埋地鋼制燃氣管道腐蝕原因和防腐措施技術

杜　津,李　杰（鎮江華潤燃氣有限公司,江蘇　鎮江　212004）

埋地鋼制燃氣管道腐蝕原因和防腐措施技術

杜津,李杰
（鎮江華潤燃氣有限公司,江蘇鎮江212004）

摘要：鋼制管道是目前城市埋地燃氣管道所用的主要材料之一。隨著城市的發展和城市人們生產生活的需求，對燃氣能源的需求量也在增大。雖然鋼制燃氣管道的優點眾多，但因其埋于地下長期受到地下環境的影響，且鋼制管道的防腐能力較弱，久而久之，極易產生相關安全事故并造成經濟損失和資源的浪費。針對這種情況，當前亟需解決的就是了解導致埋地鋼制燃氣管道腐蝕的原因和制定相應的解決措施，以便保障燃氣資源的安全。本篇文章就主要針對這兩個方面的問題進行探討，以便在后期更好地做好埋地鋼制燃氣管道的防腐工作，進而保障燃氣資源的安全。

關鍵詞：埋地管道；腐蝕原因；防腐措施

0　引言

隨著我國城市化進程的加快，城市的規模也越來越大，城市燃氣的供應量也越來越多。為了保障城市的正常運轉和人們的正常生活，燃氣管道的建設已成為重中之重。由于城市規劃和節省空間的需要，城市燃氣管道通常需要埋于地下以節省地上空間，但是相關的問題也會隨之而來。[1]由于目前我國的埋地鋼制燃氣管道，在復雜的地下工作環境下，受到多方面的因素腐蝕，如土壤腐蝕、細菌腐蝕和雜散電流腐蝕等，從而導致管道穿孔，跑、冒事故時有發生，因此加強鋼質管道防腐防護、延長其使用壽命是急待解決的問題。

1　埋地鋼制燃氣管道腐蝕原因

鋼管的腐蝕是在周圍介質作用下，由于化學變化或者物理作用而產生的破壞或變質，它是導致材料失效和破壞的主要原因之一。要想徹底解決鋼制燃氣管道的腐蝕問題，就必須要先弄清楚是什么原因導致了埋地鋼制燃氣管道的腐蝕，進而對癥下藥，從根本上解決埋地鋼制燃氣管道的腐蝕問題。究其原因，導致其腐蝕的原因主要有以下四種：

1.1微電池腐蝕

陽極和陰極相距非常近，甚至僅為幾毫米乃至幾微米，而由此組成的微電池作用所引起的管道腐蝕，我們稱之為微電池腐蝕。鋼制管道不均勻的微觀金相結構使得其陰陽極之間構成了微電池的作用，并導致了腐蝕作用的產生。在腐蝕過程中，由于微電池中產生的陰陽極距離非常近，所以腐蝕作用的速度不依賴于土壤電阻率，而是由其微陽極和微陰極的電極過程直接決定。一般情況下，這樣發生的腐蝕會顯得比較均勻，就是我們通常所說的“均勻腐蝕”。相對來說，微電池腐蝕的程度較小，在敷設管道的過程中對鋼制管道的管壁進行適量的加厚就能夠很好地解決問題。

1.2宏電池腐蝕

宏電池腐蝕發生在埋設于地下的長距離的金屬管材及構件上，它能產生比較可觀的腐蝕電流。宏電池腐蝕主要是由于鋼制燃氣管道周邊的環境不一樣，周圍的物理和化學的各項參數在不斷的變化，從而導致鋼制管道的兩端形成了較大的電位差，進而發生宏電池的作用，使鋼制管道會生成陽極區局部麻坑，從而引發腐蝕。但是，電極過程不是影響腐蝕速度的唯一因素，除此之外，土壤的電阻率也是主要原因之一。[2]而電阻率取決于土壤結構性質，例如空隙度、滲透率、含水量、含氧量、離子含量和酸堿度。鋼制管道腐蝕的速度和土壤的電阻率成反比，所以土壤的電阻率越大，其腐蝕的速度也就越慢，反之，則亦然。這種情況所導致的腐蝕往往是局部性的，但也是危險性較大的一種腐蝕，特別是鋼制管道的穿孔泄漏。所以，這是防止燃氣管道腐蝕的重點。

1.3雜散電流腐蝕

雜散電流是指在規定電路或者意圖電路之外的途徑流動的電流，雜散電流一般表現為直流電流、交流電流和大地中自然存在的地電流的三種形態。直流雜散電流腐蝕原理與電解腐蝕類似，同樣是由于電解作用而導致電池陽極區的金屬被腐蝕。它的主要來源有：用于直流電解的設備、電焊機、直流輸電線路等。其中以直流電氣化鐵路最具代表性，同時也對埋地鋼制燃氣管道造成驚人的腐蝕危害。交流雜散電流是管道附近高壓電力線產生的二次感應交流電疊加在管道腐蝕電化學電池產生的腐蝕，其腐蝕量較小，但集中腐蝕性強。它的主要來源有：交流電氣鐵路、交流輸電線路及其他電氣設施等。理論上，如果在埋地鋼制燃氣管道的周圍存在外來的電流，就會將燃氣管道變成回流電路，從而讓管道的部分流出電流，產生局部性的腐蝕作用。

1.4微生物腐蝕

由于埋地鋼制燃氣管道埋于地下，地下環境通常陰冷潮濕，是微生物最佳的聚集場所。在一些缺氧的土壤壞境中生活的增強腐蝕細菌（如硫酸鹽還原菌）參加了腐蝕過程，它們是通過參加電極反應將可溶硫酸鹽轉化為硫化氫，并與金屬發生化學作用，從而產生腐蝕。雖然并非是微生物本身對金屬的侵蝕作用，但是它生命活動的結果，依靠這個電化學過程，能夠引起、促進或者加快腐蝕反應，從而間接的影響金屬腐蝕的程度、嚴重性和過程。

2　埋地鋼制燃氣管道防腐措施

2.1絕緣層防腐措施

在進行鋼制燃氣管道敷設的時候，應該在燃氣管道的周圍包裹足夠的絕緣層。絕緣層能夠有效地把土壤和管道隔離開來，并加大兩者之間的電阻，所以使得腐蝕電流減小，從而達到了防腐的目的。埋地鋼制燃氣管道的絕緣層可以使用多種材料，比如，石油瀝青、環氧粉末，環氧煤瀝青以及擠壓聚乙烯、聚乙烯膠粘帶等材料[4]。就目前來說，我國所采用的絕緣層材料最多最成熟的是環氧煤瀝青。環氧煤瀝青的優點在于造價相對較低，在一定的除銹條件下，其造價在各類防腐材料中都是最低的，而且應用廣泛，可以用于鋼管、儲罐和各種鋼質材料的防腐。但是也有一定的缺點，環氧煤瀝青需要在常溫的環境中才能實現固化，因此在使用時需要對防腐層進行必要的加熱，特別是在冬季的時候，要利用較長時間進行加熱工作，從而延長工期。同時，在固化的過程中會有可揮發性溶劑揮發到空氣中，從而污染空氣。

2.2電保護防腐措施

電保護的防腐措施是依照電化學的防腐原理進行操作的。在敷設鋼制燃氣管道時，將埋地的燃氣管道變成陰極區，就能夠很好的起到防腐作用。電保護防腐措施又分別有多種防腐方法。首先是外加電源防腐。這種防腐方式主要是由產生的陰極保護站的直流電源使金屬管道相對四周的土壤環境產生負電位，從而達到防腐的目的。為了更好的發揮陰極保護站的作用，可以將保護站作為中心點，以此形成一個保護圈。這種防腐的優勢在于能夠通過對電流的控制來達到永久性的防腐，但是也會對其他地下管道造成較大影響。其次是犧牲陽極陰極防腐，這種防腐方式是將被保護金屬與電位更負的金屬連接起來，并使它們處于同一電解質中，該金屬上的電子轉移到被保護金屬上，使整個被保護金屬處于一個較負的相同的電位下。犧牲陽極陰極防腐最大的優點就是施工簡單快捷，成本較低。但是需要經常更換電池，以嚴格控制陽極成份，同時一定要選擇土壤電阻率低的陽極床位置，否則容易導致失效。

2.3防腐作業的規范化

如何做好城市埋地鋼制燃氣管道防腐是一項艱巨而耐心的工作，關系著城市燃氣輸配系統及民生的正常運作。因此，在進行埋地鋼制燃氣管道的建設時，工作人員應該具備良好的專業素質和認真負責的態度，要對鋼制管道防腐這項工作細致而規范。[5]例如，在利用環氧煤瀝青作為防腐材料時，其每一個工作步驟包括涂層原料、人員配備、工序安排及作業量的制定都必須要有嚴格的監管和管理，在施工過程中，盡量努力提高材料的防腐性能，最大程度地保障管道的防腐安全；再如，由于土壤局部不均勻性引起的腐蝕宏電池作用，是由于在土壤中往往存在大量的石塊和垃圾等夾雜物，如果夾雜物的透氣性比土壤本體的透氣性差，則與夾雜物接觸的金屬就成為腐蝕宏電池的陽極，而與土壤本體接觸的金屬就成為陰極，導致金屬腐蝕的加速產生。所以，在埋設地下鋼制燃氣管道時，要求回填土壤的密度要均勻，不帶夾雜物。除此之外，要對當前和將來產生腐蝕的管道的數據進行收集，并根據這些數據進行埋地鋼制氣管道防腐工作的不斷創新和改進，以保證埋地鋼制燃氣管道的安全。

3　結語

城市埋地鋼制燃氣管道所處的地下環境非常復雜，一旦發生腐蝕，極易造成燃氣泄漏，將會給城市帶來難以挽回的巨大危害和損失，從而對城市的建設和發展造成不利的影響。腐蝕作用不僅使金屬本身受到損失，而且更嚴重的是由于金屬結構遭到破壞，從而引起燃氣管道系統停輸、停產并造成巨額損失或泄漏事故，還會導致環境污染、生態破壞和燃燒、爆炸，對國家和人民的生命財產造成難以挽回的損失。所以，對埋地鋼制燃氣管道的腐蝕問題要給予足夠的重視，并對城市燃氣管道作定期的檢查，發現問題要立即處理。在進行防腐工作的同時。對防腐原料以及管道埋設的土壤特點都要積極地進行考察和研究，大力確保城市埋地鋼制燃氣管道的安全。

參考文獻：

[1]許俊城,宋新志,陳國華.城市埋地鋼質燃氣管道腐蝕原因及對策[J].理化檢驗(物理分冊),2007(04):171-175.

[2]許俊城,袁金彪,陳國華,梁韜.城市埋地鋼制燃氣管網風險評估體系研究[J].中國特種設備安全,2007(03):46-53.

[3]單國忠,肖桂蘭.論輸油管道的腐蝕及其防護[J].大眾科技,2005 (04):82-84.

[4]徐火力.城市埋地鋼制燃氣管道風險評價技術研究及應用[J].質量技術監督研究,2015(01):8-12.

[5]孟濤,程喜兵.城市埋地燃氣鋼管防腐措施研究[J].管道技術與設備,2013(01):38-40.