試論城市燃?xì)夤艿婪栏O(shè)計(jì)

【摘 要】天然氣是現(xiàn)代化城市的主要能源，關(guān)系著城市居民的飲食起居，燃?xì)夤艿雷鳛檫\(yùn)輸天然氣的主要工具，其防腐性能一直是燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)的重要點(diǎn)。目前城市管道的腐蝕問題依然是影響燃?xì)膺\(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵因素，相關(guān)部門征對城市燃?xì)夤艿婪栏O(shè)計(jì)出現(xiàn)的問題正處于進(jìn)一步探索階段，以確保天然氣的正常運(yùn)輸。本文將從城市燃?xì)夤艿婪栏O(shè)計(jì)的重要性及目前出現(xiàn)的問題及原因進(jìn)行分析，并對其合理方案進(jìn)行探討。

【關(guān)鍵詞】城市燃?xì)夤艿溃环栏O(shè)計(jì)；防腐問題；方案

燃?xì)夤艿雷鳛楝F(xiàn)代化城市的基礎(chǔ)設(shè)施之一，其正常運(yùn)作不僅關(guān)系到居民的切身利益，也直接影響著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。燃?xì)夤艿廊舯桓g，不僅會浪費(fèi)燃?xì)赓Y源，也會降低燃?xì)赓|(zhì)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?xì)赓|(zhì)量，相關(guān)部門應(yīng)合理地設(shè)計(jì)城市管道，尤其對管道的防腐設(shè)計(jì)，應(yīng)視為首要問題并盡快優(yōu)化城市管道的防腐方案。

1.城市燃?xì)夤艿婪栏O(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題及成因

燃?xì)夤艿赖母g主要在管道的內(nèi)壁和外壁，為了弄清楚內(nèi)外壁腐蝕的原因，應(yīng)先從造成燃?xì)夤艿栏g的原因著手。

1.1內(nèi)壁腐蝕

管道是金屬性質(zhì)，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(fā)生化學(xué)反應(yīng)。一次化學(xué)反應(yīng)效果可能不是很明顯，但長時(shí)間與這些化合物發(fā)生反應(yīng)，一次被腐蝕一點(diǎn)，最后也會使管道被腐蝕穿孔。這種腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕引起。電化學(xué)腐蝕是不純的金屬與電解質(zhì)不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，發(fā)生的原電池反應(yīng)，是材料與電解質(zhì)溶液接觸，通過電極反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕。電化學(xué)腐蝕反應(yīng)是一種氧化還原反應(yīng)。在反應(yīng)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(zhì)中的物質(zhì)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(yīng)，便會生成氫氧化鐵化合物，從而使其腐蝕。

1.2外壁腐蝕

燃?xì)夤艿赖耐獗诟g主要是架空和理地鋼的腐蝕。 埋地鋼管的化學(xué)腐蝕是全面性的腐蝕，在化學(xué)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(diǎn)看，化學(xué)腐蝕的危害性不大。而造成鋼管表面出現(xiàn)凹穴，以至穿孔的主要原因來自電化學(xué)腐蝕，其次雜散電流及土壤中微生物細(xì)菌對鋼管的腐蝕。

2.合理選擇理地鋼防腐設(shè)計(jì)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(guān)部門因重視燃?xì)夤艿赖姆栏O(shè)計(jì)，一定要選出最有效的方案。對埋在地下的管道應(yīng)實(shí)施雙重保護(hù)，及絕緣層和電保護(hù)法同時(shí)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(fā)生反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，從而增加管道和土壤之間的電阻，達(dá)到降低腐蝕電流的目的，進(jìn)而增加其防腐性。選擇的絕緣層材料應(yīng)具有良好的電絕緣性，耐擊穿電壓強(qiáng)度高，防水性好，化學(xué)穩(wěn)定，有一定是機(jī)械強(qiáng)度，能與管道完全黏結(jié)，材料來源廣，經(jīng)濟(jì)可行，易于修補(bǔ)等基本特點(diǎn)。目前，國內(nèi)外理地鋼管可選擇石油瀝青、環(huán)氧煤瀝青、聚乙烯防腐層、溶解環(huán)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(xué)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(fā)生化學(xué)反應(yīng)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(jìn)行下一步防腐處理。做好防腐前的準(zhǔn)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(xué)腐蝕發(fā)生率。一般采用的隔絕材料有石油瀝青、環(huán)氧煤瀝青、塑化瀝青以及等物質(zhì)。這種防腐方法多應(yīng)用于城區(qū)沿線和小區(qū)燃?xì)夤艿婪栏O(shè)計(jì)。管道絕緣防腐層在涂敷過程中和工作結(jié)束后，都應(yīng)仔細(xì)進(jìn)行外觀檢查，消除所有缺陷。此外，還應(yīng)使用電火花檢漏儀對全部防腐層進(jìn)行檢驗(yàn)，該儀器利用高壓火花放電原理檢查出燃?xì)夤艿婪栏^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(xué)腐蝕的陽極區(qū)，使鋼管表面產(chǎn)生腐蝕，以至穿孔。

2.3電保護(hù)法

電保護(hù)法又稱陰極保護(hù)法，就是把要保護(hù)的鋼鐵設(shè)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(zhì)溶液里，接上外加直流電源.通電后，大量電子被強(qiáng)制流向被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備，使鋼鐵表面產(chǎn)生負(fù)電荷（電子）的積累，只要外加足夠強(qiáng)的電壓，金屬腐蝕而產(chǎn)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(hù)法和外加電源保護(hù)法。犧牲陽極保護(hù)法是將氧化性較強(qiáng)的金屬作為保護(hù)極，與被保護(hù)金屬相連構(gòu)成原電池，還原性較強(qiáng)的金屬將作為負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)而消耗，被保護(hù)的金屬作為正極就可以避免腐蝕。犧牲陽極保護(hù)法種類很多，考慮到經(jīng)濟(jì)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(jià)格約為鎂陽極材料的一半，因?yàn)殇\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(huán)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(fèi)用。

外加電流陰極保護(hù)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(hù)金屬，使被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)電位低于周圍環(huán)境。直流電源是通過陰極保護(hù)站產(chǎn)生的，為使電源充分發(fā)揮作用，陰極保護(hù)站最好設(shè)置在被保護(hù)管道的中點(diǎn)，保護(hù)的半徑最好達(dá)到R為30km到40km這個(gè)范圍內(nèi)。如果有兩個(gè)保護(hù)站同時(shí)運(yùn)行，則可適當(dāng)增加范圍，兩站間保護(hù)距離S為40km至60km。但是由于管線錯(cuò)綜復(fù)雜，難以全面保護(hù)到每一處管道，還是會有未被保護(hù)的管道腐蝕較快，因此一般不采用此法進(jìn)行管道防腐。

3.結(jié)論

城市燃?xì)夤艿栏g問題已經(jīng)明朗化，解決這一問題是首要重任，相關(guān)部門在對管道防腐設(shè)計(jì)上需要更新，要針對各種防腐層的特點(diǎn)及適用范圍，因地制宜進(jìn)行設(shè)計(jì)，要充分考慮最有效方案的經(jīng)濟(jì)可行性和技術(shù)可行性，因?yàn)槿細(xì)夤艿朗浅鞘鞋F(xiàn)代化建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，需要投入大量的人力跟財(cái)力去建設(shè)。

從目前形勢來看，燃?xì)夤艿栏g問題已成為制約燃?xì)獍l(fā)展的主要因素，我國因?yàn)椴挥?jì)其數(shù)的燃?xì)夤艿栏g問題造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失，也浪費(fèi)了不少資源。隨著城市化的更高一級發(fā)展，城鎮(zhèn)對燃?xì)庑枨罅坎粩嘣黾樱旃芄こ倘找嬖龆啵@一系列因素更加加重了燃?xì)夤艿栏g問題。在這樣的情況下，相關(guān)部門應(yīng)竭盡全力保護(hù)管道不被腐蝕，加大對管道防腐設(shè)計(jì)的重視力度，加深這方面的研究，爭取讓城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿赖玫礁玫陌l(fā)展。

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