【正文】 H2S 天然氣； 1995 年 7 月 29 日，橫貫加拿大管道公司的一條 1067mm天然氣管道在 Rapid 市附近破裂起火， 50 多分鐘后據爆破口7m遠的另一條 914mm氣管也爆裂著火，兩條管道分別停輸了 15 天、 4 天，后來查明第一條管道是外部腐蝕裂紋引起的延性斷裂，后一事故是因火災沒有及時撲滅引發(fā)的次生災害； 2020 年 8 月，美國新墨西哥州卡爾斯巴市 El Paso 公司的一條天然氣管線突然爆炸，造成 12 人死亡。 天然氣長輸管道的腐蝕與防護措施 4 2 天然氣管道的腐蝕特點 長輸天然氣管道在運行中與輸送介質發(fā)生內腐蝕，同時外壁與土壤大氣分別發(fā)生土壤腐蝕和大氣腐蝕 。局部腐蝕又可以分為點腐蝕（孔蝕）、縫隙腐蝕和疲勞腐蝕等。 天 然氣管道的內腐蝕 內壁腐蝕是由于天然氣中殘存的水分、和、等酸性氣體造成的類似原電池的電化學反應和破壞金屬晶格的化學反應。 金屬的電化學腐蝕是指金屬表面與導電離子的介質因發(fā)生電化學作用而產生的破壞，任何一種按電化學機理進行的腐蝕反應至少包含一個陽極反應和一個陰極反應，并以流過金屬內部的電子流和介質中的離子流聯系在一起。相對應的陰極反應便是介質中氧化劑組分吸收來自陽極的電子的 還原過程。而天然氣在開采和輸送中大量地應用了鋼質管道 , 一般埋地鋼質管道在土壤作用下常 發(fā)生嚴重的腐蝕穿孔 , 造成油氣的跑、冒、天然氣長輸管道的腐蝕與防護措施 5 滴、漏。正確地評價土壤的腐蝕性 , 對正確地選擇防腐措施有著十分重要的意義。在土壤中 , 氧的傳遞通過土壤孔隙輸送 , 其傳送速度取決于土壤的結構和濕度 , 在不同的土壤中氧的滲透率會有很大差別。宏腐蝕電池的種類有 : (1) 長距離輸油管道穿越不同土壤形成的宏腐蝕電池。 (3) 由于管道埋深不同 , 上、下部土壤的密實性 , 含氧等差別造成管道上下部電極電位不同形成宏腐蝕電池。土壤的 孔隙度、含水量、 含氧量、 電阻率、 pH 值以及含鹽量 、所含微生物 等對土壤的腐蝕性有極大影響。 (b) 土壤中含水量的影響： 土壤中的水分有些與土壤的組分結合在一起，有些緊緊粘附在固體顆粒的周圍，有些可以在微孔中流動，鹽類溶解在這些水中，土壤就成了電解質，土壤的導電性與土壤的干濕 程度及含鹽量有關，土壤愈干燥，含鹽量愈少，其電阻就愈大，土壤愈潮濕，含鹽量愈多，電阻就愈小，干燥和少鹽 的土壤電阻率往天然氣長輸管道的腐蝕與防護措施 6 往高于 10000 歐姆 厘米，土壤的腐蝕往往與電阻率有密切的關系。 (d)電阻率的影響： 土壤電阻率與土壤的含水量、含鹽量、孔隙度等很多因素有關 , 土壤電阻率越小腐蝕速率越高。 我國大部分土壤屬中性 , pH 值在 6～ 8 之間 , 隨著 pH 值的降低腐蝕速率增加 [3]。一般土壤中的含鹽量為 %～ % , 土壤中含鹽量越大電導率也越大 , 從而提高土壤的腐蝕性。 (g)土壤中的微生物；微生物對金屬的腐蝕也有很大的影響，其中最重要的是厭氧的硫酸鹽還原菌，硫桿菌和鐵桿菌（好氧的細菌）。當環(huán)境中存在 埋地管線或金屬構筑物時 , 雜散電流的一部分又可能流入、流出埋地管線或金屬構筑物 , 產生干擾腐蝕。雜散電流腐蝕程度 , 要比一般的土壤腐蝕劇烈得多。 天然氣長輸管道的腐蝕與防護措施 7 土壤腐蝕常見的幾種形式 (1)由于充氣不均勻引起的腐蝕 當管道埋設通過結構不同和潮濕程度不同的土壤時（如通過砂土時），由于充氣不均形成氧濃差電池的腐蝕，處在砂土中的金屬部分，由于氧容易滲入，電位高，成為 陰極，而處在粘土中的金屬部分，由于缺氧，成為陽極，它們之間構成氧濃差電池，而使粘土中的金屬部分遭到腐蝕，同樣，埋在地下的管道（特別是水平埋放直徑較大的管子），由于各處深度不同，也會構成氧濃差電池，埋得較深的地方（如在管子的下部），由于氧到達困難，便成為陽極區(qū)，腐蝕就往往是發(fā)生在這個區(qū)域。 (2)由雜散電流引起的腐蝕 雜散電流是一種漏電現象，在土壤的腐蝕中，防止它引起的腐蝕有很大的實際意義，雜散電流是由直流電源（如電氣火車，有軌電車，電焊機，點解槽，電化學保護等）設備漏失出來的電流，一些地下設備，地下管道，電纜和混凝土的鋼筋等都容易因這種雜散電流引起腐蝕，直流電往往從路軌漏到地下，進入地下管道某處，再從管道的另一處流出而回到路軌，雜散電流從管道流出的地方，成為腐蝕電池的陽極區(qū)，腐蝕破壞就發(fā)生在這個地方，如下圖所示，金屬的損失量與流過的雜散電流的電量成正比，符合法拉第定律，經計算：一安培電流流過一年就相當于約九公斤的鐵發(fā) 生電化學腐蝕而被溶解掉了，可見雜散電流引起的腐蝕也是相當嚴重的。硫桿菌有排硫桿菌和氧化硫桿菌兩種，這種細菌最適宜存在的溫度為 2530 度，當溫度高到 55 度以上時，就無法生存，在地下管道附近，由于污物發(fā)酵結果產生硫代硫酸鹽，排硫桿菌就在其上大量繁殖，產生元素硫，緊接著，氧化硫桿菌將元素硫氧化成硫酸，造成對金屬的嚴重腐蝕。 細菌腐蝕并非它本身對金屬的侵蝕作用，而是細菌生命活動的結構間接地對金屬腐蝕的電化學過程產生影響，主要以下述四種發(fā)生影響腐蝕過程：新城代謝產物的腐蝕作用細菌能產生某些具有腐蝕性的代謝產物，如硫酸，有機酸和硫化物等；生命活動影響電極反應的動力學過程；改變金屬所處環(huán)境的狀況；破壞金屬表面有保護性的非金屬覆蓋層或緩蝕 劑的穩(wěn)定性。鋼鐵在大氣自然環(huán)境中生銹 , 就是一種最常見的大氣腐蝕現象。 大氣腐蝕特征 一般地講 , 鋼材在大氣條件下 , 遭受大氣腐蝕有三種類型。此時大氣中基本沒有水汽 , 普通金屬在室溫下產生不可見的氧化膜 , 鋼鐵的表面將保持著光澤。是指金屬在肉眼看不見的薄膜層下所發(fā)生的腐蝕。此時大氣中存在著水汽 , 當水汽濃度超過臨界濕度 (鐵的臨界濕度約為 65% , 某些鎳的腐蝕產物臨界濕度約為 85% , 而銅的腐蝕產物臨界濕度接近 100% ) , 相對濕度低于 100% 時 , 金屬表面有很薄的一層水膜存在 , 就會發(fā)生均勻腐蝕。 (3)可見液膜下的大氣腐蝕。此時 , 水分在金屬表面上已成液滴凝聚 , 存在肉眼看得見的水膜。在大氣環(huán)境下對鋼材起腐蝕作用的物質中 , 水是主要因素 (一般地講濕度越大 , 腐蝕性就越強 )。 (b) 水可離解成 H+ 和 OH, pH 值的不同對金屬和氧化物的溶解腐蝕具有明顯的影響。 SO2 在大氣中被氧化成 SO3，與水結合生成 H2SO4，與鋼鐵產生化學反應導致腐蝕。以石油、天然氣、煤為燃料的廢氣中含有大量的 SO2, 鋼材的腐蝕速率隨大氣中的 SO2 含量的增加而增加。這兩種反應都造成管壁疏松、脫落以致穿孔 ,不能再承受壓力和輸送天然氣。 (2)管道內壁涂敷對管道作內壁涂敷可減少腐蝕 、輸氣阻力以及每年的清管次數。有數據表明 ,對于大口徑長輸管線 ,大約一年即可收回內涂所花費的投資。但必須指出，涂料用高 聚物具有一定的透氣性，并與其結構密切相關。 (3)電化學保護作用：涂料中使用電位比鐵較低的金屬為填料（如鋅），會起到犧牲陽極的陰極保護作用，并且鋅的大氣腐蝕產物堿式碳酸鋅比較穩(wěn)定，又起到封閉、堵塞期末空隙的作用。 防腐涂層的選擇 在選擇防腐層的時候防腐涂層應具備以下基本性能： 有效的電絕緣性；有效的隔水屏障性；涂敷于管道的方法不會對管道性能產生不利影響；涂敷于管道上的