城市天然气管道腐蚀与防护.doc

材料保护技术及其工程设计 课报告 题 目 城市天然气管道的腐蚀与防护论文 作者及内容： 李金凤第一、五部分研究背景和意义和结论；文章摘要，关键字，全文修改整理、排版连接。 陆宏杰071201 ：第二部分腐蚀类型及机理 施渊：第三腐蚀的防护措施概述 洪晓露第四防护措施的设计 城市天然气管道的腐蚀与防护 李金凤 陆宏杰 施渊吉 洪晓露 上海大学材料科学与工程学院 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。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。本文对城市天然气管道的腐蚀包括大气、土壤腐蚀的特点及其影响因素进行了分析, 并概括介绍了目前的一些防护措施。 关键词　城市 天然气　管道　大气　土壤　腐蚀　防护 一、研究背景和意义 　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。 根据我国国民经济发展对能源的需求和能源结构的变化,采用能源弹性系数法预测我国天然气需求,结果为2005年~2010年天然气总需求是600×108~1010×108m3，见表1。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。全国城市燃气行业，到１９９９年管道长度为４．６２万km。其中人工煤气管道２．９５万km，液化石油气管道０．２万km，天然气管道１．４７万km。而全国天然气管道总长度约10638 km。管径426mm以上的输气管道共45条，长度为6873km。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、螺旋缝管,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。天然气开采过程中, 常常会有一些伴生气体如二氧化碳、硫化氢等, 这些气体的存在，不但降低了天然气的热值, 还会对管道、设备等有腐蚀作用。所以天然气输送设备由于长期与强腐蚀介质接触，特别在高温、高压盒高流速等条件下服役，腐蚀问题显得更为突出和严重。从热力学观点上来看，金属腐蚀是一种自由能降低的自发过程，天然气地下金属管道外壁所受的腐蚀是金属在所处的环境中受化学和电化学作用而引起的一种损坏。腐蚀会造成天然气井油(套) 的断裂、集输管线爆破等管线故障。它的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。从而破坏正常平稳供气，影响用户的生产和生活以及生命财产安全。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。腐蚀带来的危害不仅威胁人们的生命安全，也给国家造成很大的经济损失。因此, 加强对腐蚀及防腐问题的研究, 具有重要的经济与实践意义。对天然气管道中的腐蚀及如何解决腐蚀的问题进行研究是非常有必要的 二、腐蚀类型及机理 2.1　大气腐蚀 由大气中的水、氧、酸性污染物等物质的作用而引起的腐蚀, 称为大气腐蚀。钢铁在大气自然环境中生锈, 就是一种最常见的大气腐蚀现象。通常所说的大气腐蚀, 就是指金属材料在常温下潮湿空气中的腐蚀。 2.1.1大气腐蚀特征 一般地讲, 钢材在大气条件下, 遭受大气腐蚀有三种类型。 （1）干燥的大气腐蚀。此时大气中基本没有水汽, 普通金属在室温下产生不可见的氧化膜, 钢铁的表面将保持着光泽。 （2）潮湿的大气腐蚀。是指金属在肉眼看不见的薄膜层下所发生的腐蚀。大气条件下钢材的腐蚀实质上是水膜下的电化学腐蚀。此时大气中存在着水汽, 当水汽浓度超过临界湿度(铁的临界湿度约为65% , 某些镍的腐蚀产物临界湿度约为85% , 而铜的腐蚀产物临界湿度接近100