試論城市燃氣管道防腐設計

【摘 要】天然氣是現代化城市的主要能源，關系著城市居民的飲食起居，燃氣管道作為運輸天然氣的主要工具，其防腐性能一直是燃氣管道設計的重要點。目前城市管道的腐蝕問題依然是影響燃氣運輸的關鍵因素，相關部門征對城市燃氣管道防腐設計出現的問題正處于進一步探索階段，以確保天然氣的正常運輸。本文將從城市燃氣管道防腐設計的重要性及目前出現的問題及原因進行分析，并對其合理方案進行探討。

【關鍵詞】城市燃氣管道；防腐設計；防腐問題；方案

燃氣管道作為現代化城市的基礎設施之一，其正常運作不僅關系到居民的切身利益，也直接影響著企業的經濟效益和社會效益。燃氣管道若被腐蝕，不僅會浪費燃氣資源，也會降低燃氣質量，從而引起多方利益損失。所以為了延長管道的使用壽命，提高燃氣質量，相關部門應合理地設計城市管道，尤其對管道的防腐設計，應視為首要問題并盡快優化城市管道的防腐方案。

1.城市燃氣管道防腐設計中出現的問題及成因

燃氣管道的腐蝕主要在管道的內壁和外壁，為了弄清楚內外壁腐蝕的原因，應先從造成燃氣管道腐蝕的原因著手。

1.1內壁腐蝕

管道是金屬性質，金屬物在接觸到管道中的硫化物、氧氣、二氧化碳以及硫化氫等化合物，就會與其發生化學反應。一次化學反應效果可能不是很明顯，但長時間與這些化合物發生反應，一次被腐蝕一點，最后也會使管道被腐蝕穿孔。這種腐蝕主要是電化學腐蝕引起。電化學腐蝕是不純的金屬與電解質不純的金屬跟電解質溶液接觸時，發生的原電池反應，是材料與電解質溶液接觸，通過電極反應產生的腐蝕。電化學腐蝕反應是一種氧化還原反應。在反應中，金屬失去電子而被氧化，電極電位失去電子變成陽極；介質中的物質從金屬表面獲得電子而被還原，電極電位得到電子變成陰極。若金屬與氧、氯化氫反應，便會生成氫氧化鐵化合物，從而使其腐蝕。

1.2外壁腐蝕

燃氣管道的外壁腐蝕主要是架空和理地鋼的腐蝕。 埋地鋼管的化學腐蝕是全面性的腐蝕，在化學腐蝕的作用下，管壁厚度的均勻減薄。所以從鋼管受到穿孔破壞的觀點看，化學腐蝕的危害性不大。而造成鋼管表面出現凹穴，以至穿孔的主要原因來自電化學腐蝕，其次雜散電流及土壤中微生物細菌對鋼管的腐蝕。

2.合理選擇理地鋼防腐設計方案

為了提高管道的使用壽命，減少管道腐蝕帶來的損失，相關部門因重視燃氣管道的防腐設計，一定要選出最有效的方案。對埋在地下的管道應實施雙重保護，及絕緣層和電保護法同時使用，兩者相輔相成。絕緣層是為了隔離土壤和管道，避免土壤中的微生物及會與鋼管外壁發生反應的化學物質，從而增加管道和土壤之間的電阻，達到降低腐蝕電流的目的，進而增加其防腐性。選擇的絕緣層材料應具有良好的電絕緣性，耐擊穿電壓強度高，防水性好，化學穩定，有一定是機械強度，能與管道完全黏結，材料來源廣，經濟可行，易于修補等基本特點。目前，國內外理地鋼管可選擇石油瀝青、環氧煤瀝青、聚乙烯防腐層、溶解環氧粉末層等防腐層材料。

2.1除銹處理

除去鋼管表面被腐蝕的部分及表面的氧化物、鐵銹、油脂污物是為讓防腐絕緣層更加牢固地黏附在鋼管表面上。一般用化學除銹，用酸性溶液清洗或浸泡鋼管，使其表面的鐵銹與酸溶液發生化學反應從而除去鐵銹，再用堿溶液中和鋼管表面的酸溶液，清洗干凈后，便可進行下一步防腐處理。做好防腐前的準備工作也是提升管道防腐性能的重要因素。

2.2防腐隔絕絕緣法

防腐隔絕絕緣法就是完全隔絕管道外壁與土壤，減少電化學腐蝕發生率。一般采用的隔絕材料有石油瀝青、環氧煤瀝青、塑化瀝青以及等物質。這種防腐方法多應用于城區沿線和小區燃氣管道防腐設計。管道絕緣防腐層在涂敷過程中和工作結束后，都應仔細進行外觀檢查，消除所有缺陷。此外，還應使用電火花檢漏儀對全部防腐層進行檢驗，該儀器利用高壓火花放電原理檢查出燃氣管道防腐絕緣層的微孔和損傷必須予以消除，否則，它們就可能是埋地鋼管電化學腐蝕的陽極區，使鋼管表面產生腐蝕，以至穿孔。

2.3電保護法

電保護法又稱陰極保護法，就是把要保護的鋼鐵設備作為陰極，另外用不溶性電極作為輔助陽極，兩者都放在電解質溶液里，接上外加直流電源.通電后，大量電子被強制流向被保護的鋼鐵設備，使鋼鐵表面產生負電荷（電子）的積累，只要外加足夠強的電壓，金屬腐蝕而產生的原電池電流就不能被輸送，因而防止了鋼鐵的腐蝕。具體又分為犧牲陽極保護法和外加電源保護法。犧牲陽極保護法是將氧化性較強的金屬作為保護極，與被保護金屬相連構成原電池，還原性較強的金屬將作為負極發生氧化反應而消耗，被保護的金屬作為正極就可以避免腐蝕。犧牲陽極保護法種類很多，考慮到經濟可行性，一般選擇鎂陽極材料和鋅陽極材料，鋅陽極材料的價格約為鎂陽極材料的一半，因為鋅陽極材料電勢較小，輸出電流相對較小，電極消耗慢。在同樣的土壤電阻率環境中，鋅的消耗比鎂慢0.4倍。在電路無限制的情況下，盡量使用鋅陽極材料，降低費用。

外加電流陰極保護是通過外加直流電源以及輔助陽極，迫使電流從土壤流向被保護金屬，使被保護金屬結構電位低于周圍環境。直流電源是通過陰極保護站產生的，為使電源充分發揮作用，陰極保護站最好設置在被保護管道的中點，保護的半徑最好達到R為30km到40km這個范圍內。如果有兩個保護站同時運行，則可適當增加范圍，兩站間保護距離S為40km至60km。但是由于管線錯綜復雜，難以全面保護到每一處管道，還是會有未被保護的管道腐蝕較快，因此一般不采用此法進行管道防腐。

3.結論

城市燃氣管道腐蝕問題已經明朗化，解決這一問題是首要重任，相關部門在對管道防腐設計上需要更新，要針對各種防腐層的特點及適用范圍，因地制宜進行設計，要充分考慮最有效方案的經濟可行性和技術可行性，因為燃氣管道是城市現代化建設的基礎設施，需要投入大量的人力跟財力去建設。

從目前形勢來看，燃氣管道腐蝕問題已成為制約燃氣發展的主要因素，我國因為不計其數的燃氣管道腐蝕問題造成了很大的經濟損失，也浪費了不少資源。隨著城市化的更高一級發展，城鎮對燃氣需求量不斷增加，造管工程日益增多，這一系列因素更加加重了燃氣管道腐蝕問題。在這樣的情況下，相關部門應竭盡全力保護管道不被腐蝕，加大對管道防腐設計的重視力度，加深這方面的研究，爭取讓城鎮燃氣管道得到更好的發展。

【參考文獻】

[1]邢紅鵬.基于城市燃氣管道防腐設計的研究[J].化工管理，2014，（8）：89-89，91.

[2]劉凱.城市燃氣管道防腐設計的探討[J].黑龍江科技信息，2013，（30）：199-199.

[3]楊慧敏.城市燃氣管道防腐設計的思考[J].黑龍江科技信息，2014，（1）：215-215.