城市地下燃氣管道的腐蝕與防護措施解析

姜泓昊

摘 要：腐蝕是城市地下燃氣管道最為常見的問題之一，當管道被腐蝕之后，會導致穿孔，管道內(nèi)的介質(zhì)則會泄漏，由此不僅會使資源白白浪費，還會造成一定范圍內(nèi)的環(huán)境污染，嚴重時可能會引起爆炸，從而危及人們的生命財產(chǎn)安全。為此，對城市地下燃氣管道進行有效地腐蝕防護顯得尤為必要。基于此點，文章從城市地下燃氣管道腐蝕問題分析入手，論述了城市地下燃氣管道腐蝕的防護。

關(guān)鍵詞：城市;地下燃氣管道;腐蝕;防護措施

一、城市地下燃氣管道腐蝕問題分析

（一）城市地下燃氣管道腐蝕危害

城市地下燃氣管道的主要作用是進行燃氣分配，保證用戶的燃氣供應(yīng)。燃氣管道腐蝕則是指在管道周圍介質(zhì)的作用下，使管道本身產(chǎn)生損耗與破壞的過程，從能量轉(zhuǎn)換的角度上講，被腐蝕的物質(zhì)通常會處于能量較高的狀態(tài)，而腐蝕產(chǎn)物則會處于能量較低的狀態(tài)，由于二者之間存在能量差，為達到釋放多余能量的目的，高能會向低能過渡，這樣便會產(chǎn)生腐蝕。城市地下燃氣管道輸送的介質(zhì)為天然氣，它的主要成分為甲烷，在一定的區(qū)域內(nèi)天然氣的濃度過高會導致人體窒息甚至死亡，并且作為燃料，天然氣也會引起爆炸。當城市地下燃氣管道因腐蝕穿孔之后，天然氣便會順著穿孔的位置外泄，所有泄漏到環(huán)境中的天然氣是無法進行有效回收的，由此會對空氣、水體及土壤造成污染，進而給人體健康帶來危害。后果十分嚴重，必須對此予以高度關(guān)注和重視。

（二）城市地下燃氣管道腐蝕成因

1.內(nèi)壁腐蝕原因

在地下燃氣管道的內(nèi)壁上，水會生成一層比較薄的水膜，由此為原電池腐蝕提供了條件，這樣會使管道內(nèi)壁產(chǎn)生電化學腐蝕現(xiàn)象。同時，地下燃氣管道輸送的介質(zhì)為天然氣，其中含有硫化氫及其它腐蝕性化合物，這些物質(zhì)與管道內(nèi)壁相互作用后，會產(chǎn)生相關(guān)的化學反應(yīng)，進而引起內(nèi)壁腐蝕。

2.外壁腐蝕的原因

（1）土壤因素

地下燃氣管道由于埋設(shè)在土壤當中，與土壤直接接觸，由此使得土壤成為管道外壁腐蝕的主要環(huán)境因素之一。土壤本身是由三種物質(zhì)形態(tài)組成，即氣、液、固，它的顆粒之間包含大量的空氣、水和鹽，由此使得土壤具備電解質(zhì)的特征，而電解質(zhì)與地下燃氣管道的外防腐層長時間接觸后，容易造成腐蝕破壞。

（2）雜散電流因素

所謂的雜散電流具體是指大小不定、方向隨意，能夠在土壤中流動的電流，這種電流的產(chǎn)生原因與軌道電車、敷設(shè)在地下的電纜漏電以及接地裝置等有關(guān)。相關(guān)研究結(jié)果表明，雜散電流會引起集中腐蝕，由此會對地下燃氣管道的外壁造成嚴重損壞。雜散電流腐蝕要比土壤腐蝕更加嚴重。

3.微生物腐蝕

通過對部分城市地下燃氣管道的腐蝕問題進行研究分析后發(fā)現(xiàn)，有將近50%左右的問題都是由于微生物腐蝕引起的。任何材質(zhì)的管道都無法避免受到微生物腐蝕的影響，據(jù)統(tǒng)計參與地下燃氣管道腐蝕的微生物有以下幾種：腐生菌、硫酸鹽還原菌、鐵細菌、真菌等等。這些微生物長期存在于土壤當中，與硫元素及硫化物作用后，會成生硫酸，從而對地下燃氣管道的外壁造成腐蝕。

二、城市地下燃氣管道腐蝕的防護

（一）城市地下燃氣管道腐蝕防護的現(xiàn)狀

1.防腐涂料的應(yīng)用現(xiàn)狀

在外防腐層中應(yīng)用的防腐涂料有以下幾種：石油瀝青、煤焦油瀝青、環(huán)氧瀝青、聚氨酯石油瀝青、煤焦油磁漆、環(huán)氧粉末等等。

2.陰極保護的應(yīng)用現(xiàn)狀

從國內(nèi)城市地下燃氣管道應(yīng)用陰極保護措施的實際情況上看，雖然達到了一定的腐蝕防護效果，但也存在一些問題，主要體現(xiàn)在犧牲陽極的安裝方面，較為典型且具有代表性的問題如下：犧牲陽極的接線與管道之間未進行牢固焊接，導致運行后發(fā)生脫落，由此使得焊點成為漏點;犧牲陽極的測試樁數(shù)量不夠，且日常維護不到位，致使陽極的保護作用無法獲得充分發(fā)揮。除犧牲陽極之外，外加電流陰極保護的效果也差強人意。

（二）發(fā)達國家城市地下燃氣管道腐蝕防護措施

1.三層PE

三層PE采用當前較為先進的制作工藝：在金屬管道表面先噴涂一層環(huán)氧底漆，然后將管道按照一定的旋轉(zhuǎn)速度送入到凃敷區(qū)，通過第一臺擠出機在管道表面纏繞膠黏劑薄膜，并在膠黏劑處于融化狀態(tài)時，由第二臺擠出機擠出聚乙烯薄膜并纏繞在膠黏劑外部，從而形成涂層。這種結(jié)構(gòu)將PBE的高粘結(jié)性、抗氧化性、耐化學腐蝕性和耐陰極玻璃性與高密度聚乙烯的抗潮氣、電絕緣以及抗機械損傷等性能有機地結(jié)合到一起，從而使涂料具有優(yōu)良的抗腐蝕性能，使用年限可以達到40年以上，但由于造價較高，僅在歐洲一些比較發(fā)達的國家得到應(yīng)用。我國在西氣東輸管道工程中對這種防腐涂料進行了使用。

2.雙層PBE

這是一種由美國奧布林公司研發(fā)的雙層環(huán)氧防腐涂料，其將單層PBE的防腐蝕性能與表層塑性PBE的抗機械損傷性能進行有機結(jié)合，從而使得防腐涂層具有如下優(yōu)點：粘結(jié)性強、耐土壤應(yīng)力、耐沖擊、抗陰極剝離以及使用溫度高等等。該防腐涂料與三層PE在很多性能上都所差無幾，而它的價格卻要比三層PE低很多，隨著工藝技術(shù)的逐步完善，使其更具推廣使用價值。我國第三大港口城市寧波，在城市地下燃氣管網(wǎng)建設(shè)中采用的就是雙層PBE，達到了良好的防腐效果。

3.無機防腐材料

目前，在燃氣管道防腐中應(yīng)用的材料基本上都是有機涂層，雖然經(jīng)過不斷地優(yōu)化改進，但卻仍然無法消除老化的問題，而有機防腐材料的問世使這一問題的解決成為可能。俄羅斯在上個世紀80年代開始生產(chǎn)搪瓷管道，在這方面的技術(shù)工藝較為成熟。

（三）城市地下燃氣管道腐蝕防護的優(yōu)化之道

1.優(yōu)化管道檢測

對燃氣管道進行定期檢查和安全性能檢測，及時采取修復(fù)或改造措施消除安全隱患。具體如下：定期進行燃氣管道泄漏檢查、走向檢查、地面標志檢查、地表環(huán)境檢查等宏觀檢查;在檢測中，將防腐層不開挖檢測（PCM）和陰極保護有效性檢測（CIPS）作為檢測重點。其中，PCM檢測需每隔50m測出該管段的電流，在測定之后繪制管道電流衰減曲線，若電流衰減平穩(wěn)，則說明管道防腐層完好，反之則說明管理防腐層老化或破損;在CIPS檢測中，要根據(jù)檢測結(jié)果判斷管道的保護電位是否達到規(guī)定要求，若未達到要求，則要及時采取保護措施。

2.優(yōu)化施工質(zhì)量管理

加強燃氣管道外防腐層的施工質(zhì)量管理，具體措施如下：盡快改造仍在使用的環(huán)氧煤瀝青舊管道，采用三層聚乙烯涂層進行改造;在新管道施工中，要檢查管道外防腐層是否出現(xiàn)損傷，在外防腐涂層安裝之后進行電火花檢測，待檢測合格后覆土;對管道懸空段填塞細土，從管道兩側(cè)回填，采用機械與人工相結(jié)合的方式回填;在周圍干擾源多的管道區(qū)域，安裝長效參比電極，提高測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準確性。

3.優(yōu)化外加電流保護

在高中壓門站內(nèi)的地下燃氣管道中應(yīng)采用外加電流的陰極保護系統(tǒng)進行保護，該系統(tǒng)包括參比電極、整流器、恒電位儀和陽極地床。其中，整流器需三相交流電提供動能，所以還需配置電源配電箱。將預(yù)組裝式金屬氧化物陽極和導氣管埋設(shè)在深井式陽極地床內(nèi)，在陽極井內(nèi)的接線箱里并聯(lián)陽極電纜，將其引到恒電位儀。為保護導氣管，需砌筑井座和井蓋，并將硫酸銅參比電極埋深在管道附近，通過定期檢測保證保護電位達到-850mV的規(guī)定要求。

結(jié)束語

綜上所述，城市地下燃氣管道的腐蝕是較為常見的問題之一，是影響燃氣管道運行安全性的重要因素。為此，應(yīng)當對管道腐蝕的危害及原因進行分析，并根據(jù)地下燃氣管道腐蝕防護的現(xiàn)狀，采取有效的方法和措施，對腐蝕防護進行合理優(yōu)化，從而減少并避免管道腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，為地下燃氣管道的安全、可靠運行提供保障。

參考文獻

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