浅析燃气管道防腐技术及腐蚀评价

来源：SCI期刊网 分类：建筑论文 时间：2022-01-15 10:39 热度：

　　摘要：文章通过介绍燃气管道的腐蚀及燃气管道防腐浅谈燃气管外腐蚀直接评价方法，提供燃气管道防腐双重屏障，以增强防腐效果。

　　关键词：微电池腐蚀 宏电池腐蚀 腐蚀评价

　　埋地燃气钢管与土壤或水长期接触，会产生化学腐蚀，对管网的安全运行与使用寿命带来极大的危害。因此，埋地燃气钢管必须采取适当防腐控制技术，确保管网安全运行，延长钢管使用寿命。目前，埋地燃气钢管常用的防腐技术为绝缘层防腐法和电化学保护法，通常这两种方法是同时使用，提供防腐双重屏障，以增强防腐效果。

　　1 燃气管道的腐蚀及防腐

　　在城市燃气管网中，燃气管道一般采取地下敷设，这容易给金属管道包括钢管带来严重的腐蚀。而且与长输管道相比，城市燃气管道多为环状、枝状，管件密布，管道变径较普遍;随着城市建设的进展逐步形成并拓展，质量缺陷较多;周边环境复杂甚至突变，城市杂散电流干扰严重。这都要求做好钢管的防腐工作。

　　1.1 钢管腐蚀类型 埋地金属管道的腐蚀形式分为均匀腐蚀和局部腐蚀两种，多以局部腐蚀为主，其危害性也最大。钢管在土壤中的腐蚀过程主要是电化学溶解过程，由于形成了腐蚀电池从而导致管道的锈蚀穿孔。按腐蚀电池阳极区与阴极区间距的大小，又可将钢管的腐蚀形态分为微电池腐蚀和宏电池腐蚀两大类。

　　所谓微电池腐蚀，是指由相距仅为几毫米甚至几微米的阳极和阴极所组成的微电池作用所引起的管道腐蚀。其外形特征十分均匀，故又称均匀腐蚀。由于微阳极与微阴极相距非常近，故微电池腐蚀的速度不依赖于土壤电阻率，仅决定于微阳极和微阴极的电极过程。微电池腐蚀对埋地钢管的危害性较小。

　　所谓宏电池腐蚀，是指由相距几厘米甚至几米的阳极区和阴极区所组成的宏电池作用所引起的管道腐蚀。宏电池腐蚀也称局部腐蚀。由于阳极区与阴极区相距较远，土壤介质电阻在腐蚀电池回路总电阻中占相当大比例，因此宏电池腐蚀的速度除与阳极和阴极的电极过程有关外，还与土壤电阻率有关。土壤电阻率大，就能降低宏电池腐蚀的速度。在埋地钢管表面出现的斑块状或孔穴状的腐蚀即由宏电池腐蚀造成，其危害性相当大。

　　综上所述，埋地管道在土壤中主要遭受电化学腐蚀，、该腐蚀分为阳极过程、阴极过程、电流流动三个过程，相互独立又彼此联系，其中一个过程受阻，另两个过程也受阻，腐蚀电池就会停止和减慢[1]。这给我们采取防腐对策提供了理论依据。

　　1.2 钢管的防腐方法 针对埋地管道电化学腐蚀的三个过程，钢管的防腐方法也从抑制其中某一过程入手。如在管道外壁加防腐涂层，可增大回路电阻，减少腐蚀电流;外加直流电源，使钢管对土壤造成负电位、形成阴极保护，可消除阴阳极电位差，从根本上停止阴阳极过程的进行。防腐涂层法治表，阴极保护法治本。但是一旦防腐涂层破损，露铁部分会加速局部腐蚀。故防腐涂层与阴极保护相结合才是表本兼治的方法，经济而有效。

　　但对于城市燃气系统，由于地下管网密集，阴极保护的外加电源对其它管道干扰大，会造成自身受益、他家受害的局面。而采用比钢管电位负的金属材料与钢管相连的牺牲阳极保护法则不会出现此类情况，因此，城市燃气的输气干管应采用防腐涂层与牺牲阳极相结合的防腐方法。对于其他压力较低的非主干管道，则一般直接采用防腐涂层法。

　　在牺牲阳极保护法中，一般采用镁合金作为牺牲阳极对管道进行保护。由于在输出电流过程中遭受破坏，镁合金牺牲阳极的设计使用年限最好与管道的使用年限相匹配，既不产生浪费也不多增加维护费用。但应注意的是，当土壤电阻率太高和被保护管道穿过水域时，不宜采用牺牲阳极保护[2]。

　　不同的防腐方法有不同的防腐质量和费用，应根据被保护钢管的不同压力、不同用途及其所处的不同环境和输送的不同燃气，综合全面地考虑防腐方法和防腐费用。在考虑经济合理性方面应注意两点：其一，燃气管网建设时的一次防腐投资;其二，燃气管网运行后的维护费用。由于城市燃气管网位于市区，投运后维护检修困难且费用较高。因此，应适当加大一次投资，以减少投运后管道的日常维修工作量[3]。

　　2 燃气管道的腐蚀评价

　　2.1 气管道的腐蚀评价意义 以往的城市燃气管道安全管理多为被动的事后响应，不但会因事故造成巨大的财产损失和人员伤亡，抢险修复需要花费巨额费用，而其燃气事故会在社会中造成不良的影响。本课题所研究的城市埋地钢质燃气管道外腐蚀直接评价(Exte rnal Corrosion Direct As se s sment，ECDA) 是变被动为主动，变事后响应为事前检测预防，使管道始终处于受控状态，根据外腐蚀检测结果有计划、有针对性地采取维护措施，防止管道失效或事故发生，将管道大修费用投入到最需要的地方，避免部分管道可能发生过度维修或欠维修，从而最大限度地节约成本，保证管道运行始终可靠，从而使管道处于良好的运行状态，对延长管道寿命期的作用不言而喻。具体意义如下：

　　其一，提高系统的可靠性、完整性和安全性，减少突发性灾难事故的发生，保障人身财产安全及减少环境污染。通过对城市埋地钢质燃气管道检测和外腐蚀直接评价，可以确定管道防腐层缺陷点和其他薄弱环节，并及时采取防范措施，最大限度地降低事故的发生率，为燃气事故的发生提供了有效的预报。因此，通过管道外腐蚀直接评价，以确保系统在长时期内处于安全高效的运行状态，从而提高设施的使用效率，最大限度的减少因燃气事故的造成的人员伤亡和环境污染。

　　其二，降低管道风险，优化风险 - 成本关系。燃气系统风险的降低总是以投入成本的增加为代价的，但是成本投入的增长水平和风险的降低程度并不成正比关系。

　　其三，提高管理者的决策水平。城市燃气供应系统点多、面广、线长且大多埋于地下，容易受到各种内外因素的影响，日常检测比较困难。对燃气系统管理者而言，最棘手的问题不是事故后应采取何种不久措施，而是不知道下一个事故何时、何地会发生，以及事故后果的严重性。在役燃气管道外腐蚀直接评价方法通过外防腐层的检测，向管理者展示系统的运行状态，而且便于人们明确在对哪些管道采取维护或更换措施。

　　2.2 燃气管道的腐蚀评价思路 第一，对燃气管道进行实地勘察，对管道及其周围环境的数据进行收集、统计、计算，得到第一手的资料作为进行管道外腐蚀直接评价数据基础。第二，选择有资质的防腐层检测公司管道进行间接检测，确定管道防腐层缺陷程度和位置。第三，根据间接检测到结果进行直接检测，对缺陷点进行开挖验证。确定管道的剩余强度和剩余使用寿命。第四，根据管道外腐蚀直接评价结果制定管道维修方案。

　　在城市燃气领域，甚至整个燃气领域，钢管都发挥了不可替代的重要作用。但是，我们也必须看到由于我们在设计、施工和维护管理等方面的工作还存在一定问题，导致燃气管道寿命较短，实际输气能力与设计值相差较大，发生爆管、漏气等事故，浪费国家物资，妨碍社会稳定，影响城市正常建设和市民日常生活，甚至威胁人民生命和财产的安全。当然，发生以上问题有其他客观因素的影响，但我们专业工程技术人员也应当负有一定责任。我们应该除了通过的合理设计、文明施工、细心维护、规范管理外，把燃气管道的腐蚀由被动变为主动变事后响应为事前检测预防，使管道始终处于受控状态，根据外腐蚀检测结果有计划、有针对性地采取维护措施，防止管道失效或事故发生，将管道大修费用投入到最需要的地方，避免部分管道可能发生过度维修或欠维修，从而最大限度地节约成本，保证管道运行始终可靠，从而使管道处于良好的运行状态，延长管道寿命。——论文作者：蒋科峰

　　参考文献：

　　[1]吴创明.天然气球罐与管道选材的探讨[J ].煤气与热力，2004，24(9)： 510- 514.

　　[2]田再强，袁秀鹏，王芷芳.土壤对埋地钢管腐蚀的勘测与分析[J ].煤气与热力，2004，24(4)：231- 234.

　　[3]段常贵主编.燃气输配(第三版)[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.

文章名称：浅析燃气管道防腐技术及腐蚀评价

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