简议城市燃气管道防腐设计

刘亮

摘要：随着社会的发展，人们对于环境保护也提出了比以往更高的要求，尤其是城市保护方面，人们希望获取到高效性、清洁性的能源，燃气是城市中使用最为广泛的一种能源，对燃气管道进行科学的设计，并采取科学的防腐措施是一项关于国计民生的大事，同时，科学的设计与防腐措施也可以有效提升城市能源的利用率，改善城市环境。

关键词：城镇燃气管道；设计；防腐问题；处理

1.城市燃气管道的特点

与长输燃气管道相比，城市燃气管网具有自己的特点，主要表现为：城市燃气管道为天然气管道的终端，压力低，径厚比大，容易变形；城市燃气管道纵横交错，由于用户的需要，接头和阀门较多，容易在这些地方出现泄漏事故；城市燃气管道一般为埋地管线，但由于安装方便往往埋地浅，有些就在城市主干道的附近，受地表车辆载荷、建筑物沉陷的影响大。随着城市居民生活水平的不断提高，越来越多的家庭开始注重居室的美观与实用性，不仅要求户型设计人性化，也要求配套设施简洁集中，易于装修。这就要求燃气设计人员在进行室内燃气设计时要充分考虑居民的装修需求和安全需求。

2.做好燃气管道腐蚀设计控制的必要性

随着我国经济和城市化的发展，地下管道的种类与数量也在不断的增多。许多埋在地下的管道由于长时期都受到外部土壤与内部介质的作用，都出现了或多或少的腐蚀现象，给我国造成了巨大的经济损失。由于燃气管道的腐蚀，还会导致这些管道需要进行非计划性的更换、检修，甚至停产，给国家和企业都带来了直接或者间接的经济损失。当城市燃气管道因为腐蚀穿孔而出现了漏气现象时，不仅会污染环境，更严重时还会引起爆炸和火灾，会给我国的人民带来生命和财产的损失。所以，燃气管道所造成的腐蚀危害，并不仅仅是指经济上的损失，这是一个非常严重的社会问题，相关部门应该高度重视，并做好有效的控制措施。

3.城市燃气管道的腐蚀类型

如果按照腐蚀部位来划分腐蚀类型，主要包括内壁腐蚀与外壁腐蚀两种类型。

3.1内壁腐蚀

燃气管道内部的介质也就是煤气，而煤气中除了可燃成分外，还存在有很多不可燃成分，如H2S，CO2，氧硫化合物及水蒸气等其他腐蚀性化合物。由此可见，由于这些化合物的存在，使得煤气管道的内壁受到腐蚀。H2S，CO2及氧硫化合物溶于水膜中与内壁金属发生化学反应，形成酸腐蚀，从而导致煤气管道内壁遭受腐蚀。

3.2外壁腐蚀

（1）埋地钢管的土壤腐蚀。

埋地钢管的外壁腐蚀主要是土壤腐蚀。土壤腐蚀基本上属于电化学腐蚀。因为土壤含有水分、少量的酸、碱或其他盐类，土壤是一种复杂的电解质，而且土壤中各处电解质组分常常差异较大。钢管本身不均匀，或由于含有杂质等原因，在管道上各部分之间，常具有不同的电极电位，因此在地下金属管道与土壤之间可能构成各种类型的腐蚀电池。由于存在电位差而产生电流，从而在阳极产生腐蚀，使钢管表面出现凹穴，以致穿孔，而阴极则保持完好。如果两点间没有电位差存在，也就没有阴阳极的产生，就不可能产生腐蚀，这样就有必要了解电位差原因和其影响因素了。

（2）影响腐蚀过程的因素。

a.钢管本身质地的不均匀性。由于钢管自身的缺陷，如晶格的缺陷及含有杂质，金属受冷热加工而变形，產生内应力，特别是钢管表面粗糙度不同而形成钢管本身的不均匀性，使一部分金属在土壤中容易电离，带正电的铁离子离开钢管进入土壤，在这部分管道上电子越来越过剩，另一部分管道上的铁离子不易电离，这样一来就产生了电位差，从而产生腐蚀。

b.土壤物理化学性质的不均匀性漫流的电流。由于土壤透气性、含水量和含盐量等的不均匀性，使埋地钢管本身质地均匀也会产生电位差而形成浓差腐蚀电池，从而产生腐蚀。土壤的透气性取决于土壤的结构、孔隙、含水量等因素。透气性差的地方所埋钢管会成为阳极，容易受到腐蚀。干燥土壤对金属的腐蚀作用比潮湿土壤小。一般情况下，腐蚀性随土壤湿度增加而增加，湿度大的地方，常常成为阳极而被腐蚀。

土壤的含盐量主要是指溶于水中的盐，一般说来，含盐量越高，腐蚀程度也就越严重。

c.杂散电流的腐蚀。即大地中杂散电流的腐蚀，是指这些外界电流作用在钢管上引起的腐蚀。由于外界各种电气设备的漏电与接地，在土壤中形成杂散电流，其中对钢管危害最大的是直流电。

d.细菌作用引起的腐蚀。在缺氧土壤中存在厌氧的硫酸盐还原菌，它能将可溶的硫酸盐转化为硫化氢，使土壤中氢离子的浓度增加，加速了埋地钢管的腐蚀过程。

4.城市燃气管道防腐设计措施

4.1燃气管道内壁防腐设计研究

想要从根本上去解决燃气管道的内壁腐蚀问题，就需要对输送的燃气进行净化处理。因为燃气中含有一些腐蚀性的物质，这些腐蚀性的物质与管道壁接触以后，会产生化学反应，最后导致管壁被腐蚀，所以必须按照国家的标准来进行防腐设计，延长燃气管道的使用寿命。另外，燃气管道在进行防腐设计时，可以在管道的内涂上适量的环氧树脂来避免燃气管道内壁的腐蚀。

4.2燃气管道外壁防腐设计方法

（1）防腐隔绝绝缘法，这种方法在城区沿线和小区中的使用比较多，就是用诸如石油沥青，玻璃布等物质把管道的外壁与土壤分开，避免土壤的腐蚀。同时，这些材料的使用也避免了电化学腐蚀的出现。目前主要的防腐涂层有：液态聚氨酯防腐涂料（PU），无机非金属防腐层，纳米改性材料涂层等。其中PU已经成为目前国际上管道外防腐层修复的主要材料，其他两种材料都有需要攻克的难题，但是都具有巨大的发展前景。防腐涂层都应具备的特点有：一，有很好的电绝缘性。二，有一定的耐阴极剥离强度。三，有很好的机械强度。四，有很好的稳定性。五，涂层的破损要容易修补。

国外也已经有先进的技术可以借鉴，它们是一类以熔融环氧粉末涂料为基础，再涂上一层性能很好的防腐层组成的复合覆盖层。近年来，我国的管道涂敷前表面预处理工艺改进，利用高温素烧法，既彻底除锈，有提高表面粗糙度，提高涂层的粘结力，可以有效的防止剥裂。

2、采用电化学保护法

电化学保护是指利用外部电流使金属腐蚀电位发生改变以降低其腐蚀率的防腐蚀技术。由于金属在自然环境和工业生产环境中的腐蚀破坏大部分为电化学腐蚀造成，因此，电保护法在腐蚀控制工程中占有重要地位。电保护法分为阴极保护和阳极保护。阴极保护是通过外加足够的阴极电流，使金属表面阴极极化，成为电化学电池中电位均一的阴极，从而防止其表面腐蚀的方法；阳极保护是在金属表面通以适度的阳极电流，使金属表面阳极极化，进入钝化状态，从而防止金属表面腐蚀的方法。阴极保护适用于土壤、淡水、海水等介质，有强制电流、牺牲阳极、排流保护之分。排流保护法又分为极性排流和强制排流两种。阳极保护适用于酸类、盐类等强腐蚀性环境下的腐蚀保护。相比起来，阳极保护的投资较高，下面只对几种阴极保护法进行分析比较。电化学保护法一般与绝缘层相结合，联合保护可以使两种防腐蚀手段相互补充，使防腐蚀工程成本降低，经济合理，安全可靠。

（3）排流保护法

就是用导线引流的方式利用土壤下的杂散电流来保护管道，使管道不能直接接触土壤而发生腐蚀。

5.结语

就目前来看，管道腐蚀问题已经成为燃气发展的重要因素。我国每年因燃气管道腐蚀问题而造成的经济损失较大。尤其是城市化不断的发展，城市发展对燃气资源的需求量日益增加，使得管道工程建造量也不断的增加，这就在一定程度上加大了燃气管道腐蚀问题。在这种情况下，就应该从管道建设的实际出发，对管道腐蚀设计进行研究，以便更好的保证城市燃气管道运输，为燃气企业和社会发展创造更多的经济价值和社会价值。

参考文献：

[1]杨永.城市埋地燃气管道腐蚀防护综合评价系统研究[D].北京化工大学，2004.

[2]韩文礼，林竹.埋地管道防腐蚀技术的现状与展望[J].焊管，2008（3）