20世紀80年代以來，我國大陸天然氣探明儲量和產量持續快速增長，已經形成川渝、新疆、陜西長慶、青海以及南海等陸上和海上氣區，累計探明可采儲量2.66萬億m3。根據《天然氣管網布局及“十一五”發展規劃》，2006~2010年期間，我國將基本形成覆蓋全國的天然氣基干管網，規劃建設天然氣管道大約1.6萬km，到2010年，天然氣管道總長將達4.4萬km。在天然氣開采以及集輸處理過程中，由于各類環境因素、儲存和輸送介質的特性等造成管道金屬的腐蝕非常普遍，影響因素非常復雜。據統計，天然氣管道50%的泄漏問題是由腐蝕直接引起的，每年因金屬腐蝕造成的直接和間接損失高達數十億元，甚至導致人員傷亡和中毒等重大安全事故。因此，如何長期有效地抑制腐蝕是消除事故隱患、保障安全運行、降低生產成本的重要環節。熱噴涂表面處理技術，是一種非常有效的天然氣管道防腐技術。尤其是我國近年來在四川、新疆和吉林等地連續開發了多個大型富含硫化氫和二氧化碳的酸性和高酸性天然氣田，這類酸性天然氣集輸管道的腐蝕條件極其惡劣，熱噴涂防腐技術是一種很好的選擇。

    熱噴涂在石油工業中的應用

    熱噴涂在石油工業中得到了廣泛的應用，已成功用于石油勘探、開采等設備的修復和防護。熱噴涂涂層已成功用于石油鋼管、海洋平臺的長效防腐。勝利油田井下作業工程安裝公司引進的電弧噴涂技術，較好地解決了金屬防腐的難題，填補了油田金屬防腐的空白。油田使用的各類泵的柱塞、缸套、葉輪等零件均可采用多種熱噴涂方法進行修復和強化。油田使用的塔、罐、管道可采用電弧噴涂鋁、鋅、不銹鋼等涂層防腐或采用火焰噴塑防腐。在黃島油庫和秦皇島輸油公司首站油罐外表面使用過此種技術。采用等離子噴涂、超音速火焰噴涂、電弧噴涂均可解決油田用各種鍋爐管道的腐蝕和沖蝕問題。美國德克薩斯州和路易斯安娜州采油井架、海上油管噴鋅，加兩道乙烯基鋁粉漆噴鋁0.16mm，加乙烯鋁粉漆，經過25年后檢查，涂層完好。英國北海鉆井平臺采用噴涂鋁涂層和封閉技術，長期運行防腐效果良好。

    熱噴涂技術在天然氣管道中的應用

    我國所產天然氣中很大一部分為含硫化氫和二氧化碳的酸性天然氣，從開采井口到凈化廠之間的集輸管道中輸送的天然氣中含有硫化氫、二氧化碳、高礦化度氣田水（富含氯離子）和有機硫等多種腐蝕介質，同時還存在泥沙、凝析油和蠟等復雜多相成分，加上輸送溫度和壓力高，氣體流速快，伴隨的腐蝕相當嚴重。尤其是管道彎頭和連接部位，不僅有化學和電化學腐蝕作用，還伴隨有較強的沖刷腐蝕，一直是工程防腐中的難題。熱噴涂防腐技術，以在金屬表面噴涂鋅及鋁從而形成防腐涂層為主。鋅涂層作為犧牲陽極對金屬基體進行保護。鋁涂層則以致密的氧化薄膜對金屬基體進行隔離防腐，特別是在與TiO2復合使用時，不僅具有很強的附著力，而且有極好的韌性，能夠抵抗由于金屬基體變形對涂層產生的破壞。而α晶形的氧化鋁具有很高的硬度，可以提高涂層的耐磨性能。此外，高溫下鋁涂層可與鐵發生反應形成抗高溫氧化保護層，具有一定的耐高溫氧化能力。針對酸性油氣田地面集輸管道的特點，中石油川西北氣田對其集輸管道的彎頭采用了超音速火焰噴涂處理，涂層材料以Al2O3和TiO2為主，使管道彎頭的使用壽命由以前的1~3a延長到了10~15a。但由于所采用的熱噴涂工藝技術條件要求苛刻，國內的工藝技術水平還難以達到需求，只能將需處理的工件送往國外的專業廠家進行處理，導致成本高昂，限制了該技術的全面推廣和應用。針對其海上開采和集輸的特點，針對海水沖刷腐蝕，采用火焰熱噴涂和封閉涂層相結合的天然氣輸送管道外防護涂層技術，有效地提高了管道的耐海浪沖刷性和海水腐蝕性能，延長了管道壽命。

    熱噴涂納米涂層技術

    近年來，隨著熱噴涂技術的迅速發展以及納米技術的重大進展，兩者相結合的熱噴涂納米結構涂層技術正成為熱噴涂領域一個重要的發展方向。目前，利用熱噴涂技術制備納米涂層主要采用2種方式：（1）制備具有部分納米特征的宏觀涂層。即將含量相對較少的納米顆粒加入傳統涂層中，使涂層成為納米顆粒彌散強化的、具有一定納米特征的復合涂層；（2）制備完全由納米顆粒構成的涂層，賦予涂層優異的工程性能。將AT13粉摻雜納米級顆粒Al2O3+13wt%TiO2的復合粉進行等離子噴涂，并對其應用于天然氣井油管進行了實驗。實驗結果表明：摻雜納米顆粒的粉末平鋪性能好，涂層組織均勻性提高；納米顆粒的加入使涂層殘余應力降低；摻雜納米顆粒的涂層組織結構優于常規涂層，在相近硬度條件下，摩擦系數降低，耐磨性能提高了30%以上，可使油管耐腐蝕性提高近1倍。

    在解決石油天然氣工業中腐蝕和磨損問題的各類技術手段當中，熱噴涂技術已被證明是一種非常有效和成功的技術，在天然氣管道上的應用也已取得了一定的成果，積累了經驗，為其進一步推廣應用奠定了良好的技術基礎。但目前國內熱噴涂技術與國外相比還有較大差距，其應用仍存在工藝穩定性不高、專業操作人員水平較低、數量不足、設備開發能力較弱、涂層孔隙率較高、封閉漆的性能和配套性較差等問題。針對這些問題，可采取以下對策：（1）結合國家倡導的自主知識創新和產業升級政策，進行產學研聯合，開發熱噴涂納米涂層等新技術、新工藝，并建立成果小試、中試放大和產業化應用一條龍式產品創新和開發體系；（2）開發完整和配套的技術工藝體系，包括前處理、涂層材料加工、熱噴涂和封閉涂料，培訓操作人員，建立專業的技術支持和施工服務隊伍；（3）在石油天然氣行業推廣和建立工程設備全壽命成本評估的概念和方法，以真正體現和實現熱噴涂技術的成本優勢，并促進其在天然氣管道防腐中的全面推廣和應用。