关键词：燃气管道;防腐;技术
随着城市现代化建设和发展,地下管道的种类和数量迅速增多。埋在地下的管道因长期受到外部土壤和内部介质作用而发生腐蚀所造成的经济损失是巨大的。据美国1977年统计,每年因腐蚀造成的经济损失为700亿美元,美国每年有40%的钢铁因腐蚀而损失,其中有10%完全变成废物。由于腐蚀使管道阻塞、结垢等造成能量的额外消耗也大得惊人。管道的腐蚀还常常导致管道设备非计划性检修、更换和非计划停产,而造成直接和间接的经济损失。城市燃气管道因腐蚀穿孔而发生的漏气事故,除污染环境外,还会引起爆炸和火灾,造成人员伤亡和财产损失。因此,腐蚀的危害不仅是个经济问题,而且是一个严重的社会问题。为了确保城市供气的安全,城市地下燃气管道的腐蚀问题应得到高度的重视和有效的控制。
1管道腐蚀的定义及原理
1.1腐蚀的概念
腐蚀是指金属与环境之间发生的物理--化学相互作用，这种作用使金属的性能发生变化，并使金属、环境或者二者构成的组合体系的功能受到损伤，腐蚀的本质是氧化--还原反应。
1.2埋地管道腐蚀原理
按埋地管道腐蚀机理可分为两大类：化学腐蚀和电化学腐蚀。前者是指酸溶液对钢制管道的氧化反应;而后者则是指处于电解质溶液中的氧化还原反应。
2管道腐蚀的主要原因
2.1直接原因
(1)防腐材料的原因
目前大量使用的冷缠胶带材料与以前使用的三油两布相比具有施工速度快、工艺简单和无现场湿作业等优点,但也有其明显的缺点,即带基材料较硬和胶层较薄且不固化,现场缠好后放置时间稍长易有卷边现象,胶带不易平伏,附着差,层与层之间易产生缝隙,遇有腐蚀性地下水浸泡时,水份沿层间缝隙渗入到钢管表面,从而产生腐蚀现象。
(2)施工的原因
①除锈不彻底。一是未达到St3级手工除锈标准,特别是凹凸不平处和煨弯有摺皱处及焊口、法兰、三通等现场安装处;二是未用溶剂将钢管表面的浮锈擦净,致使底漆与管道壁粘结力达不到要求,甚至形成两层皮;三是施工中由于除锈与刷底漆两个工序没有协调好,除锈后相当长一段时间后才刷底漆,而此时管道表层已再生一层薄锈,这种情况在阴雨季节特别突出。②底漆质量问题。底漆的品种、型号及生产厂家不同,质量的差异也较大。现场施工环境、条件、天气、工具、操作方法和程序等都会影响底漆的质量。③胶带施工问题。胶带未达到要求的层数及搭接宽度,缠好胶带的管道长时间暴晒,胶带起鼓、卷边、干裂,影响防腐效果。④管道下沟及回填问题。管道下沟时未采取防止损坏胶带的措施,致使胶带被吊具擦破,沟壁上尖锐的石头、铁件等未彻底清除,下管过程中胶带被刮伤,不加选择地用建筑垃圾回填,大的石块、砼弃块等将胶带砸破。胶带破损处如未及时发现并补伤,容易在破损点发生电化学腐蚀穿孔。⑤管道周围土壤腐蚀性严重,地下水位高及杂散电流的作用。⑥有些单位在做阴极保护时,选材及施工未按规范进行,达不到应有的保护效果。
2.2间接原因
(1)缺乏行业规范。国内还没有专门针对燃气地下管道的防腐标准,一般是参考石油部的标准进行防腐设计。这些标准不能完全满足城市地下管道防腐的需要。
(2)防腐设计不够科学。管道防腐设计是一个系统工程,腐蚀泄漏事故大多数发生在土壤腐蚀性严重、杂散电流干扰比较强的特殊区段。设计单位对地下管道的防腐设计,存在着对管道外部环境的腐蚀性了解不多、不透和考虑不周的弱点,往往使用于不同腐蚀环境的管道防腐过于统一,不能因地制宜、科学设计,且检测点设计不合理。
(3)质量管理水平和检测手段有待提高。影响管道防腐质量控制因素主要表现在:一是缺乏必要的防腐检测手段和仪器设备;二是执行防腐规范不够严格;三是质量管理不到位。
(4)缺乏必要的日常维护工作。地下管道一旦施工完毕,通过验收后,很少有计划地检测管道涂层和自身的腐蚀状况,只有在发生腐蚀泄漏时才匆忙进行修补,以维持管道安全运行。
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(5)缺乏专业化防腐技术队伍。管道防腐工程从设计、施工到运行管理是环环相扣、紧密连接的工作,只有通过专门的防腐质量管理机构来严格执行防腐规范和防腐管理规程才能取得较好的效果。
3燃气管道常用的防腐技术
3.1管道涂层保护技术
此技术的原理是當管道表面涂有覆盖层时，覆盖层就会隔离管道与腐蚀介质。目前应用较多的防腐涂层技术主要有：
3.1.1煤焦油瓷漆
具有吸水率低、耐植物根茎穿透、绝缘性能好、耐细菌腐蚀、使用寿命长等优点;缺点是低温易变脆、适宜温度范围窄、机械强度较低，在施工作业时会产生有毒气体，需要采取相关的防护处理措施。
3.1.2PE两层结构
具有吸水率低、耐细菌腐蚀、绝缘性能好、耐酸碱盐、耐温度变化、机械强度高等优点;缺点是易老化、耐紫外线性能差、抗阴极剥离性能差、与钢管表面结合力较差。
3.1.3PE三层结构
同时兼备了熔结环氧粉末、高密度聚乙烯二者的优点。这种材料利用高密度聚乙烯的耐机械损伤性、环氧粉末与钢管表面牢固结合性，并在二者之间加上特殊胶层形成分子键结合的复合结构，从而达到了防腐蚀性能和机械性能的良好结合，是目前大口径管道的首选涂层。
3.1.4熔结环氧粉末（FBE）
具有耐化学腐蚀、耐温度变化、机械强度高、绝缘性能好、与钢管表面结合牢固等优点;缺点是耐划伤性能较差、耐磕碰性能较差、耐紫外线性能差，是目前用量最多的防腐层。
3.2阴极保护技术
3.2.1牺牲阳极保护技术
此技术是在同一电解质中，通过电位更负的金属与被保护金属连接，把该金属上的电子转移到被保护金属去，使得整个被保护金属处于一个较负的或者相同的电位下。常用的牺牲阳极材料有锌阳极、铝阳极、镁阳极以及这三种材料组成的合金阳极。该技术的主要优点是适用范围广，尤其适用于中短距离的输气管道;工程量较小、施工方便;阴极剥离的可能性小;生产运行维护简单。可控性较差。因此，此方法主要应用于小型的输气管线。
3.2.2外加电流阴极保护技术
此技术是借助外加直流电源和辅助阳极，迫使电流流向被保护金属，并使该被保护金属的结构产生阴极极化，从而使管/地电位低于周边环境。常用的直流电源有恒电位仪、太阳能电池、整流器、风力发电机、热电发生器和大容量蓄电池等。常用辅助阳极有可溶性阳极、微溶性阳极、不溶性阳极等三类。该技术的优点是输出电流大且输出电流可调节;工程量较小;可实现远程自动化监控;对年限长的管道可补做阴极保护;其缺点是需要专业人员进行维护保养。因此，此技术适合于大口径、较长距离的输气管道，且不受沿线地形限制。
3.3排流阴极保护技术
此技术是指在周边环境中存在杂散电流时，通过排除杂散电流来实现对保护金属施加阴极保护的技术。强制电流一般通过整流器进行排流，当周围环境存在杂散电流时，一般利用排流进行保护;没有杂散电流时，可利用整流器供给保护直流电流，使保护体处于阴极保护的状态。
4结束语
综上所述，常用的管道防腐保护方法是涂层保护技术和阴极保护防腐技术，在燃气管道防腐过程中，一般是将上述两种技术有机结合起来进行使用，从而最大限度的使管道防腐达到安全、经济的保护效果。
参考文献：
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[3]黄腾飞.埋地管道阴极保护电位参数及电位测试技术研究[J].西南石油大学博士学位论文，2014
论文作者:牛艳青
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/3
标签：管道论文; 阴极论文; 阳极论文; 技术论文; 胶带论文; 电流论文; 燃气论文; 《工程管理前沿》2020年第1期论文;