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天然气管道腐蚀机理

2022-01-20

与煤炭和石油等燃烧介质相比,天然气作为较清洁和绿色环保的能源类型,往往借助管道运输方式连接上游气田和天然气下游用户,保证天然气能从气田平稳安全运输到终端用户,保障社会民生和促进区域经济发展。通常情况下,天然气输送管材大多为钢管,腐蚀是钢材运输过程中必须解决的重要环境难题。腐蚀程度的大小,直接影响天然气管道的实际使用寿命,因此,本文对天然气管道腐蚀机理及其防护措施的探讨和研究,也就具备重要理论意义与现实价值。


1、腐蚀机理


天然气管道的腐蚀是天然气运输金属管道与周边环境物质在化学反应或电化学作用下产生的一系列影响,最终导致金属管道受到破坏的整个过程,按照其反应原理,天然气管道腐蚀基本可分为化学作用腐蚀、电化学作用腐蚀和生物化学腐蚀三大类别。其中,以电化学腐蚀为例,电化学腐蚀是天然气管道运输过程中,金属管道电位失去平衡而导致微电流的局部形成,在富含电解质的溶液条件下,金属失去其阳离子后形成阳极,电位较高部分得到电子形成阴极,从而在电化学作用下使天然气运输管道遭到腐蚀破坏。


2、天然气管道腐蚀类型


天然气管道的腐蚀主要包括外壁腐蚀和内壁腐蚀两大类。管道的外壁腐蚀是指天然气运输管道外表面发生腐蚀影响管道使用寿命,该情况往往出现在管道架空或管道深埋于地底的情况。通常而言,架空的天然气管道外表皮会受到空气中氧元素以及空中环境风吹日晒的影响,尽管其管道外表层上会有隔离涂层起到一定的防腐蚀效果,但日积月累的外界环境影响也将导致管道产生不良后果。深埋于地下的天然气管道腐蚀环境更加复杂多变,往往是电化学腐蚀,而电化学腐蚀对天然气运输管道管壁厚度的损耗是不均匀的,很容易使管壁受到穿孔影响的概率大幅度增加,增大对管道的危害。


天然气管道内壁腐蚀是在管道内表面发生腐蚀,与天然气成分中的部分化学元素紧密相关。一般而言,天然气中往往含有一定量水分,该类水分在天然气运输过程中会在其管道的内表皮形成亲水膜,在运输管道中产生电化学反应,使天然气运输管道内壁产生电化学腐蚀而引起严重后果。同时,天然气中含有的部分二氧化碳、硫化物等,具备较强腐蚀性,该类化合物与管道内壁接触时也会对管道内壁产生一定腐蚀。


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