论城市燃气管道腐蚀原因的分析及其防治的措施

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【摘要】管道防腐技术对于管道的运行寿命与运行安全至关重要。随着城市的不断发展，管道运输运用越来越广泛，这对我国的管道防腐技术提出了新的要求。本文通过对燃气管道腐蚀的原因及其防治措施进行分析，希望能对为同行提供借鉴。

【关键词】燃气；管道；防腐

引言

国内燃气管道以西气东输为基础，形成了长江三角洲地区及华东、华北、中部地区的燃气管道网络。在加上和邻国之间的燃气管道工程，我国的燃气管道网基本已经覆盖全国，因此管道安全对保障人们的生产和生活至关重要。一旦发生爆裂破坏，就会造成人员伤亡、环境污染和燃气输送中断等恶性事故，同时对社会产生极恶劣的影响。燃气输配管线使用最多的是钢管且大多采用地埋方式，所经环境千差万别、结构形式多种多样、输送介质性质也不尽相同，再加上现在我国采出燃气的含水量、二氧化碳和硫化氢等腐蚀性介质的含量都逐渐增加，这都会加重管道的腐蚀，造成管线大量地出现内外壁腐蚀，使得结构强度降低，使得输气系统的安全和有效寿命受到限制。在实际工作中，我们应该根据腐蚀的特点，找出相应的解决办法，从而做好燃气管道的防腐工作

1 城市燃气管道的腐蚀现状

城市燃气管道从油气供应点到居民家中，经过各种各样复杂的地形，管道所处环境非常复杂，输送介质中含有腐蚀性物质，造成了对输气管道的严重腐蚀危害。按管道投产时间与壁厚资料计算，穿孔年限5-17年，腐蚀速度0.30-1.22毫米/年。由此可见，我国管道腐蚀问题非常严重。与国外相比，他们防腐工作开展得较早，但腐蚀现象仍然层出不穷。目前城市燃气管网主要用ERW钢管、铸铁管和聚乙烯(PE)管，从安全性和经济性来考虑，也就是确保工程质量、安全供气和用管对燃气介质的适应性以及降低工程造价方面，ERW钢管是首选。当然，要因地制宜，具体分析，综合判断。因此，在管道的管材中，钢管仍会占有相当大的比例，其腐蚀原因及其防治办法，正是我们研究的重点。

2 燃气管道腐蚀原因分析

由于燃气管道在铺设后所处的地质结构和自然环境不同，其腐蚀的特征和影响因素也不尽相同，因此，我们应当只有通过对每一种腐蚀现象进行分析，找出其发生腐蚀的原因，才能延长管道的使用寿命，保证燃气的输送安全。目前造成管道腐蚀的原因主要有大气腐蚀、土壤腐蚀及介质对管道的腐蚀。

2.1 大气腐蚀

由大气中的水、氧、酸性污染物等物质的作用而引起的腐蚀，称为大气腐蚀。例如钢铁在大气自然环境条件下生锈，就是一种普通存在的大气腐蚀现象。金属材料在常温下潮湿空气中，非常容易发生腐蚀现象。

2.1.1 水（汽）的腐蚀

大气中的水（汽）对金属管道的腐蚀原理如下：水可以离解成H+和OH-，使金属管道发生电化学反应，从而产生腐蚀，因此PH值对腐蚀的发生及发展作用非常重要。

2.1.2 酸性物质的腐蚀

大气中常见的酸性物质一般指SO2，尤其是伴随着城市的发展，污染也越来越严重，产生大量的SO2，由此所造成的大气腐蚀问题也越来越严重。一般来说，管道的腐蚀速率会随着大气中SO2含量的增加而迅速增加。

2.2 土壤腐蚀

该类腐蚀主要是由于金属表面与离子导电的介质发生电化学作用而造成的破坏，即为金属和电解质组成原电池所发生的金属电解过程。金属与电解质之间存在一个带电的界面，所有影响该界面的因素，都会影响到其腐蚀的严重程度。其实质就是使所处环境与金属表面之间，形成原电池。主要包括有异金属接触产生的腐蚀原电池、盐浓差腐蚀原电池和直流杂散电流腐蚀、氧浓差产生腐蚀原电池、钢管本身成分含量复杂产生的原电池、交流杂散电流腐蚀。其电极反应式为：

阳极反应，金属溶解释放电子：

FeFe2++2e

阴极反应，产生电离还原：

2H++2eH2（强酸性介质）

O2+4H++4e2H2O（酸性介质）

O2+2H2O+4e4OH-（中、碱性介质）

在整个土壤腐蚀的过程中，阴、阳极过程受土壤环境的影响非常大。如果土壤疏松、干燥，则该环境中缺乏使金属成为水化离子的必要的水分，阴极腐蚀现象也会大大减轻。然而此时氧的渗透和流动比较容易，从而导致阳极反应很容易进行。在潮湿的粘性土壤中，氧的渗透和流动速度均较小，但水分充足，此时发生的腐蚀主要以阴极腐蚀为主。对于埋地管线来说，如果经过土壤的透气性不同，从而形成氧浓差腐蚀电池的时候，土壤电阻就成为控制腐蚀的主要因素。

3 常用的管道防腐技术

3.1 套筒维修法

目前常用的套筒维修法主要有：钢制加强型维修套、钢制压缩加强型维修套、钢制带压维修套、玻璃纤维加强维修套、和钢制环氧套筒等。焊接维修套后，管道的壁厚在一定程度上可以增加，从而可以补偿了因腐蚀或冲蚀而引起的金属损失。但该方法并没有从根本上减轻其腐蚀的降级速度。

环氧套筒维修法主要适用于局部腐蚀破坏或局部机械操作。在使用前，首先应当调查管线的破损程度，待管道压力降低到安全水平，再在受损部位安装钢制套筒，然后进行密封处理，并在同管道压力相等的情况下强行所用密封剂凝固，待凝固结束后，再将管道压力恢复到原来水平并恢复正常运转。

3.2 阴极保护

对的金属表面，尤其对于埋地管道的防腐，只用阴极保护技术或涂层保护中的任何一种，都不能达到很好的防腐效果。埋地管道防蚀技术是涂层与阴极保护结合使用，是世界公认的一种比较好的方法，同时该方法已经在规范中规定。

阴极保护技术就是通过向被保护的钢质管道通以足够的直流电流，使管道表面产生阴极极化，减小或消除造成钢质管道土壤腐蚀的各种原电池的电极电位差，使腐蚀电流趋于零，从而阻止腐蚀，对管道进行保护。它是以电化学理论为基础的，通过反向应用腐蚀电池，即通过阴极保护提供保护电流而得到阴极极化，从而保护管道不被腐蚀。一般来说，阴极保护的方法主要有两种，即：牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护。

4 发展趋势及相关建议

4.1 管道防腐涂料发展趋势

随着社会的不断发展，管道铺设计技术也在不断提高，相应的，管道使用环境也在不断恶化。因此开发防腐、绝缘、综合机械性高，粘结力强的涂层材料，是管道防腐的趋势。塑料粉末涂料独有的特性，防腐效果非常好，对国外而言，塑料粉末涂料已成为最重要的管道防腐材料。对国内而言，塑料防腐也已经开始发展，且发展势头良好，因此要加大研究力度，大力推广并使用。目前用于管道防腐的塑料粉末有热塑性和热固性。

4.2 管道腐蚀的控制

只有加大日常巡查的力度，才可以把隐患消除在萌芽状态，因此我们一定要十分重视线路的日常巡检工作。目前常用的巡查制度是：以巡线工巡检为主，管理人员抽检为辅的制度。如对天津市而言，自2007年以来，通过线路巡检，发现安全隐患52处，及时制止野蛮施工5处，从而把隐患消除在萌芽状态，很好地保障了居民生产和生活的安全。

5 结语

腐蚀的原因是多方面的，包括生产工艺、技术措施、材料选择、缓释剂的应用、腐蚀监测以及防腐管理等各个环节，因此我们一定要从各个方面进行考虑，找出真正影响腐蚀的原因，同时加大检查力度，及时发现，及时处理，方可将腐蚀事故和损失降到最低。

参考文献

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