燃氣管道腐蝕原因及其防腐的探析

年紀偉

摘要：PE管材由于其優異的綜合性能在城市埋地燃氣管網大量使用，但是由于多種原因，還是有相當一部分的鋼質燃氣管道在建設、使用。因此城市埋地鋼質燃氣管道防腐是各地管道燃氣公司一項長期的任務。基于此，本文闡述了燃氣管道工程的主要特征，對燃氣管道腐蝕的主要原因以及燃氣管道工程埋地鋼的防腐方法進行了簡要分析，旨在延長燃氣管道的使用壽命及保障其安全運行。

關鍵詞：燃氣管道工程;特征;腐蝕原因;防腐方法

城市化建設的不斷推進，使得燃氣工程建設不斷增多，并且燃氣是現代城市的主要能源，其關系著居民日常生活，燃氣管道作為運輸燃氣的主要工具，是市政工程建設的主要基礎設施，其防腐性能一直是燃氣管道工程建設的重點。因此需要針對各種防腐層的特點及適用范圍，因地制宜進行防腐。

一、燃氣管道工程的主要特征

燃氣管道工程的主要特征包括：（1）安全性要求高。燃氣管道的敷設位置距離居民和建筑物近，伴行或交叉排列著很多管線、光電纜，為了確保周圍設施的安全，必須保證燃氣管道的安全系數高。（2）施工管理難度大。由于燃氣管道在城市的道路或建筑物下敷設，地形、地質條件復雜多變，穿越道路、光電纜、各種管線的次數多且地下障礙物的情況也非常復雜，存在很多不確定性，這就要求在施工前充分了解現場情況并編制切實可行的施工方案及應急預案，同時在施工中要加強技術、質量等管理，確保施工生產的順利進行。

二、燃氣管道工程腐蝕的主要原因

燃氣管道一般深埋在地底下，由于地下環境復雜與土壤潮濕，會使燃氣管道產生腐蝕。隨著城市人口增多，城市人們的生活廢水，生活垃圾以及城市工廠排出的工業廢水等都會給地下造成污染，也會導致地下燃氣管道腐蝕。結合筆者實踐工作經驗，認為燃氣管道工程腐蝕主要在管道的內壁和外壁方面，具體表現為：（1）內壁腐蝕原因分析。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。（2）外壁腐蝕原因分析。燃氣管道的外壁腐蝕主要是架空和埋地鋼的腐蝕。 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。

三、燃氣管道工程埋地鋼管的防腐方法分析

燃氣管道工程地下金屬管道腐蝕的原因主要有：一種是化學和電化學，另一種是物理。對地下管道造成最大的腐蝕危害的要屬電化學，這種腐蝕在地底范圍廣，對金屬腐蝕嚴重。目前國內外埋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。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。

1、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、電保護的防腐方法分析。電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。如果有兩個保護站同時運行，則可適當增加范圍。但是由于管線錯綜復雜，難以全面保護到每一處管道，因此一般不采用此法進行管道防腐。

3、除銹處理防腐方法分析。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。

四、結束語

綜上所述，燃氣管道工程作為城市基礎設施之一，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，需要對燃氣管道工程進行防腐。

參考文獻：

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[2]郭勇等.城鎮燃氣埋地鋼質管道外防腐層檢測方法[J].石油和化工設備，2017.

[3]王慶等.試論天然氣管線防腐技術[J].石化技術，2018.

（作者單位：黑山奧德燃氣有限公司）