李立冬

【摘 要】本文通過對城市燃氣管道的腐蝕速度的影響因素進行簡要的介紹，主要對城市燃氣管道防腐設計進行了探討，以供同行參考。

【關鍵詞】城市燃氣管道；腐蝕因素；防腐設計

隨著社會的不斷發(fā)展，城市規(guī)劃建設已經(jīng)成為城市發(fā)展的主要方向。其中，燃氣作為現(xiàn)代化城市建筑的三大能源之一，在城市規(guī)劃建設中時是必不可少的。目前，我們在對城市燃氣管道設計施工時，應和市政道路以及其他的工作一同進行工程施工設計，這不但有利于讓其管道質量的保護，還方便了城市規(guī)劃設計。目前，根據(jù)政府相關部門的要求，在進行管道施工設計的時候，一般都會采用鋼管作為燃氣的主要運輸材料。但是，由于埋設在地下的鋼管，在使用過程中容易受到土壤和水的影響，從而都出現(xiàn)電化學腐蝕的現(xiàn)象，這樣中影響了管道的質量有著一定的影響。因此，在進行城市燃氣管道施工的時候，我們要對城市燃氣規(guī)定做好相應的防腐設計，從而降低周圍環(huán)境對管道質量的影響。

1.腐蝕的原因

城市燃氣管道在長期使用過程中，由于受到電化學作用，而引起的一種破壞。目前，燃氣管道的腐蝕現(xiàn)象有很多種，我們根據(jù)不同情況有著不同的劃分方式。就其金屬腐蝕的性質不同，我們可將其分為化學腐蝕和電化學腐蝕。如果按照腐蝕部位來進行劃分，我們又可分為內壁腐蝕和外壁腐蝕。下面我們就對這些腐蝕原因進行簡要的介紹。

1.1內壁腐蝕

出現(xiàn)這種腐蝕的原因主要是因為，燃氣管道在使用過程中，水在管道的內部生成了一種清水膜，從而給電化學腐蝕創(chuàng)造了一定的條件。在燃氣的輸送過程中，水和燃氣中的硫化氫、二氧化碳、氧氣以及其他具有腐蝕性的化合物相接觸從而發(fā)生電化學腐蝕的現(xiàn)象。這種腐蝕現(xiàn)象由于出現(xiàn)在管道的內壁，因此很難對其進行根治，只有采用將燃氣凈化的方法，是燃氣中的雜質達到人們的允許的條件下，才能進行很好的處理。隨著科學技術的不斷進步，人們采用一種合成樹脂作為管道的內涂抹層，這種內涂抹層，不但可以降低管道的粗糙度，提高了管道的輸氣能力，還有效的防止了內部腐蝕現(xiàn)象發(fā)生。

1.2外壁腐蝕

這種腐蝕現(xiàn)象比較常見，主要因為埋地管道在電解質土壤以及水的作用下，出現(xiàn)各種腐蝕現(xiàn)象，其中包括水引起的化學腐蝕和土壤造成的電化學腐蝕。不過，在實踐中我們發(fā)現(xiàn)，管道外壁的化學腐蝕對管道的危害不大，只是會讓管道出現(xiàn)厚薄不均勻的情況。真正對管道造成影響的是電化學腐蝕，它極其容易使得管道表面出現(xiàn)凹穴，甚至會出現(xiàn)穿孔的現(xiàn)象，從而導致燃氣運輸出現(xiàn)問題。

2.鋼管腐蝕速度的影響因素

影響管道腐蝕速度的主要因素有腐蝕電流的強度和腐蝕時間。因此要想對其采取相應的防腐措施，我們只有對其電流強度和腐蝕時間進行控制，才能有效的建設管道金屬的損失量，從而保障管道的質量不會受到影響。

在電解質中，影響腐蝕電流強度的主要因素有土壤中存在的電阻、土壤電解質的化學結構以及陰極和陽極之間存在的間距等這些問題，都直接影響了土壤中腐蝕電流的強度。其中土壤中存在的電阻越小腐蝕電流的強度就越大，而土壤的電阻和土壤的溫度和濕度以及含有熔鹽濃度有關，因此我們在對腐蝕電流的強度進行控制的時候，就要根據(jù)土壤溫度、濕度以及含鹽率進行控制管理，以降低燃氣管道受到影響。

3.埋地燃氣鋼管防腐的選擇

目前，在工程中埋地燃氣鋼管的防腐較為常用的是絕緣層防腐法、 電保護防腐法。這兩種方法總是同時使用，一旦絕緣層被破壞，電保護防腐法也很難奏效。管道絕緣層可以將管道與土壤隔開，并增大管道與土壤間的電阻，從而減小腐蝕電流，達到防腐目的。國內外埋地鋼管所采用的防腐絕緣層種類很多，可根據(jù)土壤的腐蝕性能決定防腐絕緣等級，選用石油瀝青、聚乙稀防腐膠帶、環(huán)氧煤瀝青、聚乙稀熱塑涂層等防腐絕緣材料。

電保護防腐法是根據(jù)電化學腐蝕原理，使埋地鋼管全部成為陰極區(qū)而不被腐蝕，故又稱為陰極保護法，通常分為外加電源陰極保護法和犧牲陽極陰極保護法?？捎脙蓚€基本參數(shù)來判斷燃氣鋼管是否達到完全保護，即最小保護電位和最小保護電流密度。在工程中 ，燃氣鋼管的最小保護電位通常小于或等于-0.85V（相對于銅、硫酸銅標準電極）。最小保護電流密度值主要根據(jù)被保護金屬的類別、腐蝕介質成分、相對運動速度、溫度與表面涂層或陰極沉積膜性質、完整性有關的接觸電阻來決定。由于上述條件不同，最小保護電流密度數(shù)值變化幅度很大，從最小幾μA/m2到最大幾百mA/m2外加電源陰極保護法是利用陰極保護站產(chǎn)生的直流電源，使管道對周圍土壤造成負電位處于陰極區(qū)，以減少或防止地下管道腐蝕。為了使陰極保護站充分發(fā)揮作用 ，陰極保護站最好設置在被保護管道的中點，其保護半徑R為30～40km。兩個保護站同時運行時，由于陰極保護電位的迭加性，兩個保護站之間的保護距離S為40～60km。城市燃氣管道一般埋設在道路的人行道或綠化帶內，并且道路下管線錯綜復雜，為了避免未受陰極保護的管道受到腐蝕 ，接地陽極與其相距至少50m，這一點在城市燃氣設計中很難保證，因此，在城市燃氣管道防腐設計中，基本上不采用此方法。

犧牲陽極陰極保護法在城市燃氣管道設計中被普遍采用。犧牲陽極種類較多，其選擇也是一個經(jīng)濟問題。常用的有鎂陽極材料和鋅陽極材料，鎂陽極材料的費用約為鋅陽極的兩倍。鎂本身激勵電勢較高，輸出很大的電流，因此，電極消耗得快。在同樣的土壤電阻率環(huán)境中，鎂的消耗比鋅快2.5倍，如果沒有電路限制，鋅陽極可提供必要保護的地方，若使用鎂陽極，其費用可能是鋅的5倍。

犧牲陽極種類的選擇主要根據(jù)土壤電阻率、土壤含鹽類型及被保護管道防腐絕緣層的狀況而定。當土壤電阻率大于 10Ω·m ，選用鎂合金陽極；當土壤電阻率小于10Ω·m，選用鋅合金陽極。當管道防腐絕緣層電阻率確定后，犧牲陽極的保護范圍隨管徑的增大，保護距離減小。對一定重量的陽極，增加單位重量的陽極表面積可提高電流產(chǎn)率；而陽極長度主要決定電流輸出。

犧牲陽極多成組布置，一組2～5支或更多，陽極間距2～3m，現(xiàn)場測試結果表明，4支一組陽極發(fā)出的電流之和遠小于單支發(fā)出電流的4倍，其原因是由于陽極電場的相互影響，多支匯流一點與管道相連必然造成電場的屏蔽，影響陽極電流的輸出。建議在工程設計中采用單支分散布置，這樣可消除電場的影響，使電位分布均勻。

4.結語

由此可見，城市燃氣管道防腐設計在燃氣運輸中有著十分重要的作用，它不僅有效的保障了燃氣的輸送質量，還避免因為燃氣泄漏給環(huán)境帶來的污染，為城市規(guī)劃建設奠定了扎實的基礎。而且這些防腐設計方法，還給社會的發(fā)展帶來了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。 [科]

【參考文獻】

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