城市燃氣管道防腐涂層及陰極保護系統的運行

肖偉華

【摘要】隨著城市燃氣管道要求的不斷提高，研究其防腐涂層及陰極保護系統的運行凸顯出重要價值。本文首先介紹了燃氣管道的腐蝕類型，分析了防腐途徑及各途徑所采用的防腐方法。在探討燃氣管道陰極保護設計方法的基礎上，提出了解決城市燃氣管道腐蝕設計問題有效措施。

【關鍵詞】城市燃氣管道；防腐涂層；陰極保護；系統；運行

一、前言

作為城市燃氣管道防腐的重要途徑，其防腐涂層及陰極保護系統在近期得到了有關方面的高度關注。該項課題的研究，將會更好地提升城市燃氣管道防腐的實際效果。本文從介紹燃氣管道的腐蝕類型著手本課題的研究。

二、燃氣管道的腐蝕類型

在城市燃氣管道網中，燃氣管道通常都是地下敷設的，這樣金屬管道包碳鋼管道就容易被嚴重腐蝕。和長輸管道比較起來，城市的燃氣管道大多是環形、枝形的密布式分布，管道變徑情況普遍。而隨著城市建設的不斷拓展，管道的質量也有較多缺陷。由于環境十分復雜甚至會突變，城市內的電流干擾十分嚴重，這些因素都要求必須做好鋼管的防腐工作。

鋼管的腐蝕形態還可按腐蝕電池陽極區與陰極區間距的大小，來分成宏電池腐蝕與微電池腐蝕這兩類。微電池腐蝕：指由距離為幾毫米至幾微米的陰極與陽極合起來組成的微電池發生作用而導致的管道腐蝕。由于外形特征很均勻，所以又稱之均勻腐蝕。因為微陽極和微陰極的距離相當近，所以微電池腐蝕的速度只受微陽極和微陰極的電極過程影響，而不是依賴于土壤電阻率，也因此微電池腐蝕對埋地鋼管的造成的危害比較小。宏電池腐蝕：指由距離為幾厘米至幾米的陰極區與陽極區合起來組成的一種宏電池作用而導致的管道腐蝕。這種腐蝕也稱作局部腐蝕，因為陽極區和陰極區距離比較遠，在腐蝕電池回路總電阻中，土壤介質電阻占有較大的比例，所以宏電池腐蝕的速度不僅受陽極與陰極的電極過程影響，還受土壤電阻率影響。土壤電阻率越大，越能降低宏電池腐蝕的速度，埋地鋼管表層出現的斑塊狀或孔狀的腐蝕就是宏電池腐蝕造成的，因此這種腐蝕的危害非常大。

三、防腐途徑及各途徑所采用的防腐方法

1.采用耐腐蝕的管材

管道材料是和管道防腐最直接的聯系，由于管道材料是決定管道質量的主要因素，在材料商使用抗腐蝕性強的材料，可以使管道的防腐蝕性提升，管道使用期限延長。鑄鐵管、玻璃鋼管、塑料管還有其他非金屬管道都是抗腐蝕性較強的管道材料。我國目前使用比較廣泛的是聚乙烯，它是一種熱塑性工程材料，與其他的金屬材料相比，其也同樣的具有剛度、強度與抗沖擊的特性，并且比金屬更加的耐腐蝕，所以不同于金屬管道，在鋪設時要增設防腐措施，這也是它被我國廣泛使用的原因。

2.非金屬涂層和包覆層法

一般來說燃氣傳輸管道都是鋪設在地底下的，因此與土壤接觸時間很長，而土壤內都含有許多的微生物，這也是導致腐蝕的主要因素，加上土壤的環境給電化學反應提供了許多條件，所以金屬管道會受到腐蝕，我們一般對于地下管道的防腐方式都是是使用非金屬涂層與包覆的方法，使管道與土壤之間形成一道隔絕層。

3.采用電化學保護法

電化學的保護是指在外部電流的作用下，使金屬被腐蝕的電位產生變化，進而降低腐蝕率的一種防腐蝕技術。因為當前金屬在自然環境與在工業生產環境下的腐蝕通常都是電化學腐蝕，都能使用電化學保護法，因此電化學保護法在具體的管道腐蝕建設中占據非常重要的地位。

四、燃氣管道陰極保護設計方法分析

1.遵循嚴格的技術標準

在使用電防護法的過程中，需要注意到以下幾個問題：首先，外加電流陰極保護法與土壤電阻率的影響不大。其次，鎂陽極禁止應用在土壤電阻率超過100Ω·m的地域中。最后，鋅陽極禁止應用在土壤電阻率超過200Ω·m的地域中。在使用犧牲陽極保護法時，需要注意到以下幾個問題：首先，在通電之后，陰極電位沿負方向變化值必須大于300mV。其次，對地電位必須要符合-0.85V的標準。最后，如果土壤中有硫酸鹽還原菌，且其含量超過了0.5%，就需要重新調整對地電位。

在埋設犧牲陽極時，需要控制好犧牲陽極與燃氣管道之間的距離，其距離應該保持在0.3-7m之間，深度應該>1m，埋設的土壤要含有一定的水分，在埋設方法上，可以選擇臥式，也可以使用立式，禁止將金屬構筑物設置在管道與陽極之間。在設置犧牲陽極的檢測頭與檢測樁時，需要注意幾個問題：首先，對于檢測樁基與檢測頭，需要將其安裝在燃氣主干沿線。其次，每隔5組犧牲陽極，需要設置1個檢測樁。最后，為了保障防腐效果，需要在每個檢測樁周圍設置好檢測頭。采取以上的設計方式可以起到很好的監測作用，幫助檢修人員掌握好陰極保護系統運行的狀態。此外，還要注意到，在管道設計過程中，需要把握好機制彎頭、熱煨彎曲、冷彎彎管以及彈性敷設的原則與范圍，若管道的平面位置發生改變，必須要及時的處理管道轉角問題，并科學的設置節點位置，控制好管道彈性敷設的質量。

2.燃氣管道轉角設計方式

在設計燃氣管道的轉角時，需要嚴格遵循《燃氣管道工程設計規范》與《城鎮燃氣設計規范》，將管子對接偏差控制在3 ?以下，對于壓力超過1.6MPa的管道，禁止使用螺旋焊縫鋼管；如果管道轉角不足15 ?，就需要根據彎管的半徑來確定距離的管徑，如果管道轉角>15 ?，就可以使用熱煨半管，若管道有通球要求，就需要根據管道的管徑與壓力進行確定。

五、解決城市燃氣管道腐蝕設計問題有效措施

1.解決城市燃氣管道腐蝕設計中內壁防腐問題措施

對于城市燃氣管道內壁防腐問題的解決，要把需要輸送的燃氣質量放在首位。因為燃氣本身就有很多導致內壁腐蝕的化學物質，加和管道內壁的接觸加速管道的腐蝕速度。為了防止燃氣管道不被腐蝕，燃氣管道的設計應該嚴格按照國家規定要求做，提高燃氣質量，延長燃氣管道使用壽命，確保燃氣管道正常工作。除此之外，二道環氧樹脂也可以涂在燃氣管道的內部，可以降低燃氣對管道腐蝕。

2.解決城市燃氣管道腐蝕設計中外壁問題防腐措施

防腐蝕隔絕絕緣法其實就是利用石油瀝青進行煤清理，塑化瀝青還有玻璃布等材料，讓燃氣道管中壁面不會被腐蝕。這樣就可以讓燃氣管道避免和土壤直接接觸，讓腐蝕幾率大大減少。

電保護法可以根據電的兩極性質分為兩種方法，一種是電流陰極保護法，另一種犧牲陽極保護法，這些都是利用電化學公式或者是加入電源的方法來進行防腐蝕措施。其中陰極保護管道的方法是讓鋼質管道進行通電讓管道表層產生電流，根據不同的電池電極電位差產生的陰極極化，從而有效的壓制管道腐蝕或者有效降低腐蝕的幾率。

排流保護法就更加簡單，直接利用地下散雜電流進行燃氣道管保護，讓土壤與管道分開，從而起到了保護道管腐蝕作用。排流保護法的工作原理就是將管道排流導線的排電流和電氣化鐵路鋼軌和變電站的陰極相同，在燃氣道管中散雜電流干擾下基本上與土壤隔離，讓散雜電流在金屬燃氣道管中通過并且完全的隔絕掉土壤與道管的接觸，使得燃氣道管起到防腐蝕作用。

六、結束語

通過對城市燃氣管道防腐涂層及陰極保護系統運行的相關研究，我們可以發現，在當前各種條件下，城市燃氣管道腐蝕的類型是多種多樣的，有關人員應該從城市燃氣管道的客觀實際出發，研究制定最為優化可行的相對應措施。

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