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摘要：随着我国经济的飞速发展，天然气使用范围更加广泛，天然气输送管道尤其是长输管道的防腐保护效果，直接关系到天然气输送的安全性和可靠性以及输送管道的使用寿命。因此，加强对天然气长输管道的防腐保护至关重要。介绍了天然气输送管道腐蚀的主要影响因素与腐蚀机理，并且对输气管道提出了必要的防腐措施要求，提出了为确保防腐保护达到应有的效果，在设计、施工、运行中应注意的问题。长输管道的防腐保护要从所涉及的主客观因素出发进行综合考虑。
关键词：输气管道；阴极保护；腐蚀机理；防腐措施
中图分类号： P618.13文献标识码：A 文章编号：
引言
改革开放以来，随着经济的发展，对能源的消耗很大，以石油、煤炭为主的能源消费结构造成的环境污染十分严重。天然气作为一种新兴能源，将在经济、环境保护和社会发展中发挥重要作用。管道输送是天然气的主要输送方式。因此管道的腐蚀问题是天然气输送首要考虑的，管道的腐蚀已成为重要的经济问题。目前，将要建设的天然气管道就有104km以上，各大城市在今后要建设的各种供气、供水、供热等管道将更多。因此，加强天然气管道防腐技术的研究有着重大意义。
1 腐蚀的类型及机理
腐蚀是金属在周围物质的化学、电化学作用下所引起的一种破坏，按腐蚀反应原理可分为以下几种形式:
(1)化学腐蚀是土壤、空气或管道中各种化学介质与金属接触发生化学作用而引起的，不发生化学能向电能的转化，腐蚀时整个金属表面流失较均匀，使管壁变薄。
(2)电化学腐蚀是由于电极电位的不同，在金属表面形成一种微电池，金属在电解质溶液中因失去电子而成为离子被溶解，形成阳极，电极电位较高的部位得到电子，形成阴极，是与电流流动有关的腐蚀。
(3)生物化学腐蚀是由细菌生命活动而引起或加速金属破坏的一种腐蚀。电化学腐蚀的危害最大，发生频率最高，往往使钢管表面出现凹穴，甚至穿孔。
电化学腐蚀的危害最大，发生频率最高，往往使钢管表面出现凹穴，甚至穿孔。
1．1管道腐蚀的类型
1．1．1内壁腐蚀
天然气管道内壁腐蚀的主要因素为天然气中含有的一定量水，它在管道内壁生成一层亲水膜，形成了类似原电池腐蚀的条件，产生电化学腐蚀;还有就是天然气中含有硫化氢、二氧化碳、氧、硫化物或其他腐蚀性化合物，它们直接和金属起作用，引起化学腐蚀。
1．1．2外壁腐蚀
外壁腐蚀可以在架空或埋地钢管上发生，架空管通常以涂层实现防腐，而埋地钢管的化学腐蚀是全面腐蚀，在化学腐蚀的作用下，管壁厚度的减薄是均匀的，因此从钢管受到穿孔破坏的角度看，化学腐蚀的危害性相对较小。埋地钢管外壁腐蚀的原因较复杂，主要为电化学腐蚀。
1．2腐蚀机理
腐蚀是金属和周围介质发生化学或电化学作用而导致的无谓消耗或破坏。金属被腐蚀是由于电极电位的不同，金属发生电化学反应时，电极电位较低的部位容易失去电子，形成阳极;电极电位较高的部位得到电子，成为阴极。存在O2和H2O的情况下，Fe(OH)2生成水合氧化铁(铁锈)，它是一种疏松物质，浮在钢铁表面，无保护作用，金属的阳极化反应可继续进行。
2 管道腐蚀的影响因素
石油天然气管道的腐蚀发生在管道内部、外部及接头部位。油气管道主要采用埋地、管沟和架空敷设。后两者主要用于站场内管道敷设，绝大部分油气管道采用的是埋地敷设方式，对此部分管道的防护是非常重要的。
2．1外界条件影响
外界条件应包括周围介质的特性及温度等:
(1)管道周围介质的腐蚀性影响。介质的腐蚀性强弱与土壤的性质及微生物密切相关，长输管道涉及的土壤性质比较复杂，准确评定其腐蚀性非常困难。
(2)温度的影响包括环境温度和管道运行期间产生的温度。温度的升高，腐蚀的速度会大大加快。温度的高低与管路敷设深度有直接的关系，同时更受地域差别的影响。
2．2防腐失效的影响
防腐层失效是地下管道腐蚀的主要原因。腐蚀的原因是防腐层的完整性遭到破坏，主要由于防腐层与管道剥离或防腐层破裂、穿孔和变形。
(1)防腐层剥离，即防腐层与管道表面脱离形成空间。如果剥离的防腐层没有破口，空间没有进水，一般不产生腐蚀。若有破口，腐蚀性介质进入，就可能出现保护电流不能达到的区域，形成阴极保护屏蔽现象。
(2)防腐层破裂、穿孔、变形，可直接破坏防腐层，腐蚀介质从破口进入防腐层，还能进一步促成防腐层剥离，在一定条件下产生阴极屏蔽，破裂严重时可导致管道腐蚀。破裂的主要原因为土壤应力、外力和材料老化。穿孔多由施工时的外力造成。
3 管道的防护措施
我国天然气管道建设数量越来越多，天然气的安全很大程度上体现在管道的腐蚀控制与防护上，选择适用的腐蚀防护方式是管道防腐的重大课题。实践表明: 输气管道一般采用防腐绝缘层与阴极保护结合的措施，构成经济而可靠的防腐系统，在实际应用中取得了良好的效果。
3． 1 防腐涂层的选择
防腐涂层将管体金属基体与土壤环境隔离，避免输气管道与土壤环境直接接触，是输气管道防腐的第一道防线，发挥着物理阻隔作用，同时涂层为阴极保护提供了电绝缘条件。需要具备性能有:
( 1) 有良好的附着力。具有优异的铁基体附着力，特别要求湿膜附着力良好。
( 2) 有良好的抵抗介质渗透性。成膜后，涂层具
有尽可能低的水和氧及其他腐蚀因子的渗透性，起到密封、隔绝、屏障的作用。
( 3) 有良好的耐蚀性，包括耐受大气、水、酸、碱、盐、其他溶剂等介质的腐蚀。
( 4) 具有优异的物理机械性能，能够抵御管线在土壤中的蠕动，随钢管热胀冷缩、移动而不剥离。
3.2 阴极保护
根据提供极化电流的方法不同，阴极保护可以分为牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护两种。
3.2.1 牺牲阳极法
牺牲阳极法是用一种腐蚀电位比被保护金属腐蝕电位更负的金属或合金与被保护体组成电偶电池，依靠负电性金属不断腐蚀溶解产生的电流供被保护金属阴极极化而构成保护的方法，由于低电位金属所在电偶电池中作为阳极，偶接后其自身腐蚀速度增加，故被称作“牺牲阳极”。
3.2.2 外加电流阴极保护
外加电流阴极保护是利用外部直流电源直接向被保护金属通以阴极电流，使之阴极极化，实现被保护体进入免蚀区而受到保护的方法，由辅助阳极、参比电极、直流电源和相关的连接电缆组成。牺牲阳极法和外加电流阴极保护法各有优缺点，有其各自的应用范围，应根据供电条件、介质电阻率、所需保护电流的大小、运行过程中工艺条件变化情况、寿命要求、结构形状等决定，通常情况下，对有电源、介质电阻率大、所需保护电流大、条件变化大、使用寿命长的大系统，应选用外加电流阴极保护，反之宜选用牺牲阳极保护。因此，长输天然气管道适宜用外加电流阴极保护。
3． 3 并联防护
牺牲阳极法和外加电流阴极保护法必须进行并联防护，才能取得良好的效果，主要原因:
( 1) 管道与外界的电绝缘是实施阴极保护系统的先决条件，涂层降低了阴极保护所需的电流，而且提高了电流分散能力;
( 2) 管道防腐层破损点不可避免，如不实施阴极保护，那么腐蚀穿孔是必然的，阴极保护防止涂层孔隙和损伤处外露金属发生腐蚀;
( 3) 防腐涂层是对埋地管道外壁的全面保护，主要是针对均匀腐蚀而言，阴极保护则主要以点保护为主，针对防腐涂层的破损处;
( 4) 涂层破损位置具有不确定性，给防腐涂层及时准确修补工作带来困难，将整条管道都置于阴极保护的保护范围内，采用防腐涂层和阴极保护的双重保护措施，实现长期、有效的管道保护。
结束语
随着我国经济的可持续发展，对天然气的需求越来越多，天然气的安全很大程度上体现在管道的腐蚀控制与防护上，因此，必须加强用于外防腐涂层和内涂层的新材料开发，以及新设备、新技术的研究，以满足天然气管道建设的要求。及时总结管道防腐技术的应用状况，对于掌握国内外先进技术，指导实际应用有着重要的意义。
参考文献：
［1］ 廖宇平，李志勇． 长输管道外防腐层的应用与存在的问题． 油气储运，2005，24( 4) : 36 －39．
［2］ 胡士信． 国内管道防腐层技术现状及差距． 防腐保温技术，2005，13( 1) : 1 －6．
［3］ 李远利． 管道防腐涂层新发展． 涂料工业，2007，37( 2) :55 － 57．
［4］ 李金梅，油田管道防腐技术． 防腐保温技术，2006，14( 2) : 17 －18．
［5］ 韩文礼，林竹，申强，等． 管道涂层防腐技术的现状与展望． 石油工程建设，2003，
［6］ 张月静，刘伟，李彤民． 管道防腐保温技术综述． 腐蚀与防护，2001，14( 2)
［7］ 倪瑛，邵守彬，于建军． 防腐与检测技术在油田中的应用． 油气田地面工程，2007，26( 10) : 39 －42．
［8］ 顾善多，刘立新，白广臣，等． 埋地钢质管道腐蚀防护系统的完整性评价方法的研究． 管道技术与设备，2011( 5) : 42 －44
关键词：输气管道；阴极保护；腐蚀机理；防腐措施
中图分类号： P618.13文献标识码：A 文章编号：
引言
改革开放以来，随着经济的发展，对能源的消耗很大，以石油、煤炭为主的能源消费结构造成的环境污染十分严重。天然气作为一种新兴能源，将在经济、环境保护和社会发展中发挥重要作用。管道输送是天然气的主要输送方式。因此管道的腐蚀问题是天然气输送首要考虑的，管道的腐蚀已成为重要的经济问题。目前，将要建设的天然气管道就有104km以上，各大城市在今后要建设的各种供气、供水、供热等管道将更多。因此，加强天然气管道防腐技术的研究有着重大意义。
1 腐蚀的类型及机理
腐蚀是金属在周围物质的化学、电化学作用下所引起的一种破坏，按腐蚀反应原理可分为以下几种形式:
(1)化学腐蚀是土壤、空气或管道中各种化学介质与金属接触发生化学作用而引起的，不发生化学能向电能的转化，腐蚀时整个金属表面流失较均匀，使管壁变薄。
(2)电化学腐蚀是由于电极电位的不同，在金属表面形成一种微电池，金属在电解质溶液中因失去电子而成为离子被溶解，形成阳极，电极电位较高的部位得到电子，形成阴极，是与电流流动有关的腐蚀。
(3)生物化学腐蚀是由细菌生命活动而引起或加速金属破坏的一种腐蚀。电化学腐蚀的危害最大，发生频率最高，往往使钢管表面出现凹穴，甚至穿孔。
电化学腐蚀的危害最大，发生频率最高，往往使钢管表面出现凹穴，甚至穿孔。
1．1管道腐蚀的类型
1．1．1内壁腐蚀
天然气管道内壁腐蚀的主要因素为天然气中含有的一定量水，它在管道内壁生成一层亲水膜，形成了类似原电池腐蚀的条件，产生电化学腐蚀;还有就是天然气中含有硫化氢、二氧化碳、氧、硫化物或其他腐蚀性化合物，它们直接和金属起作用，引起化学腐蚀。
1．1．2外壁腐蚀
外壁腐蚀可以在架空或埋地钢管上发生，架空管通常以涂层实现防腐，而埋地钢管的化学腐蚀是全面腐蚀，在化学腐蚀的作用下，管壁厚度的减薄是均匀的，因此从钢管受到穿孔破坏的角度看，化学腐蚀的危害性相对较小。埋地钢管外壁腐蚀的原因较复杂，主要为电化学腐蚀。
1．2腐蚀机理
腐蚀是金属和周围介质发生化学或电化学作用而导致的无谓消耗或破坏。金属被腐蚀是由于电极电位的不同，金属发生电化学反应时，电极电位较低的部位容易失去电子，形成阳极;电极电位较高的部位得到电子，成为阴极。存在O2和H2O的情况下，Fe(OH)2生成水合氧化铁(铁锈)，它是一种疏松物质，浮在钢铁表面，无保护作用，金属的阳极化反应可继续进行。
2 管道腐蚀的影响因素
石油天然气管道的腐蚀发生在管道内部、外部及接头部位。油气管道主要采用埋地、管沟和架空敷设。后两者主要用于站场内管道敷设，绝大部分油气管道采用的是埋地敷设方式，对此部分管道的防护是非常重要的。
2．1外界条件影响
外界条件应包括周围介质的特性及温度等:
(1)管道周围介质的腐蚀性影响。介质的腐蚀性强弱与土壤的性质及微生物密切相关，长输管道涉及的土壤性质比较复杂，准确评定其腐蚀性非常困难。
(2)温度的影响包括环境温度和管道运行期间产生的温度。温度的升高，腐蚀的速度会大大加快。温度的高低与管路敷设深度有直接的关系，同时更受地域差别的影响。
2．2防腐失效的影响
防腐层失效是地下管道腐蚀的主要原因。腐蚀的原因是防腐层的完整性遭到破坏，主要由于防腐层与管道剥离或防腐层破裂、穿孔和变形。
(1)防腐层剥离，即防腐层与管道表面脱离形成空间。如果剥离的防腐层没有破口，空间没有进水，一般不产生腐蚀。若有破口，腐蚀性介质进入，就可能出现保护电流不能达到的区域，形成阴极保护屏蔽现象。
(2)防腐层破裂、穿孔、变形，可直接破坏防腐层，腐蚀介质从破口进入防腐层，还能进一步促成防腐层剥离，在一定条件下产生阴极屏蔽，破裂严重时可导致管道腐蚀。破裂的主要原因为土壤应力、外力和材料老化。穿孔多由施工时的外力造成。
3 管道的防护措施
我国天然气管道建设数量越来越多，天然气的安全很大程度上体现在管道的腐蚀控制与防护上，选择适用的腐蚀防护方式是管道防腐的重大课题。实践表明: 输气管道一般采用防腐绝缘层与阴极保护结合的措施，构成经济而可靠的防腐系统，在实际应用中取得了良好的效果。
3． 1 防腐涂层的选择
防腐涂层将管体金属基体与土壤环境隔离，避免输气管道与土壤环境直接接触，是输气管道防腐的第一道防线，发挥着物理阻隔作用，同时涂层为阴极保护提供了电绝缘条件。需要具备性能有:
( 1) 有良好的附着力。具有优异的铁基体附着力，特别要求湿膜附着力良好。
( 2) 有良好的抵抗介质渗透性。成膜后，涂层具
有尽可能低的水和氧及其他腐蚀因子的渗透性，起到密封、隔绝、屏障的作用。
( 3) 有良好的耐蚀性，包括耐受大气、水、酸、碱、盐、其他溶剂等介质的腐蚀。
( 4) 具有优异的物理机械性能，能够抵御管线在土壤中的蠕动，随钢管热胀冷缩、移动而不剥离。
3.2 阴极保护
根据提供极化电流的方法不同，阴极保护可以分为牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护两种。
3.2.1 牺牲阳极法
牺牲阳极法是用一种腐蚀电位比被保护金属腐蝕电位更负的金属或合金与被保护体组成电偶电池，依靠负电性金属不断腐蚀溶解产生的电流供被保护金属阴极极化而构成保护的方法，由于低电位金属所在电偶电池中作为阳极，偶接后其自身腐蚀速度增加，故被称作“牺牲阳极”。
3.2.2 外加电流阴极保护
外加电流阴极保护是利用外部直流电源直接向被保护金属通以阴极电流，使之阴极极化，实现被保护体进入免蚀区而受到保护的方法，由辅助阳极、参比电极、直流电源和相关的连接电缆组成。牺牲阳极法和外加电流阴极保护法各有优缺点，有其各自的应用范围，应根据供电条件、介质电阻率、所需保护电流的大小、运行过程中工艺条件变化情况、寿命要求、结构形状等决定，通常情况下，对有电源、介质电阻率大、所需保护电流大、条件变化大、使用寿命长的大系统，应选用外加电流阴极保护，反之宜选用牺牲阳极保护。因此，长输天然气管道适宜用外加电流阴极保护。
3． 3 并联防护
牺牲阳极法和外加电流阴极保护法必须进行并联防护，才能取得良好的效果，主要原因:
( 1) 管道与外界的电绝缘是实施阴极保护系统的先决条件，涂层降低了阴极保护所需的电流，而且提高了电流分散能力;
( 2) 管道防腐层破损点不可避免，如不实施阴极保护，那么腐蚀穿孔是必然的，阴极保护防止涂层孔隙和损伤处外露金属发生腐蚀;
( 3) 防腐涂层是对埋地管道外壁的全面保护，主要是针对均匀腐蚀而言，阴极保护则主要以点保护为主，针对防腐涂层的破损处;
( 4) 涂层破损位置具有不确定性，给防腐涂层及时准确修补工作带来困难，将整条管道都置于阴极保护的保护范围内，采用防腐涂层和阴极保护的双重保护措施，实现长期、有效的管道保护。
结束语
随着我国经济的可持续发展，对天然气的需求越来越多，天然气的安全很大程度上体现在管道的腐蚀控制与防护上，因此，必须加强用于外防腐涂层和内涂层的新材料开发，以及新设备、新技术的研究，以满足天然气管道建设的要求。及时总结管道防腐技术的应用状况，对于掌握国内外先进技术，指导实际应用有着重要的意义。
参考文献：
［1］ 廖宇平，李志勇． 长输管道外防腐层的应用与存在的问题． 油气储运，2005，24( 4) : 36 －39．
［2］ 胡士信． 国内管道防腐层技术现状及差距． 防腐保温技术，2005，13( 1) : 1 －6．
［3］ 李远利． 管道防腐涂层新发展． 涂料工业，2007，37( 2) :55 － 57．
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［5］ 韩文礼，林竹，申强，等． 管道涂层防腐技术的现状与展望． 石油工程建设，2003，
［6］ 张月静，刘伟，李彤民． 管道防腐保温技术综述． 腐蚀与防护，2001，14( 2)
［7］ 倪瑛，邵守彬，于建军． 防腐与检测技术在油田中的应用． 油气田地面工程，2007，26( 10) : 39 －42．
［8］ 顾善多，刘立新，白广臣，等． 埋地钢质管道腐蚀防护系统的完整性评价方法的研究． 管道技术与设备，2011( 5) : 42 －44