城市燃气管道防腐设计的探讨
2016-03-29 09:47:29
作者：本网整理 来源：呼伦贝尔新闻
本文通过对城市燃气管道的腐蚀速度的影响因素进行简要的介绍，主要对城市燃气管道防腐设计进行了探讨，以供同行参考。
城市燃气管道防腐设计的探讨
随着社会的不断发展，城市规划建设已经成为城市发展的主要方向。其中，燃气作为现代化城市建筑的三大能源之一，在城市规划建设中时是必不可少的。目前，我们在对城市燃气管道设计施工时，应和市政道路以及其他的工作一同进行工程施工设计，这不但有利于让其管道质量的保护，还方便了城市规划设计。目前，根据政府相关部门的要求，在进行管道施工设计的时候，一般都会采用钢管作为燃气的主要运输材料。但是，由于埋设在地下的钢管，在使用过程中容易受到土壤和水的影响，从而都出现电化学腐蚀的现象，这样中影响了管道的质量有着一定的影响。因此，在进行城市燃气管道施工的时候，我们要对城市燃气规定做好相应的防腐设计，从而降低周围环境对管道质量的影响。
1.腐蚀的原因
城市燃气管道在长期使用过程中，由于受到电化学作用，而引起的一种破坏。目前，燃气管道的腐蚀现象有很多种，我们根据不同情况有着不同的划分方式。就其金属腐蚀的性质不同，我们可将其分为化学腐蚀和电化学腐蚀。如果按照腐蚀部位来进行划分，我们又可分为内壁腐蚀和外壁腐蚀。下面我们就对这些腐蚀原因进行简要的介绍。
1.1内壁腐蚀
出现这种腐蚀的原因主要是因为，燃气管道在使用过程中，水在管道的内部生成了一种清水膜，从而给电化学腐蚀创造了一定的条件。在燃气的输送过程中，水和燃气中的硫化氢、二氧化碳、氧气以及其他具有腐蚀性的化合物相接触从而发生电化学腐蚀的现象。这种腐蚀现象由于出现在管道的内壁，因此很难对其进行根治，只有采用将燃气净化的方法，是燃气中的杂质达到人们的允许的条件下，才能进行很好的处理。随着科学技术的不断进步，人们采用一种合成树脂作为管道的内涂抹层，这种内涂抹层，不但可以降低管道的粗糙度，提高了管道的输气能力，还有效的防止了内部腐蚀现象发生。
1.2外壁腐蚀
这种腐蚀现象比较常见，主要因为埋地管道在电解质土壤以及水的作用下，出现各种腐蚀现象，其中包括水引起的化学腐蚀和土壤造成的电化学腐蚀。不过，在实践中我们发现，管道外壁的化学腐蚀对管道的危害不大，只是会让管道出现厚薄不均匀的情况。真正对管道造成影响的是电化学腐蚀，它极其容易使得管道表面出现凹穴，甚至会出现穿孔的现象，从而导致燃气运输出现问题。
2.钢管腐蚀速度的影响因素
影响管道腐蚀速度的主要因素有腐蚀电流的强度和腐蚀时间。因此要想对其采取相应的防腐措施，我们只有对其电流强度和腐蚀时间进行控制，才能有效的建设管道金属的损失量，从而保障管道的质量不会受到影响。
在电解质中，影响腐蚀电流强度的主要因素有土壤中存在的电阻、土壤电解质的化学结构以及阴极和阳极之间存在的间距等这些问题，都直接影响了土壤中腐蚀电流的强度。其中土壤中存在的电阻越小腐蚀电流的强度就越大，而土壤的电阻和土壤的温度和湿度以及含有熔盐浓度有关，因此我们在对腐蚀电流的强度进行控制的时候，就要根据土壤温度、湿度以及含盐率进行控制管理，以降低燃气管道受到影响。
3.埋地燃气钢管防腐的选择
目前，在工程中埋地燃气钢管的防腐较为常用的是绝缘层防腐法、 电保护防腐法。这两种方法总是同时使用，一旦绝缘层被破坏，电保护防腐法也很难奏效。管道绝缘层可以将管道与土壤隔开，并增大管道与土壤间的电阻，从而减小腐蚀电流，达到防腐目的。国内外埋地钢管所采用的防腐绝缘层种类很多，可根据土壤的腐蚀性能决定防腐绝缘等级，选用石油沥青、聚乙稀防腐胶带、环氧煤沥青、聚乙稀热塑涂层等防腐绝缘材料。
电保护防腐法是根据电化学腐蚀原理，使埋地钢管全部成为阴极区而不被腐蚀，故又称为阴极保护法，通常分为外加电源阴极保护法和牺牲阳极阴极保护法。可用两个基本参数来判断燃气钢管是否达到完全保护，即最小保护电位和最小保护电流密度。在工程中 ，燃气钢管的最小保护电位通常小于或等于-0.85V（相对于铜、硫酸铜标准电极）。最小保护电流密度值主要根据被保护金属的类别、腐蚀介质成分、相对运动速度、温度与表面涂层或阴极沉积膜性质、完整性有关的接触电阻来决定。由于上述条件不同，最小保护电流密度数值变化幅度很大，从最小几μA/m2到最大几百mA/m2外加电源阴极保护法是利用阴极保护站产生的直流电源，使管道对周围土壤造成负电位处于阴极区，以减少或防止地下管道腐蚀。为了使阴极保护站充分发挥作用 ，阴极保护站最好设置在被保护管道的中点，其保护半径R为30～40km。两个保护站同时运行时，由于阴极保护电位的迭加性，两个保护站之间的保护距离S为40～60km。城市燃气管道一般埋设在道路的人行道或绿化带内，并且道路下管线错综复杂，为了避免未受阴极保护的管道受到腐蚀 ，接地阳极与其相距至少50m，这一点在城市燃气设计中很难保证，因此，在城市燃气管道防腐设计中，基本上不采用此方法。
牺牲阳极阴极保护法在城市燃气管道设计中被普遍采用。牺牲阳极种类较多，其选择也是一个经济问题。常用的有镁阳极材料和锌阳极材料，镁阳极材料的费用约为锌阳极的两倍。镁本身激励电势较高，输出很大的电流，因此，电极消耗得快。在同样的土壤电阻率环境中，镁的消耗比锌快2.5倍，如果没有电路限制，锌阳极可提供必要保护的地方，若使用镁阳极，其费用可能是锌的5倍。
牺牲阳极种类的选择主要根据土壤电阻率、土壤含盐类型及被保护管道防腐绝缘层的状况而定。当土壤电阻率大于 10Ω·m ，选用镁合金阳极；当土壤电阻率小于10Ω·m，选用锌合金阳极。当管道防腐绝缘层电阻率确定后，牺牲阳极的保护范围随管径的增大，保护距离减小。对一定重量的阳极，增加单位重量的阳极表面积可提高电流产率；而阳极长度主要决定电流输出。
牺牲阳极多成组布置，一组2～5支或更多，阳极间距2～3m，现场测试结果表明，4支一组阳极发出的电流之和远小于单支发出电流的4倍，其原因是由于阳极电场的相互影响，多支汇流一点与管道相连必然造成电场的屏蔽，影响阳极电流的输出。建议在工程设计中采用单支分散布置，这样可消除电场的影响，使电位分布均匀。
4.结语
由此可见，城市燃气管道防腐设计在燃气运输中有着十分重要的作用，它不仅有效的保障了燃气的输送质量，还避免因为燃气泄漏给环境带来的污染，为城市规划建设奠定了扎实的基础。而且这些防腐设计方法，还给社会的发展带来了良好的经济效益和社会效益。
【参考文献】
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