摘要：近十余年，我國的城市燃氣事業(yè)蓬勃發(fā)展，設計、施工和管理等各方面技術都有了很大進步。尤其是今年來，不少城市發(fā)展城市燃氣事業(yè)，對節(jié)約能源、保護環(huán)境、提高人民生活水平和促進社會經濟發(fā)展都有重要意義?，F(xiàn)代化的城市燃氣輸配系統(tǒng)是復雜的綜合設施，其主要部分是燃氣管網。燃氣管網主要應用鋼管，但是鋼管容易腐蝕，所以本文在這里分析了造成鋼管腐蝕的機理，并提出了幾點防腐措施。

關鍵詞：城市燃氣；鋼管；應用；防腐

一、燃氣管道的腐蝕機理

1、化學腐蝕：是指金屬表面與非電解質直接發(fā)生純化學作用而引起的破壞。也就是說金屬直接和介質接觸引起的金屬離子的溶解過程，在金屬表面均勻發(fā)生，腐蝕速度緩慢。鋼鐵在空氣中或土壤里的腐蝕就屬于這種情況。但很少見，幾乎與電化學腐蝕同時發(fā)生。

2、電化學腐蝕：是指金屬表面與離子導電的介質(電解質溶液)發(fā)生電化學作用而產生的破壞。也就是金屬和電解質組成原電池所發(fā)生的金屬電解過程。任何一處按電化學機理進行的腐蝕反應至少包含一個陽極反應和一個陰極反應，并以流過金屬內部的電子流和介質中的離子流聯(lián)系在一起。陽極反應，是金屬離子從金屬轉移到介質中和放出電子的過程，陰極反應則是介質中氧化劑組分吸收來自陽極的電子還原過程。金屬與電解質之間存在一個帶電的界面，與此界面有關的因素都會影響腐蝕過程的進行。其實質是浸在電解質溶液中的金屬表面上形成了以金屬為陽極的腐蝕電池。包括異金屬接觸產生的腐蝕原電池、鋼管本身成分含量復雜產生的原電池、氧濃差產生腐蝕原電池、鹽濃差腐蝕原電池和直流雜散電流腐蝕、交流雜散電流腐蝕。

3、細菌腐蝕：細菌對鋼鐵的腐蝕機理較為復雜，但主要在一些土壤中有以下三種細菌參加腐蝕過程：硫酸鹽還原菌、硫氧化菌、鐵菌三種。

二、腐蝕原因

從管道腐蝕現(xiàn)象看，大多數(shù)是集中穿孔腐蝕，也有一少部分是均勻腐蝕。結合腐蝕機理，不難看出電化學腐蝕是雙陽管網腐蝕的主要原因，純化學腐蝕和細菌腐蝕也不同程度地存在。

1、直流雜散電流腐蝕是雙陽區(qū)管網腐蝕的主要原因直流雜散電流腐蝕主要是由于各種車輛產生的靜電，各種用電設備接地導線、高壓變電接地、各種避雷接地、三線一地、二線一地的接地所產生地下電子流通過燃氣管道形成回路系統(tǒng)，通常電子流從土壤進入燃氣管道的地方帶有負電，稱陰極區(qū)，若陰極區(qū)的電位過負時，管道表面上析出大量的氫，造成防腐絕緣層老化、剝落。當電子流由管道的某一絕緣層損壞處流出時，管道帶有正電，這一區(qū)域稱陽極區(qū)，處于陽極區(qū)的管道，鋼管以鐵離子的形式溶于周圍介質中，形成集中穿孔。

2、交流雜散電流是雙陽區(qū)管網腐蝕的又一主要原因當管道接近或長距離平行于電力線時，高壓電力線將在附近埋地鋼管上感應產生二次交流電，出現(xiàn)很高的感應電壓，管道周圍土壤間產生可達幾伏或幾十伏的電位差。從而，形成腐蝕原電池。交流雜散電流的腐蝕比直流雜散電流腐蝕速度快，更易形成小孔腐蝕。

3、異金屬接觸產生的腐蝕原電池、鋼管本身成分含量復雜產生的原電池、氧濃差產生腐蝕原電池、鹽濃差腐蝕原電池也不同程度的存在。

4、細菌腐蝕的存在可能性很小，即使存在也和其他腐蝕同時發(fā)生。

三、鋼管腐蝕及防腐

在城市燃氣管網中，燃氣管道一般采取地下敷設，這容易給金屬管道包括鋼管帶來嚴重的腐蝕。而且與長輸管道相比，城市燃氣管道多為環(huán)狀、枝狀，管件密布，管道變徑較普遍；隨著城市建設的進展逐步形成并拓展，質量缺陷較多，周邊環(huán)境復雜甚至突變，城市雜散電流干擾嚴重。這都要求做好鋼管的防腐工作。

針對埋地管道電化學腐蝕的三個過程，鋼管的防腐方法也從抑制其中某一過程人手。如在管道外壁加防腐涂層，可增大回路電阻，減少腐蝕電流；外加直流電源，使鋼管對土壤造成負電位、形成陰極保護，可消除陰陽極電位差，從根本上停止陰陽極過程的進行。防腐涂層法治表，陰極保護法治本。但是一旦防腐涂層破損，露鐵部分會加速局部腐蝕。故防腐涂層與陰極保護相結合才是表本兼治的方法，經濟而有效。美國等國家已明確規(guī)定，采用了防腐涂層的同時必須采用陰極保護。

但對于城市燃氣系統(tǒng)，由于地下管網密集，陰極保護的外加電源對其它管道干擾大，會造成自身受益、他家受害的局面。而采用比鋼管電位負的金屬材料與鋼管相連的犧牲陽極保護法則不會出現(xiàn)此類情況，因此，城市燃氣的輸氣干管應采用防腐涂層與犧牲陽極相結合的防腐方法。對于其他壓力較低的非主干管道，則一般直接采用防腐涂層法。

目前埋地燃氣管道常用的外防腐涂層主要有三層PE復合結構、環(huán)氧樹脂粉末(FBE)、煤焦油瓷漆、環(huán)氧煤瀝青和PE膠帶等五類。三層PE復合結構、環(huán)氧樹脂粉末防腐涂層性能優(yōu)異，因而也是歐美國家埋地管道的主要防腐涂層。在我國，從耐用年限、維護費用等全面的經濟因素考慮，一般首選三層PE復合結構防腐涂層。

在犧牲陽極保護法中，一般采用鎂合金作為犧牲陽極對管道進行保護。由于在輸出電流過程中遭受破壞，鎂合金犧牲陽極的設計使用年限最好與管道的使用年限相匹配，既不產生浪費也不多增加維護費用。但應注意的是，當土壤電阻率太高和被保護管道穿過水域時，不宜采用犧牲陽極保護。

不同的防腐方法有不同的防腐質量和費用，應根據被保護鋼管的不同壓力、不同用途及其所處的不同環(huán)境和輸送的不同燃氣，綜合全面地考慮防腐方法和防腐費用。在考慮經濟合理性方面應注意兩點：

①燃氣管網建設時的一次防腐投資，

②燃氣管網運行后的維護費用。由于城市燃氣管網位于市區(qū)，投運后維護檢修困難且費用較高，因此應適當加大一次投資，以減少投運后管道的日常維修工作量。

針對管網的電化學腐蝕，曾經考慮犧牲陽極法或排流法來保護燃氣鋼管。如采用犧牲陽極法，在電阻率特別大的雙陽，由于犧牲陽極的負電位不能人為地自由調整，其保護性能不理想，電位太低，管線得不到保護，電位太高則管線容易大量析氫。對管線不利。且陽極消耗太快，造價太高，如采用外加電流法，由于市街管網多呈枝狀，致使整個管網對地電阻特別低，恒電位儀輸出過大，無法工作。如加絕緣法蘭，工程量過大，且又難以確定排流方向。地下地上電力線路電流干擾，恒電位儀不能正常工作等被論證均不能采用。

在城市燃氣領域，甚至整個燃氣領域，鋼管都發(fā)揮了不可替代的重要作用。但是，我們也必須看到由于我們在設計、施工和維護管理等方面的工作還存在一定問題，導致燃氣管道壽命較短，實際輸氣能力與設計值相差較大，發(fā)生爆管、漏氣等事故，浪費國家物資，妨礙社會穩(wěn)定，影響城市正常建設和市民日常生活，甚至威脅人民生命和財產的安全。