,两条管道分别停输了15天、4天,后来查明第一条管道是外部腐蚀裂纹引起的延性断裂,后一事故是因火灾没有及时扑灭引发的次生灾害;2000年8月,美国新墨西哥州卡尔斯巴市El Paso公司的一条天然气管线突然爆炸,造成12人死亡。
事故调查报告显示,造成此次爆炸的直接原因是管线内壁长期受到腐蚀,管壁变薄所致,因此对天然气管道进行防腐蚀保护是很有必要的。
2天然气管道的腐蚀特点长输天然气管道在运行中与输送介质发生内腐蚀,同时外壁与土壤大气分别发生土壤腐蚀和大气腐蚀。
天然气管道腐蚀的破坏形态包括全面腐蚀和局部腐蚀, 全面腐蚀是一种常见的腐蚀形态, 包括均匀全面腐蚀和不均匀全面腐蚀。
局部腐蚀又可以分为点腐蚀(孔蚀)、缝隙腐蚀和疲劳腐蚀等。
因为腐蚀类型不同对应的防护措施也不一样。
2.1天然气管道的内腐蚀内壁腐蚀是由于天然气中残存的水分、和、等酸性气体造成的类似原电池的电化学反应和破坏金属晶格的化学反应。
这两种反应都造成管壁疏松、脱落以致穿孔,不能再承受压力和输送天然气。
金属的电化学腐蚀是指金属表面与导电离子的介质因发生电化学作用而产生的破坏,任何一种按电化学机理进行的腐蚀反应至少包含一个阳极反应和一个阴极反应,并以流过金属内部的电子流和介质中的离子流联系在一起。
阳极反应是金属离子从金属转移到介质中和放出电子的过程,即阳极氧化过程。
相对应的阴极反应便是介S、质中氧化剂组分吸收来自阳极的电子的还原过程。
天然气管道输送的介质中含有H2溶于水,生成酸,碳钢在酸中发生电化学反应腐蚀,在阳极区铁被氧化为Fe2+离CO2C)上被H+吸收而被还原成氢气,子,所放出的电子自阳极(Fe)流至钢中的阴极(Fe3即阳极氧化反应:Fe → Fe2+ + 2e阴极还原反应:2H + 2e → H2↑总的反应:Fe + 2H+ → Fe2+ + H↑22.2天然气管道的外腐蚀2.2.1土壤腐蚀运输管道的排放,大多数在土壤之中。
而天然气在开采和输送中大量地应用了钢质管道, 一般埋地钢质管道在土壤作用下常发生严重的腐蚀穿孔, 造成油气的跑、冒、滴、漏。
不但造成经济损失, 而且可以引起爆炸、起火、污染环境等。
正确地评价土壤的腐蚀性, 对正确地选择防腐措施有着十分重要的意义。
2.2.1.1土壤腐蚀特点由于土壤具有多相性和不均匀性, 并且具有很多微孔可以渗透水及气体,因此不同土壤具有不同的腐蚀性, 又由于土壤具有相对的稳定性, 使得土壤腐蚀和其他电化学腐蚀过程不同。
在土壤中, 氧的传递通过土壤孔隙输送, 其传送速度取决于土壤的结构和湿度, 在不同的土壤中氧的渗透率会有很大差别。
在土壤中除具有可能生成的多相组织不均性有关的腐蚀微电池外, 还会因土壤介质的宏观差别而造成宏腐蚀电池[2]。
宏腐蚀电池的种类有:(1) 长距离输油管道穿越不同土壤形成的宏腐蚀电池。
(2) 管体不同材料差异埋在土壤中产生的宏腐蚀电池。
(3) 由于管道埋深不同, 上、下部土壤的密实性, 含氧等差别造成管道上下部电极电位不同形成宏腐蚀电池。
2.2.1.2土壤腐蚀的影响因素(1) 土壤性质:土壤的固体颗粒含有砂子,灰,泥渣和植物腐烂后形成的腐殖土,土壤有各种不同的形状:粒状,块状,和片状,事实上,多数土壤是无机的和有机的胶质混合颗粒的集合,在这个集合体中还具有许多弯弯曲曲的微孔(毛细管),土壤中的水分和空气可以通过这些微孔到达土壤的深处,并且土壤还具有生物学的活性。
土壤的孔隙度、含水量、含氧量、电阻率、pH 值以及含盐量、所含微生物等对土壤的腐蚀性有极大影响。
(a) 孔隙度的影响:土壤的孔隙有利于氧气的渗入和水分保存, 孔隙度越大管道腐蚀越严重。
(b) 土壤中含水量的影响:土壤中的水分有些与土壤的组分结合在一起,有些紧紧粘附在固体颗粒的周围,有些可以在微孔中流动,盐类溶解在这些水中,土壤就成了电解质,土壤的导电性与土壤的干湿程度及含盐量有关,土壤愈干燥,含盐量愈少,其电阻就愈大,土壤愈潮湿,含盐量愈多,电阻就愈小,干燥和少盐的土壤电阻率往往高于10000欧姆·厘米,而潮湿含盐的土壤,电阻率能低于500欧姆·厘米,土壤的腐蚀往往与电阻率有密切的关系。