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天然气管道腐蚀与防护研究
经过长时间的思考和现场考证发现,天然气泄漏等事故的发生主要是因为天然气管道的腐蚀产生的。为了天然气能源能够有一个安全光明的发展前景,相关部门已经将管道安全提上日程,将天然气管道的安全问题上升到一个前所未有的高度。因此运用高新技术来将产生的泄漏现象进行及时发现和有效修复并对整个管道线路有一个良好的监控和保养,最大程度地降低泄漏事故的发生。
1 管道腐蚀产生类型分析
所谓腐蚀就是管道的金属组织因接触周围的介质发生具有破坏作用的化学反应。管道与其输送的介质接触发生的腐蚀一般称内腐蚀,管道与外部介质即周围的空气土壤等接触导致的腐蚀一般称外腐蚀。腐蚀使管壁逐步变薄而承受不了内部输送介质的压力,便出现穿孔而导致天然气泄漏。
1.1 化学腐蚀
化学腐蚀就是管道的组成成分与周围物质发生化学反应产生的腐蚀破坏现象,但是这种腐蚀现象并不会直接造成泄漏,而是逐步的在管道的表层产生锈斑,使管道金属壁不断地变薄,在达到一定的程度之后会造成大范围的管壁破坏。这种反应不会将反应的化学能向电能相转换,且反应发生慢,反应范围均匀,同时这种腐蚀最不引人注意,但是却必须进行防护。
1.2 电化学腐蚀
这种腐蚀现象是将管道表面假设成为了一个拥有正极和负极的微电池,因此有电流的产生而产生电的腐蚀。微电池的形成是在管道渗水之后产生电解液,金属元素无法得到电子而形成微电池的阳极,而电解液中的一些物质可以得到电子成为阴极。这种腐蚀现象也有化学反应的产生,是化学能和电能的转换,所以理论上也是化学反应,称为电化学腐蚀。
1.3 生物腐蚀
生物腐蚀是管道中微生物活动的负面效应,类似于细菌的微生物是无处不在的,所以在管道中将加快破坏。另外需要指出,在常见的腐蚀现象中,生物化学腐蚀是最不可避免的,但不是腐蚀性最大范围最广的,腐蚀性最常见的还是电化学腐蚀。
2 造成腐蚀现象的典型影响因素
造成腐蚀的原因是多种多样的,任何一个环节都会存在腐蚀的可能性。首先分析管道的地理位置的影响,天然气管道常年埋于地下,这就不可避免的要遭受胺类、吗啉类等的腐蚀。这里我们分析了在地下发生腐蚀的经验,总结出如下3种影响较大的因素。
2.1 管道的制造原因
管道的腐蚀发生要在制造方面找原因的话主要是两个方面:材料和工艺。就材料而言,钢材是天然气管道生产的主要材料,这种材料在地下的长时间掩埋必然存在隐患,我们熟知的生锈现象就时常发生,这就是管道腐蚀的第一个潜在威胁。地下的温度和湿度一般都比较大,这也是锈斑产生的有利条件,锈迹的产生是单纯的化学反应,但是其中阳离子的产生和水中产生的阴离子又非常容易产生电解质溶液,所以电化学反应也是存在的。然后我们再考虑钢管再生产线上的工艺性影响,深入钢材加工工厂对天然气管道的制造工艺过程可以发现,天然气管道常见的是微晶结构,这种结构在机械制造过程中是很难产生的,对产品的表面具有非常高的要求,不允许有一点的凹形等缺陷,一旦有任何的缺陷存在,就是一个非常大的隐患,极有可能发生裂纹等破坏现象。在这样的高要求下,一些工厂很可能达不到要求而以次品充好,用在具体的工程中,天然气的泄漏现象的发生也就不足为奇了。
2.2 地下以及运输的恶劣环境
地下土壤的成分其实是非常复杂的,其中包括了各种各样的腐蚀物质,同时也可以说土壤并不是单纯的固体物质,在地下依然存在含有无机盐和微生物的水溶液和气态物质,钢材一但接触到水,水溶液腐蚀腐蚀速度会大幅度上升,由于水溶液中的大量的离子进行移动,就是金属表面上的无数个微电池的电流在流动,会产生非常严重的电化学反应。在地下我们完全不能忽略掉垃圾的存在,这是生物化学产生的重要原因,我们都知道垃圾中存在大量的微生物包括细菌和种种具有腐蚀性的微生物,这样在钢材中就极容易产生生物化学腐蚀。微生物的腐蚀可大可小,其腐蚀性并不均匀,同时考虑到土壤中各区域包含的物质的不均匀性,因此腐蚀的发生无常理可循,也是进行防护最难把握的。因此在地下进行管道的布置时一定要提前准备好防护措施,一旦在地下发生严重的腐蚀现象很难进行处理,需耗费大量的人力物力。
文章来源:《水力采煤与管道运输》 网址: http://www.slcmygdys.cn/qikandaodu/2020/0731/357.html