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城市燃氣管道防腐設計的探討

2016-03-29 09:47:29 作者：本網整理來源：呼倫貝爾新聞分享至：

　　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。

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城市燃氣管道防腐設計的探討　　

　　隨著社會的不斷發展，城市規劃建設已經成為城市發展的主要方向。其中，燃氣作為現代化城市建筑的三大能源之一，在城市規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，還方便了城市規劃設計。目前，根據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，從而都出現電化學腐蝕的現象，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定做好相應的防腐設計，從而降低周圍環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，燃氣管道的腐蝕現象有很多種，我們根據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生電化學腐蝕的現象。這種腐蝕現象由于出現在管道的內壁，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象發生。

　　1.2外壁腐蝕

　　這種腐蝕現象比較常見，主要因為埋地管道在電解質土壤以及水的作用下，出現各種腐蝕現象，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，在實踐中我們發現，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凹穴，甚至會出現穿孔的現象，從而導致燃氣運輸出現問題。

　　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電化學腐蝕原理，使埋地鋼管全部成為陰極區而不被腐蝕，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。可用兩個基本參數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生的直流電源，使管道對周圍土壤造成負電位處于陰極區，以減少或防止地下管道腐蝕。為了使陰極保護站充分發揮作用，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，現場測試結果表明，4支一組陽極發出的電流之和遠小于單支發出電流的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境帶來的污染，為城市規劃建設奠定了扎實的基礎。而且這些防腐設計方法，還給社會的發展帶來了良好的經濟效益和社會效益。

　　【參考文獻】

　　[1]韓文禮，林竹.埋地管道防腐蝕技術的現狀與展望[J].焊管，2008（03）.

　　[2]楊萍，蘇昔果，孟田軍.城鎮燃氣埋地鋼質管道陰極保護的設計[J].煤氣與熱力，2007（01）.

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責任編輯：班英飛

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