淺論燃氣管道的防腐

楊青林

(中國化學工程第三建設有限公司,安徽淮南 232038)

淺論燃氣管道的防腐

楊青林

(中國化學工程第三建設有限公司,安徽淮南 232038)

本文主要介紹了城市中燃氣管道的防腐措施,從國內的相關標準規范要求來剖析燃氣管道防腐的基本技術水平,并進行了各種防腐措施的分析比較,以及從燃氣管道防腐方面來研究燃氣管外腐蝕的直接評價方法,確定燃氣管道防腐的基本思路和主要因素,提供保護的雙重屏障,最終可以增強管道的防腐效果。

燃氣管道 碳鋼管除銹 防腐 腐蝕評價

根據行業內對燃氣管道的數據分析統計，埋地鋼管泄漏原因因腐蝕占有70%，外界挖傷占24%，PE管道泄漏占4%，其他原因占2%。埋地燃氣鋼管腐蝕原因很多，大多是和土壤或水保持長期接觸產生了化學腐蝕，這對管網的安全運行和使用壽命造成威脅。因此，必須對埋地燃氣鋼管采取必要的防腐控制技術措施來確保管網的安全運行以及延長鋼管的使用壽命。

1 燃氣管道的腐蝕類型

在城市燃氣管道網中，燃氣管道通常都是地下敷設的，這樣金屬管道包碳鋼管道就容易被嚴重腐蝕。和長輸管道比較起來，城市的燃氣管道大多是環形、枝形的密布式分布，管道變徑情況普遍。而隨著城市建設的不斷拓展，管道的質量也有較多缺陷。由于環境十分復雜甚至會突變，城市內的電流干擾十分嚴重，這些因素都要求必須做好鋼管的防腐工作。

埋地金屬管道有兩種腐蝕形式：均勻腐蝕和局部腐蝕，其中以局部腐蝕為主，危害性也最大。在土壤中，鋼管主要經過的是電化學溶解的腐蝕過程，形成腐蝕電池因而導致管道銹蝕穿孔。

鋼管的腐蝕形態還可按腐蝕電池陽極區與陰極區間距的大小，來分成宏電池腐蝕與微電池腐蝕這兩類。微電池腐蝕：指由距離為幾毫米至幾微米的陰極與陽極合起來組成的微電池發生作用而導致的管道腐蝕。由于外形特征很均勻，所以又稱之均勻腐蝕。因為微陽極和微陰極的距離相當近，所以微電池腐蝕的速度只受微陽極和微陰極的電極過程影響，而不是依賴于土壤電阻率，也因此微電池腐蝕對埋地鋼管的造成的危害比較小。宏電池腐蝕：指由距離為幾厘米至幾米的陰極區與陽極區合起來組成的一種宏電池作用而導致的管道腐蝕。這種腐蝕也稱作局部腐蝕，因為陽極區和陰極區距離比較遠，在腐蝕電池回路總電阻中，土壤介質電阻占有較大的比例，所以宏電池腐蝕的速度不僅受陽極與陰極的電極過程影響，還受土壤電阻率影響。土壤電阻率越大，越能降低宏電池腐蝕的速度，埋地鋼管表層出現的斑塊狀或孔狀的腐蝕就是宏電池腐蝕造成的，因此這種腐蝕的危害非常大。

綜上所述，埋地鋼管在土壤中主要受到電化學腐蝕的作用，這種腐蝕可被分為陰極過程、陽極過程、電流流動這三個過程，彼此獨立卻又相互關聯，如果其中一個過程受阻則另兩個過程也會受阻，于是電池腐蝕過程會減慢或者停止，這樣就為我們對管道的防腐對策提供了基本依據。

2 燃氣管道的防腐措施

埋地鋼管的防腐方法主要針對其電化學腐蝕的三個過程，從阻礙和抑制其中的某一個過程著手。比如可以采取在管道的外壁增加防腐涂層來增大回路電阻，從而減少腐蝕電流；另外，還可從外部增加直流電，對土壤可以形成負電位、陰極的保護，從而消除陰陽極的電位差，從源頭上避免陰陽極過程的進行。還有陰極保護法，防腐涂層法治表等，但是如果防腐涂層損壞了，鐵露出的部分則會加快局部腐蝕速度。因此，采用防腐涂層保護結合陰極保護才是雙重兼顧的好方法，并且經濟有效。

城市燃氣系統因為地下管網十分密集，陰極保護的外加電源會產生對其它管道的干擾，如果采用一種負電位的金屬材料來和鋼管相連，也就是犧牲陽極保護法，那么便不會出現這種情況。所以，城市燃氣的輸氣管可以采取防腐涂層和犧牲陽極二者兼并的防腐保護方式。對其他壓力比較低的非主干管道，通常會直接采用防腐涂層法，防腐措施就足夠了。

犧牲陽極保護法中通常會采用鎂合金作為犧牲陽極來保護埋地管道。而在輸出電流的過程中，管道會遭到嚴重的破壞，這樣的設計最好是什么使用年限和管道的使用年限必須匹配，不會浪費也不會增加多余的維修費。但必須注意一點，如果土壤電阻率過高，并且被保護管道橫穿過水域的話，不適合采取犧牲陽極保護的方法。

采取不同的防腐方法就會導致不同的防腐質量和防腐費用，。所以必須根據被保護的鋼管的不同用途、不同壓力以及其處于的環境還有輸送的燃氣來全面地、綜合地考慮防腐方法和防腐費用。燃氣管道的防腐在經濟合理性方面必須注意到兩個重要部分：一，燃氣管網在創建時候時的一次性防腐投資；二，燃氣管網在投入運行后產生的自身維護費用。因為城市燃氣管網在繁華的市中心地區，投入運營后會產生較高的維護費用，并且很難檢修。所以說，應該恰當的增加一次性投資，目的就是可以減少投運之后，對于埋地管道的日常維修工作量和費用。

3 燃氣管道的腐蝕評價

我國對燃氣管道有著明確的相關規定，《城鎮燃氣埋地鋼制管道腐蝕控制技術規程》中規定：城鎮燃氣埋地鋼制管道必須進行防腐層外部保護，新建的高壓、次高壓的公稱直徑必須大于等于100mm中壓管道、200mm的低壓管道必須采用防腐層輔以陰極保護腐蝕控制系統。管道在運行的期間不能中斷保護措施，新建管道的陰極保護設計和施工必須和管道的設計、施工保持同時進行并且同時投入使用。

從以上要求看，對燃氣管道的腐蝕性保護是一種強制手段，因為之前城市燃氣管道安全管理在被動的事后才采取措施，不僅會因故造成巨大的財產損失，嚴重時還有人員傷亡，并且花費了巨額的搶險修復的費用，最重要的是，燃氣事故在社會中會造成極大的不良影響。本文所研究的城市埋地碳鋼燃氣管道的外腐蝕直接評價(External Corrosion Direct Assessment，ECDA)就是變事后響應為事前預防檢測，變被動為主動的一種方式，讓管道可以始終處在一個受控的狀態內。能夠依據外腐蝕檢測的結果來進行有計劃、有針對性地采取維護措施，避免事故發生或者管道失效的情況，把維修費用投入到最需要用的地方，避免管道的過度維修或欠維修，能最大限度地節約成本，并且保持管道運行可靠性高，使管道能夠處于一個良好的運行狀態，也能盡可能地延長管道的使用壽命期。具體的意義如下：

(1)能夠提高系統的安全性、可靠性以及完整性，最大限度減少突發性狀況和事故的發生，保證人身和財產安全，減少對環境造成的極大污染。經過對城市埋地碳鋼燃氣管道的檢測以及外腐蝕的直接評價，能找出管道的防腐層弱點與其他的薄弱部分，還可以及時采取一定的防范措施，盡可能地降低事故的發生概率，對燃氣事故的突發也提供了有效的預測作用。通過對管道的外腐蝕直接評價，可以保證系統在長期內處在一個安全、高效的運行狀態，有效提高設施的使用效率，最大限度減少因燃氣事故突發造成的人員傷亡、財產損失以及環境污染問題。

(2)降低管道風險，這里有一個優化風險 - 成本關系。降低燃氣系統風險是以增加投入成本為代價的，但是從另一個角度來看，對于成本投入的增長水平和風險的降低程度二者并不是一個正比的關系。因此要正確看待風險成本關系，掌握好二者之間的界限。

(3)必須從提高管理者的決策水平入手。因為城市燃氣供應系統的特點就是點多、線長、面廣并且很多部分都埋在地下，非常容易受到來自各種內外因素的影響，難于日常檢修檢測。然而對燃氣系統的管理者來說，問題的最大難點不是在事故發生后應采取什么樣的措施，而是根本無法預知下一個事故會在何時、何地發生，以及發生的事故會產生何種嚴重后果。所以，燃氣管道外腐蝕直接評價方法可以經過外防腐層的檢測來向管道的管理者展現系統的運行狀態，利于人們明確應該對哪些管道采取何種的維護以及何時更換措施。

4 結語

碳鋼管在城市燃氣領域發揮了不可替代的重要作用，但是，在燃氣管道的設計、施工與維護管理等方面的還存在有一些問題，造成了燃氣管道較短的壽命，容易發生漏氣或者爆管的事故，嚴重損害國家物資，影響社會穩定以及城市的正常建設與市民日常生活。因此對待燃氣管道的防腐工作應該相當重視，除了謹慎合理的設計、文明的施工、細心的維護以及規范的管理之外，對燃氣管道的腐蝕情況應做到事先預防檢測，讓管道始終在安全控制狀態內，并且根據外腐蝕檢測結果進行有計劃、有針對性的維護，避免造成管道失效或事故發生，多投入維修費，保證管道的運行保持高度可靠，最終能使管道處于良好的運行狀態并延長使用壽命。

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