簡議城市燃氣管道防腐設計

劉亮

摘要：隨著社會的發展，人們對于環境保護也提出了比以往更高的要求，尤其是城市保護方面，人們希望獲取到高效性、清潔性的能源，燃氣是城市中使用最為廣泛的一種能源，對燃氣管道進行科學的設計，并采取科學的防腐措施是一項關于國計民生的大事，同時，科學的設計與防腐措施也可以有效提升城市能源的利用率，改善城市環境。

關鍵詞：城鎮燃氣管道；設計；防腐問題；處理

1.城市燃氣管道的特點

與長輸燃氣管道相比，城市燃氣管網具有自己的特點，主要表現為：城市燃氣管道為天然氣管道的終端，壓力低，徑厚比大，容易變形；城市燃氣管道縱橫交錯，由于用戶的需要，接頭和閥門較多，容易在這些地方出現泄漏事故；城市燃氣管道一般為埋地管線，但由于安裝方便往往埋地淺，有些就在城市主干道的附近，受地表車輛載荷、建筑物沉陷的影響大。隨著城市居民生活水平的不斷提高，越來越多的家庭開始注重居室的美觀與實用性，不僅要求戶型設計人性化，也要求配套設施簡潔集中，易于裝修。這就要求燃氣設計人員在進行室內燃氣設計時要充分考慮居民的裝修需求和安全需求。

2.做好燃氣管道腐蝕設計控制的必要性

隨著我國經濟和城市化的發展，地下管道的種類與數量也在不斷的增多。許多埋在地下的管道由于長時期都受到外部土壤與內部介質的作用，都出現了或多或少的腐蝕現象，給我國造成了巨大的經濟損失。由于燃氣管道的腐蝕，還會導致這些管道需要進行非計劃性的更換、檢修，甚至停產，給國家和企業都帶來了直接或者間接的經濟損失。當城市燃氣管道因為腐蝕穿孔而出現了漏氣現象時，不僅會污染環境，更嚴重時還會引起爆炸和火災，會給我國的人民帶來生命和財產的損失。所以，燃氣管道所造成的腐蝕危害，并不僅僅是指經濟上的損失，這是一個非常嚴重的社會問題，相關部門應該高度重視，并做好有效的控制措施。

3.城市燃氣管道的腐蝕類型

如果按照腐蝕部位來劃分腐蝕類型，主要包括內壁腐蝕與外壁腐蝕兩種類型。

3.1內壁腐蝕

燃氣管道內部的介質也就是煤氣，而煤氣中除了可燃成分外，還存在有很多不可燃成分，如H2S，CO2，氧硫化合物及水蒸氣等其他腐蝕性化合物。由此可見，由于這些化合物的存在，使得煤氣管道的內壁受到腐蝕。H2S，CO2及氧硫化合物溶于水膜中與內壁金屬發生化學反應，形成酸腐蝕，從而導致煤氣管道內壁遭受腐蝕。

3.2外壁腐蝕

（1）埋地鋼管的土壤腐蝕。

埋地鋼管的外壁腐蝕主要是土壤腐蝕。土壤腐蝕基本上屬于電化學腐蝕。因為土壤含有水分、少量的酸、堿或其他鹽類，土壤是一種復雜的電解質，而且土壤中各處電解質組分常常差異較大。鋼管本身不均勻，或由于含有雜質等原因，在管道上各部分之間，常具有不同的電極電位，因此在地下金屬管道與土壤之間可能構成各種類型的腐蝕電池。由于存在電位差而產生電流，從而在陽極產生腐蝕，使鋼管表面出現凹穴，以致穿孔，而陰極則保持完好。如果兩點間沒有電位差存在，也就沒有陰陽極的產生，就不可能產生腐蝕，這樣就有必要了解電位差原因和其影響因素了。

（2）影響腐蝕過程的因素。

a.鋼管本身質地的不均勻性。由于鋼管自身的缺陷，如晶格的缺陷及含有雜質，金屬受冷熱加工而變形，產生內應力，特別是鋼管表面粗糙度不同而形成鋼管本身的不均勻性，使一部分金屬在土壤中容易電離，帶正電的鐵離子離開鋼管進入土壤，在這部分管道上電子越來越過剩，另一部分管道上的鐵離子不易電離，這樣一來就產生了電位差，從而產生腐蝕。

b.土壤物理化學性質的不均勻性漫流的電流。由于土壤透氣性、含水量和含鹽量等的不均勻性，使埋地鋼管本身質地均勻也會產生電位差而形成濃差腐蝕電池，從而產生腐蝕。土壤的透氣性取決于土壤的結構、孔隙、含水量等因素。透氣性差的地方所埋鋼管會成為陽極，容易受到腐蝕。干燥土壤對金屬的腐蝕作用比潮濕土壤小。一般情況下，腐蝕性隨土壤濕度增加而增加，濕度大的地方，常常成為陽極而被腐蝕。

土壤的含鹽量主要是指溶于水中的鹽，一般說來，含鹽量越高，腐蝕程度也就越嚴重。

c.雜散電流的腐蝕。即大地中雜散電流的腐蝕，是指這些外界電流作用在鋼管上引起的腐蝕。由于外界各種電氣設備的漏電與接地，在土壤中形成雜散電流，其中對鋼管危害最大的是直流電。

d.細菌作用引起的腐蝕。在缺氧土壤中存在厭氧的硫酸鹽還原菌，它能將可溶的硫酸鹽轉化為硫化氫，使土壤中氫離子的濃度增加，加速了埋地鋼管的腐蝕過程。

4.城市燃氣管道防腐設計措施

4.1燃氣管道內壁防腐設計研究

想要從根本上去解決燃氣管道的內壁腐蝕問題，就需要對輸送的燃氣進行凈化處理。因為燃氣中含有一些腐蝕性的物質，這些腐蝕性的物質與管道壁接觸以后，會產生化學反應，最后導致管壁被腐蝕，所以必須按照國家的標準來進行防腐設計，延長燃氣管道的使用壽命。另外，燃氣管道在進行防腐設計時，可以在管道的內涂上適量的環氧樹脂來避免燃氣管道內壁的腐蝕。

4.2燃氣管道外壁防腐設計方法

（1）防腐隔絕絕緣法，這種方法在城區沿線和小區中的使用比較多，就是用諸如石油瀝青，玻璃布等物質把管道的外壁與土壤分開，避免土壤的腐蝕。同時，這些材料的使用也避免了電化學腐蝕的出現。目前主要的防腐涂層有：液態聚氨酯防腐涂料（PU），無機非金屬防腐層，納米改性材料涂層等。其中PU已經成為目前國際上管道外防腐層修復的主要材料，其他兩種材料都有需要攻克的難題，但是都具有巨大的發展前景。防腐涂層都應具備的特點有：一，有很好的電絕緣性。二，有一定的耐陰極剝離強度。三，有很好的機械強度。四，有很好的穩定性。五，涂層的破損要容易修補。

國外也已經有先進的技術可以借鑒，它們是一類以熔融環氧粉末涂料為基礎，再涂上一層性能很好的防腐層組成的復合覆蓋層。近年來，我國的管道涂敷前表面預處理工藝改進，利用高溫素燒法，既徹底除銹，有提高表面粗糙度，提高涂層的粘結力，可以有效的防止剝裂。

2、采用電化學保護法

電化學保護是指利用外部電流使金屬腐蝕電位發生改變以降低其腐蝕率的防腐蝕技術。由于金屬在自然環境和工業生產環境中的腐蝕破壞大部分為電化學腐蝕造成，因此，電保護法在腐蝕控制工程中占有重要地位。電保護法分為陰極保護和陽極保護。陰極保護是通過外加足夠的陰極電流，使金屬表面陰極極化，成為電化學電池中電位均一的陰極，從而防止其表面腐蝕的方法；陽極保護是在金屬表面通以適度的陽極電流，使金屬表面陽極極化，進入鈍化狀態，從而防止金屬表面腐蝕的方法。陰極保護適用于土壤、淡水、海水等介質，有強制電流、犧牲陽極、排流保護之分。排流保護法又分為極性排流和強制排流兩種。陽極保護適用于酸類、鹽類等強腐蝕性環境下的腐蝕保護。相比起來，陽極保護的投資較高，下面只對幾種陰極保護法進行分析比較。電化學保護法一般與絕緣層相結合，聯合保護可以使兩種防腐蝕手段相互補充，使防腐蝕工程成本降低，經濟合理，安全可靠。

（3）排流保護法

就是用導線引流的方式利用土壤下的雜散電流來保護管道，使管道不能直接接觸土壤而發生腐蝕。

5.結語

就目前來看，管道腐蝕問題已經成為燃氣發展的重要因素。我國每年因燃氣管道腐蝕問題而造成的經濟損失較大。尤其是城市化不斷的發展，城市發展對燃氣資源的需求量日益增加，使得管道工程建造量也不斷的增加，這就在一定程度上加大了燃氣管道腐蝕問題。在這種情況下，就應該從管道建設的實際出發，對管道腐蝕設計進行研究，以便更好的保證城市燃氣管道運輸，為燃氣企業和社會發展創造更多的經濟價值和社會價值。

參考文獻：

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[2]韓文禮，林竹.埋地管道防腐蝕技術的現狀與展望[J].焊管，2008（3）