城市天然氣管道的腐蝕與防護(hù).doc

材料保護(hù)技術(shù)及其工程設(shè)計(jì) 課報告題目城市天然氣管道的腐蝕與防護(hù)論文作者及內(nèi)容：李金鳳 07120105：第一、五部分研究背景和意義和結(jié)論；文章摘要，關(guān)鍵字，全文修改整理、排版連接。陸宏杰071201 ：第二部分腐蝕類型及機(jī)理施淵吉07120107 ：第三腐蝕的防護(hù)措施概述洪曉露 07120104：第四防護(hù)措施的設(shè)計(jì)城市天然氣管道的腐蝕與防護(hù)李金鳳 陸宏杰 施淵吉 洪曉露上海大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院摘要天然氣使用量的急劇增加，而管網(wǎng)設(shè)施是天然氣發(fā)展的基本條件之一,也是國家現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。因此城市燃?xì)夤芫W(wǎng)設(shè)施大力建設(shè)迅速發(fā)展，成為了城市生存和發(fā)展的必要保障和國家重要的基礎(chǔ)設(shè)施。本文對城市天然氣管道的腐蝕包括大氣、土壤腐蝕的特點(diǎn)及其影響因素進(jìn)行了分析, 并概括介紹了目前的一些防護(hù)措施。關(guān)鍵詞城市 天然氣管道大氣土壤腐蝕防護(hù)一、研究背景和意義天然氣是石油的氣態(tài)烴類的采出物質(zhì), 天然氣分為伴生氣和非伴生氣兩種。我國很多城市目前應(yīng)用天然氣,或用于民用燃?xì)?或用于化工原料,或用于工業(yè)燃料。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)較快發(fā)展，改善能源結(jié)構(gòu)的要求日趨迫切,加上環(huán)保要求的日益嚴(yán)格和消費(fèi)者環(huán)保意識的增強(qiáng)，從而對清潔能源天然氣的需求會有較快增長。天然氣的地位隨著上升。根據(jù)我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對能源的需求和能源結(jié)構(gòu)的變化,采用能源彈性系數(shù)法預(yù)測我國天然氣需求,結(jié)果為2005年2010年天然氣總需求是6001081010108m3，見表1。天然氣使用量的急劇增加，推動了天然氣工業(yè)的發(fā)展，管網(wǎng)設(shè)施是天然氣發(fā)展的基本條件之一,也是國家現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。因此城市燃?xì)夤芫W(wǎng)設(shè)施大力建設(shè)迅速發(fā)展，成為了城市生存和發(fā)展的必要保障和國家重要的基礎(chǔ)設(shè)施。天然氣管道是連接上游資源和下游用戶的紐帶,是天然氣運(yùn)輸和消費(fèi)的必備手段。全國城市燃?xì)庑袠I(yè)，到年管道長度為萬km。其中人工煤氣管道萬km，液化石油氣管道萬km，天然氣管道萬km。而全國天然氣管道總長度約10638 km。管徑426mm以上的輸氣管道共45條，長度為6873km。2007年已完成基本骨干管道（約4000 km）的西氣東輸工程，配套建設(shè)支干線和區(qū)域性管道1100017000km，形成基本覆蓋長江三角洲地區(qū)及華東、華北、中部地區(qū)的天然氣管網(wǎng)。，目前輸氣管道使用最多的是鋼管,包括無縫管、直縫管、螺旋縫管,敷設(shè)方式一般為埋地。有實(shí)驗(yàn)表明,埋地鋼管若不加防腐,一年即可能腐蝕穿孔,而若采取合理的防腐措施,使用壽命可達(dá)25年以上。天然氣開采過程中, 常常會有一些伴生氣體如二氧化碳、硫化氫等, 這些氣體的存在，不但降低了天然氣的熱值, 還會對管道、設(shè)備等有腐蝕作用。所以天然氣輸送設(shè)備由于長期與強(qiáng)腐蝕介質(zhì)接觸，特別在高溫、高壓盒高流速等條件下服役，腐蝕問題顯得更為突出和嚴(yán)重。從熱力學(xué)觀點(diǎn)上來看，金屬腐蝕是一種自由能降低的自發(fā)過程，天然氣地下金屬管道外壁所受的腐蝕是金屬在所處的環(huán)境中受化學(xué)和電化學(xué)作用而引起的一種損壞。腐蝕會造成天然氣井油(套) 的斷裂、集輸管線爆破等管線故障。它的的發(fā)生將嚴(yán)重制約天然氣集輸能力的提高, 導(dǎo)致維修改造費(fèi)用增大。另外由于天然氣具有易燃、易爆等特性, 一旦管道泄漏很可能引起火災(zāi)爆炸事故。從而破壞正常平穩(wěn)供氣，影響用戶的生產(chǎn)和生活以及生命財(cái)產(chǎn)安全。據(jù)調(diào)查, 天津燃?xì)夤芫€38公里，近十年來，管線多次被腐蝕穿孔已更換6公里。按管道投產(chǎn)時間與壁厚資料計(jì)算，穿孔年限5-17年，腐蝕速度0.30-1.22毫米/年。我國東部九個油氣田各類管道因腐蝕穿孔達(dá)2 萬次/年, 更換管道數(shù)量達(dá)400km/年, 因腐蝕造成的年直接經(jīng)濟(jì)損失約為數(shù)億元。腐蝕帶來的危害不僅威脅人們的生命安全，也給國家造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。因此, 加強(qiáng)對腐蝕及防腐問題的研究, 具有重要的經(jīng)濟(jì)與實(shí)踐意義。對天然氣管道中的腐蝕及如何解決腐蝕的問題進(jìn)行研究是非常有必要的。二、腐蝕類型及機(jī)理 2.1大氣腐蝕由大氣中的水、氧、酸性污染物等物質(zhì)的作用而引起的腐蝕, 稱為大氣腐蝕。鋼鐵在大氣自然環(huán)境中生銹, 就是一種最常見的大氣腐蝕現(xiàn)象。通常所說的大氣腐蝕, 就是指金屬材料在常溫下潮濕空氣中的腐蝕。2.1.1大氣腐蝕特征一般地講, 鋼材在大氣條件下, 遭受大氣腐蝕有三種類型。（1）干燥的大氣腐蝕。此時大氣中基本沒有水汽, 普通金屬在室溫下產(chǎn)生不可見的氧化膜, 鋼鐵的表面將保持著光澤。（2）潮濕的大氣腐蝕。是指金屬在肉眼看不見的薄膜層下所發(fā)生的腐蝕。大氣條件下鋼材的腐蝕實(shí)質(zhì)上是水膜下的電化學(xué)腐蝕。此時大氣中存在著水汽, 當(dāng)水汽濃度超過臨界濕度(鐵的臨界濕度約為65% , 某些鎳的腐蝕產(chǎn)物臨界濕度約為85% , 而銅的腐蝕產(chǎn)物臨界濕度接近100% ) , 相對濕度低于100% 時, 金屬表面有很薄的一層水膜存在, 就會發(fā)生均勻腐蝕。若大氣中有酸性污染物CO 2、H2S、SO 2 等, 腐蝕顯著加快。（3）可見液膜下的大氣腐蝕。指空氣中的相對濕度為100% 左右或在雨中及其他水溶液中產(chǎn)生的腐蝕。此時, 水分在金屬表面上已成液滴凝聚, 存在肉眼看得見的水膜。2.1.2大氣腐蝕的影響因素(1) 水的影響。在大氣環(huán)境下對鋼材起腐蝕作用的物質(zhì)中, 水是主要因素(一般地講濕度越大, 腐蝕性就越強(qiáng))。其腐蝕原理概述如下:(a) 水是一種電解質(zhì), 而且還能溶解大量的離子, 從而引起金屬的腐蝕。(b) 水可離解成H+ 和OH- , pH 值的不同對金屬和氧化物的溶解腐蝕具有明顯的影響。(2) SO2的影響。SO2在大氣中被氧化成SO3，與水結(jié)合生成H2SO4，與鋼鐵產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致腐蝕。在受工業(yè)廢氣污染地區(qū), SO2 對鋼材腐蝕的影響最為嚴(yán)重。以石油、天然氣、煤為燃料的廢氣中含有大量的SO2, 鋼材的腐蝕速率隨大氣中的SO2含量的增加而增加。2土壤腐蝕運(yùn)輸管道的排放，大多數(shù)在土壤之中。而天然氣在開采和輸送中大量地應(yīng)用了鋼質(zhì)管道, 一般埋地鋼質(zhì)管道在土壤作用下常發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕穿孔, 造成油氣的跑、冒、滴、漏。不但造成經(jīng)濟(jì)損失, 而且可以引起爆炸、起火、污染環(huán)境等。正確地評價土壤的腐蝕性, 對正確地選擇防腐措施有著十分重要的意義。2.2.1土壤腐蝕特點(diǎn) 由于土壤具有多相性和不均勻性, 并且具有很多微孔可以滲透水及氣體, 因此不同土壤具有不同的腐蝕性, 又由于土壤具有相對的穩(wěn)定性, 使得土壤腐蝕和其他電化學(xué)腐蝕過程不同。在土壤中, 氧的傳遞通過土壤孔隙輸送, 其傳送速度取決于土壤的結(jié)構(gòu)和濕度, 在不同的土壤中氧的滲透率會有很大差別。在土壤中除具有可能生成的多相組織不均性有關(guān)的腐蝕微電池外, 還會因土壤介質(zhì)的宏觀差別而造成宏腐蝕電池。宏腐蝕電池的種類有: (1) 長距離輸油管道穿越不同土壤形成的宏腐蝕電池。 (2) 管體不同材料差異埋在土壤中產(chǎn)生的宏腐蝕電池。 (3) 由于管道埋深不同, 上、下部土壤的密實(shí)性, 含氧等差別造成管道上下部電極電位不同形成宏腐蝕電池。2.2.2土壤腐蝕的影響因素(1) 土壤性質(zhì)。土壤的孔隙度、含水量、電阻率、pH 值以及含鹽量等對土壤的腐蝕性有極大影響。(a) 孔隙度的影響。土壤的孔隙有利于氧氣的滲入和水分保存, 孔隙度越大管道腐蝕越嚴(yán)重。(b) 土壤中含水量的影響。隨著含水量增加腐蝕速率增加, 當(dāng)含水量超過一定值以后, 由于水量增加氧的擴(kuò)散滲透受到阻礙, 土壤中的可溶性鹽已全部溶解, 即盡管含水量增加, 但不再有新的鹽分溶解, 從而使腐蝕速率減小。當(dāng)土壤中含水在10% 以下時, 由于水分的短缺,土壤電阻加大, 腐蝕速率急速降低。(c) 電阻率的影響。土壤電阻率與土壤的含水量、含鹽量、孔隙度等很多因素有關(guān), 土壤電阻率越小腐蝕速率越高。(d) pH 值的影響。我國大部分土壤屬中性, pH 值在6 8 之間, 隨著pH 值的降低腐蝕速率增加。(e) 含鹽量的影響。一般土壤中的含鹽量為0.0088% 0.15% , 土壤中含鹽量越大電導(dǎo)率也越大, 從而提高土壤的腐蝕性。當(dāng)土壤中含CaCO3時, 其腐蝕速率隨CaCO3含量的增加而降低。(2) 雜散電流的影響。電車、電氣化鐵路、以接地為回路的輸配電系統(tǒng)、電解裝置等, 在其規(guī)定的電路中流動的電流, 其中一部分自回路中流出, 流入大地、水等環(huán)境中, 形成了雜散電流。當(dāng)環(huán)境中存在埋地管線或金屬構(gòu)筑物時, 雜散電流的一部分又可能流入、流出埋地管線或金屬構(gòu)筑物, 產(chǎn)生干擾腐蝕。根據(jù)腐蝕干擾源的不同, 可分為直流干擾和交流干擾。雜散電流腐蝕程度, 要比一般的土壤腐蝕劇烈得多。(3) 土壤中的微生物的影響。硫酸鹽還原菌生存在土壤中是一種厭氧菌, 它參加電極反應(yīng), 將可溶的硫酸鹽轉(zhuǎn)化為硫化氫, 加速了腐蝕作用。(4) 溫度的影響。溫度對腐蝕速度有很大影響, 一般來講, 溫度每升高20, 腐蝕速度加快一倍。2.3天然氣管道的腐蝕破壞形態(tài)天然氣管道腐蝕的破壞形態(tài)包括全面腐蝕和局部腐蝕, 全面腐蝕是一種常見的腐蝕形態(tài), 包括均勻全面腐蝕和不均勻全面腐蝕。局部腐蝕又可以分為點(diǎn)腐蝕（孔蝕）、縫隙腐蝕和疲勞腐蝕等。某某管道的宏觀腐蝕形貌三、 腐蝕的防護(hù)措施概述及應(yīng)用現(xiàn)狀埋地管道的腐蝕可分為內(nèi)壁腐蝕和外壁腐蝕兩種類型。3.1 內(nèi)壁腐蝕及防護(hù)：內(nèi)壁腐蝕是由于天然氣中殘存的水分、和、等酸性氣體造成的類似原電池的電化學(xué)反應(yīng)和破壞金屬晶格的化學(xué)反應(yīng)。這兩種反應(yīng)都造成管壁疏松、脫落以致穿孔,不能再承受壓力和輸送天然氣。對于內(nèi)壁的防腐蝕,主要可從以下兩個方面入手凈化天然氣通常在氣源地,從地下開采出來的天然氣先經(jīng)過脫硫、脫水等一系列工藝,達(dá)到國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),才進(jìn)人長輸管線。管道內(nèi)壁涂敷對管道作內(nèi)壁涂敷可減少腐蝕、輸氣阻力以及每年的清管次數(shù)。目前我國已開發(fā)了鋼管內(nèi)表面環(huán)氧樹脂靜電粉末噴涂技術(shù)及成套設(shè)備。有數(shù)據(jù)表明,對于大口徑長輸管線,大約一年即可收回內(nèi)涂所花費(fèi)的投資。3.2外壁腐蝕及防護(hù)管道的外壁腐蝕情況較為復(fù)雜,它與多種因素有關(guān),如管道的材質(zhì)、組織結(jié)構(gòu)的均勻性、包含雜質(zhì)的種類、數(shù)量、焊縫熔渣和機(jī)械加工殘余應(yīng)力等,還與土壤性質(zhì)、電阻率、含水量、值、雜散電流、干擾電流、微生物等有關(guān)。如果用被腐蝕金屬的質(zhì)量來表示腐蝕速度,則有下列關(guān)系：W=i*t*k式中：W一被腐蝕金屬損失的質(zhì)量,gi一腐蝕電流強(qiáng)度,At一時間,sk一電化學(xué)當(dāng)量上述因素都會影響到腐蝕電流,其中,土壤電阻率是反映土壤腐蝕性的主要指標(biāo),土壤電阻率越小,形成腐蝕電池的電流強(qiáng)度越大,腐蝕速度則越大,反之亦然。目前埋地鋼管外壁防腐蝕較為常用的是絕緣層防腐蝕和電保護(hù)防腐蝕,兩者通常同時使用。絕緣層防腐蝕要根據(jù)管道所處地域的地形、地貌、地質(zhì)狀況正確選擇合理的防腐蝕材料,目前國內(nèi)外常用的有石油瀝青、環(huán)氧煤瀝青、煤焦油瓷漆、聚乙烯熔結(jié)環(huán)氧粉末等。管道防腐蝕總成本應(yīng)包括以下幾項(xiàng)因素材料、施工、修補(bǔ)、安裝、陰極保護(hù)、維修、檢驗(yàn)、設(shè)計(jì)年限等,綜合以上各因素,目前國內(nèi)使用較多的是環(huán)氧煤瀝青防腐蝕。它分三個等級見下表,可根據(jù)不同的要求進(jìn)行選擇。3.3 對于管道腐蝕的具體防護(hù)措施有下面的辦法3.3.1 涂層防護(hù)防蝕涂層作為公認(rèn)的防護(hù)方法已廣泛用于埋地管道的腐蝕控制。涂層作為腐蝕控制的第一道防線，其作用是將管體金屬基體與具有腐蝕性的土壤環(huán)境隔離，同時為附加陰極保護(hù)的實(shí)施提供必要的絕緣條件。此外，管道涂層在涂裝、運(yùn)轉(zhuǎn)裝卸、下溝回填以及投產(chǎn)運(yùn)行后不可避免會出現(xiàn)缺陷。3.3.2 防蝕涂層目前用于新建埋地管道的防蝕涂層主要有：復(fù)合涂層和環(huán)氧粉末。煤焦油瓷漆和石油瀝青由于污染環(huán)境目前用的很少，用于老管道修復(fù)主要是纏帶類和液體涂料。3.3.3 復(fù)合涂層通過簡單的物理疊合或化學(xué)粘結(jié)將各具特點(diǎn)的單一涂層材料聯(lián)為一體，形成綜合性能良好的多層涂層系統(tǒng)。包括二層聚乙烯/聚丙烯、三層聚乙烯、聚丙烯等。3.3.4 三層聚乙烯/聚丙烯涂層三層系統(tǒng)是目前常用的復(fù)合涂層，由環(huán)氧粉末底層、粘結(jié)劑中間層和聚烯烴外護(hù)層組成。由于其兼有熔結(jié)環(huán)氧優(yōu)異的防蝕性能、良好的粘結(jié)性與抗陰極剝離性能以及聚烯烴優(yōu)良的機(jī)械性能、絕緣性能及強(qiáng)抗?jié)B透性，從而成為綜合性能優(yōu)異的涂層，廣泛用于施工及敷設(shè)環(huán)境均較苛刻的地帶。如：陜-京輸氣管線、靖-西輸氣管線及蘭-成-渝成品油管線等。三層涂層的主要缺點(diǎn)是施工工藝較復(fù)雜；由于中間膠粘劑和外層聚乙烯均采用擠出工藝，焊縫處易形成空鼓；涂層一旦失去粘結(jié)，涂層將出現(xiàn)層間分離，高度絕緣的聚乙烯外護(hù)層將屏蔽陰極保護(hù)電流，產(chǎn)生膜下腐蝕。3.3.5 環(huán)氧粉末涂層環(huán)氧粉末由固態(tài)環(huán)氧樹脂、固化劑及多種助劑經(jīng)混煉、粉碎加工而成，在我國也得到了推廣應(yīng)用，但主要是作為復(fù)合涂層的底層。熔結(jié)環(huán)氧粉末為一次成膜涂層，具有對鋼鐵強(qiáng)粘結(jié)、良好的膜完整性、優(yōu)秀的耐陰極剝離性能、耐土壤應(yīng)力、耐磨損、可冷彎等特點(diǎn)，適用于大多數(shù)土壤環(huán)境，但是對沖擊較為敏感，特別是高溫條件下吸水率較高，因此不適用于濕熱環(huán)境和石方段。3.3.6 液體聚氯脂涂層液體聚氨酯涂料也經(jīng)常用于管道的涂層修復(fù)，能夠達(dá)到要求的厚度，即1-1.5m m。一般無溶劑產(chǎn)品適合于運(yùn)行溫度高達(dá)80的管道。無溶劑聚氨酯涂料的優(yōu)勢包括，在幾分鐘內(nèi)就可以達(dá)到可觸摸的干度，幾個小時可以完全固化：抗磨損和抗土壤應(yīng)力的能力強(qiáng)；有非常好的粘結(jié)性，但不如環(huán)氧樹脂的粘結(jié)能力好：對陰極保護(hù)電流的要求非常低；能抗陰極剝離。主要的不利條件與液體環(huán)氧涂料相類似，表面不能含有可溶性鹽，涂敷過程中對濕氣和潮氣很敏感，需要用專門的涂敷設(shè)備，為了保證表面不連續(xù)處得到充分的覆蓋，需要在這些地方增加涂層厚度等。3.3.7 陰極保護(hù)陰極保護(hù)應(yīng)用于管道始于上世紀(jì)三十年代，到五十年代中期已成為較成熟的防蝕技術(shù)，被世界各國廣泛采用。在我國應(yīng)用也已有五十年的歷史。對于埋地管道陰極保護(hù)是作為附加保護(hù)方式對涂層破損處的管體金屬提供防蝕保護(hù)的。絕大多數(shù)管道工程采用了外加電流陰極保護(hù)方式，也有部分管道工程或部分管段采取了犧牲陽極保護(hù)方式。陰極保護(hù)目前有相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可執(zhí)行，包括設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、施工驗(yàn)收規(guī)范、運(yùn)行維護(hù)規(guī)范及材料標(biāo)準(zhǔn)。此法具有施工簡單，安裝工作量小，對鄰近地下金屬構(gòu)筑物不產(chǎn)生干擾影響，同時對雜散電流干擾能起到接地排流作用，管理也方便等優(yōu)點(diǎn)。3.3.8 緩蝕劑防護(hù)緩蝕劑保護(hù)是在腐蝕環(huán)境中，通過添加少量能阻止或減緩金屬腐蝕速度的物質(zhì)以保護(hù)金屬的方法。采用緩蝕劑防腐蝕，由于使用方便、投資少、收效快，因而對于燃?xì)夤艿赖姆栏泻軓V闊的前景。在緩蝕機(jī)理上，緩蝕劑是通過緩蝕劑分子上極性基團(tuán)的物理吸附作用或化學(xué)吸附作用，使緩蝕劑吸附在金屬表面。這樣，一方面改變金屬表面的電荷狀態(tài)和界面性質(zhì)，使金屬表面的能量狀態(tài)趨于穩(wěn)定化，從而增加腐蝕反應(yīng)的活化能，使腐蝕速度減慢；另一方面被吸附的緩蝕劑上的非極性基團(tuán)，尚能在金屬表面形成一層疏水性保護(hù)膜，此膜阻礙著與腐蝕反應(yīng)有關(guān)的電荷或物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，故能使腐蝕速度減小。緩蝕劑的吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附是由緩蝕劑離子與金屬的表面電荷產(chǎn)生靜電吸引力和范德華力所引起的，這種吸附快而可逆；化學(xué)吸附則是由中性緩蝕劑分子與金屬形成了配位鍵，它比物理吸附力強(qiáng)而不可逆，但吸附速度卻較慢。對于現(xiàn)在較常用的防腐技術(shù)來說有如下的工藝流程，在天然氣管道施工時可以采用FBE復(fù)合覆蓋即熔結(jié)環(huán)氧樹脂復(fù)合覆蓋層的工程方法。本工程采用BH-15環(huán)氧富鋅底漆2道，BH-GD2厚漿型環(huán)氧瀝青面漆3道的外防腐涂層結(jié)構(gòu)，并與陰極保護(hù)相結(jié)合，確保防腐效果。陰極保護(hù)采用強(qiáng)制電流陰極保護(hù)法，陽極床采用深井陽極地床。防腐涂層共5層，總干膜厚度455um，涂敷工藝均為人工刷涂，室外作業(yè)，冷涂不需加熱。鋼管表面預(yù)處理采用噴砂除銹的方法進(jìn)行，除銹等級達(dá)到Sa2.5級，錨紋深度50um-80um。防腐鋼管表面噴砂除銹預(yù)處理，2道底漆和3道面漆涂敷1作業(yè)均在室外進(jìn)行。底漆及面漆涂敷均為人工刷涂，冷涂不需要熱處理。整個工序主要可分4個階段實(shí)施，一是鋼管表面噴砂除銹，二是底漆刷涂，三是面漆刷涂，四是補(bǔ)口、補(bǔ)傷。這些是天然氣管道防腐的重要工藝，只要按照這些工藝流程及相關(guān)原則制定施工措施，便可以保證防腐施工質(zhì)量。對于已經(jīng)鋪設(shè)的埋地天然氣管道，解決辦法如果對全部管道開挖重新防腐,工作量和費(fèi)用十分龐大,只有實(shí)施陰極保護(hù)系統(tǒng)則是最經(jīng)濟(jì)易行的解決辦法,但由于管道建設(shè)時沒有相應(yīng)的絕緣措施且難以停氣進(jìn)行絕緣改造,也由于沒有絕緣并難以取得管道相關(guān)參數(shù),所以無法進(jìn)行實(shí)施陰極保護(hù)前的相關(guān)工藝計(jì)算,這就給陰極保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)施帶來了很大困難。陰極保護(hù)的方法有強(qiáng)制電流法和犧牲陽極保護(hù)法,其中強(qiáng)制電流法由于管道無絕緣且管線處于家屬區(qū)多建筑物的環(huán)境中,技術(shù)上不可行,故不易采用犧牲陽極陰極保護(hù)法在實(shí)施中,由于陽極按一定間距布設(shè)于管道處,可以避免建筑物及地下其它管道對被保護(hù)管道的影響,在技術(shù)上也可行,故為防止腐蝕的繼續(xù)發(fā)生發(fā)展,采用犧牲陽極陰極保護(hù)法。犧牲陽極采用合金陽極,施工按照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。所以，在已經(jīng)鋪設(shè)好管道后要進(jìn)行防腐施工，那么陰極保護(hù)是實(shí)現(xiàn)管道防腐層缺陷不遭土壤環(huán)境腐蝕的有效方法,該項(xiàng)技術(shù)也已十分成熟,就陰極保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)施在實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際因地制宜,通過對青鋁管線陰極保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)施得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：1.埋地金屬管道由于施工等原因,防腐層破損點(diǎn)的存在不可避免,如不實(shí)施陰極保護(hù),那么腐蝕穿孔是必然的。2.陰極保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)施,埋地管道的絕緣是先決條件。3.在已建管道無絕緣的情況下,如何根據(jù)實(shí)際,進(jìn)行簡單的絕緣改造,值得深思。4.從本文不難看出,陰極保護(hù)系統(tǒng)的建立,對絕緣的要求也并非十分嚴(yán)格,絕緣程度好,則犧牲陽極用量少或強(qiáng)制電流輸出電流小,反之則用量多或輸出電流大,在權(quán)衡生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)等綜合因素的情況下,進(jìn)行簡單的絕緣改造不失為一種好的選擇。5，對無絕緣且已出現(xiàn)腐蝕的管道,實(shí)施陰極保護(hù)的確困難較大,但在實(shí)施中進(jìn)行簡單易行的相關(guān)試驗(yàn),從而找到最有效的解決辦法,值得借鑒。6，雖然陰極保護(hù)技術(shù)已很成熟,但在復(fù)雜環(huán)境中實(shí)施,應(yīng)當(dāng)在實(shí)踐中反復(fù)測試或試驗(yàn),避免實(shí)施中的盲目性及造成實(shí)施后不能實(shí)現(xiàn)對管道保護(hù)的巨大浪費(fèi)。四、 防護(hù)措施的設(shè)計(jì)4.1 防護(hù)方案不同環(huán)境引起的管道腐蝕其原因不盡相同，且影響因素也非常復(fù)雜。對于管道其內(nèi)、外環(huán)境是不同的，管道的內(nèi)腐蝕主要由其儲存和輸送的介質(zhì)各方面特性所決定，而外腐蝕是由大氣、土壤等外部環(huán)境引起。4.1.1內(nèi)腐蝕防護(hù)方案輸送管道內(nèi)腐蝕控制的基本原則為：因地制宜，一般實(shí)行聯(lián)合保護(hù)。所謂因地制宜，是指在調(diào)查現(xiàn)場管道、設(shè)施內(nèi)介質(zhì)腐蝕性等各方面參數(shù)的基礎(chǔ)上，提出相應(yīng)、有效、經(jīng)濟(jì)的保護(hù)方法。而聯(lián)合保護(hù)則是有效實(shí)施保護(hù)的重要技術(shù)路線。4.2.2外腐蝕防護(hù)方案由于燃?xì)夤艿涝阡佋O(shè)后所處的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和自然環(huán)境不同，其腐蝕的特征和影響因素也不盡相同。因此，應(yīng)根據(jù)不同情況有針對性地采取防腐措施，以減緩大氣、土壤及介質(zhì)等對管道的腐蝕，延長管道的使用壽命，保證燃?xì)獾妮斔秃褪褂冒踩?。?dāng)前通用的管道外防腐方案是外涂層加陰極保護(hù)的聯(lián)合保護(hù)方式，即采用與腐蝕相對應(yīng)的各類涂層將管道內(nèi)外表面與介質(zhì)隔離開來，再利用直流電，使腐蝕電流趨于零，進(jìn)而達(dá)到阻止管道腐蝕的效果。聯(lián)合保護(hù)使腐蝕控制手段相互補(bǔ)充，使腐蝕控制成本降低，經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠，以成為世界發(fā)達(dá)國家對地下、水中管道進(jìn)行腐蝕防護(hù)的共同法規(guī)。4.2實(shí)施方法4.2.1內(nèi)腐蝕主要保護(hù)措施（1）凈化管道內(nèi)氣體：通常在氣源地，如從地下開采出來的氣體先經(jīng)過脫硫、脫水等一系列工藝，達(dá)到國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后，才能進(jìn)入輸管線。但是，現(xiàn)階段我國還不能對燃?xì)膺M(jìn)行徹底脫硫脫水，因此要提高燃?xì)獾钠焚|(zhì)，必須盡量保證凈化除塵設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，去除氣體中促進(jìn)腐蝕的有害成分，調(diào)節(jié)氣體的pH值，降低氣體中的含水率和有害氣體量等，以減少介質(zhì)對金屬管道的腐蝕。（2）添加化學(xué)藥劑：在輸送的燃?xì)庵刑砑由倭孔柚够驕p緩金屬管道腐蝕的物質(zhì)，如緩蝕劑、殺菌劑和阻垢劑等，以減少燃?xì)鈱艿赖母g。（3）根據(jù)不同介質(zhì)和使用條件，選用合適的管道材料：在含H2S及CO2的介質(zhì)中選用耐腐蝕合金鋼N-80、13Cr等，輸氣管道常用碳鋼和低合金鋼，主要有10、20、30、Q235、09MnV、16Mn、16MnSi、16MnR等。（4）管道內(nèi)壁涂敷：對管道作內(nèi)壁涂敷可減少腐蝕、輸氣阻力以及每年的清管次數(shù)。目前我國已開發(fā)了鋼管內(nèi)表面環(huán)氧樹脂靜電粉末噴涂技術(shù)及成套設(shè)備。有數(shù)據(jù)表明，對于大口徑長輸管線，大約一年即可收回內(nèi)壁涂敷的費(fèi)用。（5）確保燃?xì)饬魉伲汉侠磉x擇輸送燃?xì)夤艿乐睆?，確保燃?xì)饬魉俅笥?m/s，減少燃?xì)獬恋砦锪?。?）確保管路坡度：燃?xì)廨斔凸苈菲露鹊拇_定要符合設(shè)計(jì)規(guī)范，一般管路坡度應(yīng)該大于5/1000。4.2.2外腐蝕主要保護(hù)措施4.2.2.1外涂層防護(hù)管道外涂層是第一道屏障，其作用是將管體金屬基體與具有腐蝕性的外界環(huán)境隔離，同時為附加陰極保護(hù)的實(shí)施提供必要的絕緣條件，這直接關(guān)系到管道的防腐蝕性能和運(yùn)行壽命。采用各類涂層將管道內(nèi)外表面與腐蝕介質(zhì)隔離開來防止腐蝕的方法是目前最普遍的措施。使用任何保護(hù)涂層的管道，一般涂裝前對管道先進(jìn)行脫脂再進(jìn)行除銹處理，除銹后將管道表面的浮灰清理干凈即可涂裝防腐涂層。目前，城市燃?xì)夤艿来蠖噙x用的是3PE防腐，即從管道外壁算起，依次為：環(huán)氧粉末涂層-膠粘劑-聚乙烯涂層三層。根據(jù)各層的厚度不同，又分為3PE普通級防腐、3PE加強(qiáng)級防腐、3PE特加強(qiáng)級防腐。3PE防腐層綜合了熔結(jié)環(huán)氧粉末和聚乙烯的特點(diǎn)，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和防水滲透性能，但對管道表面的處理要求很高，且由于是非滲透性防腐層，所以易產(chǎn)生陰極屏蔽，與陰極保護(hù)系統(tǒng)的匹配性差。聚乙烯膠帶防腐層具有較好的絕緣防腐性能和抗雜散電流的能力，但對施工要求高，抗沖擊性差、抗土壤擠壓應(yīng)力的能力低，因粘結(jié)力差和電阻值高而易產(chǎn)生陰極屏蔽。3PE與先前的2PE相比，多了一層環(huán)氧粉末涂層，但這一層卻將鋼管與防腐層的粘結(jié)力大大增強(qiáng)，使防腐層緊緊地粘附在鋼管外壁，使鋼管的壽命延長了一倍多。4.2.2.2 陰極保護(hù)管道的外涂層使鋼管與土壤等腐蝕環(huán)境隔絕，增加金屬腐蝕電池的回路電阻，減小腐蝕電流，從而進(jìn)行腐蝕控制。然而，在管道的防腐施工中，由于管道運(yùn)輸、施工條件等諸多因素的影響，涂層不可能做到完整無損，而涂層破損處的管壁極易被腐蝕，且由于形成的腐蝕電池呈現(xiàn)小陽極/大陰極的狀況，腐蝕電流密度較大，腐蝕速度往往成倍增加?？梢姡徊捎猛繉邮遣荒芡耆乐构艿栏g的。根據(jù)電化學(xué)腐蝕原理，只要把需保護(hù)的金屬變成陰極，就可以防止腐蝕。因此，通過輔助陽極向管道通以直流電，對涂層破壞處的管體提供了足夠的陰極極化電流，管道得到有效的保護(hù)。我國原石油部1984年在鋼質(zhì)管道及儲罐防腐蝕工程設(shè)計(jì)規(guī)范SYJ7-84中規(guī)定，油、氣管道必須采用陰極保護(hù)。陰極保護(hù)技術(shù)就是通過向被保護(hù)的鋼質(zhì)管道通以足夠的直流電流，使管道表面產(chǎn)生陰極極化，減小或消除造成鋼質(zhì)管道土壤腐蝕的各種原電池的電極電位差，使腐蝕電流趨于零，進(jìn)而達(dá)到阻止管道腐蝕的目的。陰極保護(hù)的原理是基于腐蝕電化學(xué)的理論基礎(chǔ)，是腐蝕電池的反其道而行的一種使被保護(hù)體(通常是水中或埋地的金屬構(gòu)筑物)通過陰極保護(hù)提供保護(hù)電流而得到陰極極化，從而避免腐蝕的機(jī)理。有兩種辦法可以實(shí)現(xiàn)這一目的，即外加電流陰極保護(hù)和犧牲陽極保護(hù)。外加電流陰極保護(hù)法即將被保護(hù)的管道與直流電源的負(fù)極相連，把輔助陽極與電源正極相連，使管道成為陰極。外部電源通過埋地的輔助陽極、將保護(hù)電流引入地下，通過土壤提供給被保護(hù)金屬，被保護(hù)金屬在大地中仍為陰極，其表面只發(fā)生還原反應(yīng)，不會再發(fā)生金屬離子化的氧化反應(yīng)，腐蝕受到抑制。而輔助陽極表面則發(fā)生失電子氧化反應(yīng)，因此輔助陽極本身存在消耗。輔助陽極的常用材料有高硅鑄鐵、石墨，磁性氧化鐵及廢鋼鐵等。犧牲陽極保護(hù)法在待保護(hù)的管道上連接一種電位更負(fù)的金屬或合金，形成一個新的腐蝕原電池。接上的金屬成為犧牲陽極，整個管道成為陰極受到保護(hù)。將被保護(hù)金屬和一種可以提供陰極保護(hù)電流的金屬或合金（即犧牲陽極）相連，使被保護(hù)體極化以降低腐蝕速率的方法。兩種保護(hù)方式的選擇陰極保護(hù)的上述兩種方法，都是通過一個陰極保護(hù)電流源向受到腐蝕或存在腐蝕，需要保護(hù)的金屬體，提供足夠的與原腐蝕電流方向相反的保護(hù)電流，使之恰好抵消金屬內(nèi)原本存在的腐蝕電流。兩種方法的差別只在于產(chǎn)生保護(hù)電流的方式和“源”不同，一種是利用直流電源，另一種則利用電位更負(fù)的金屬或合金。外加電流陰極保護(hù)驅(qū)動電壓高，輸出電流大，保護(hù)距離長，有效保護(hù)范圍廣，便于調(diào)節(jié)電流和電壓，主要用于保護(hù)面積大的長距離、大口徑管道以及市郊主干線上。但它需要外電源和經(jīng)常性的維護(hù)管理，且在市區(qū)為避免對其他地下金屬管網(wǎng)及構(gòu)筑物的影響，不能采用這種方法。犧牲陽極陰極保護(hù)不需外部電源，維護(hù)管理經(jīng)濟(jì)，簡單，對鄰近地下金屬構(gòu)筑物干擾影響小，適用于短距離、小口徑、分散的管道。4.2.3合理設(shè)計(jì)和施工燃?xì)夤艿赖钠唇?、組裝應(yīng)采用對接雙面焊，盡可能避免或減少搭接焊。在裝配焊接施工中，必須下料準(zhǔn)確，采用合理的裝配和焊接工藝，避免強(qiáng)制裝配，焊后應(yīng)錘擊焊縫以降低或消除殘余應(yīng)力。此外管道在使用前應(yīng)進(jìn)行無損檢測，要求無裂紋、夾層等缺陷。制作中應(yīng)選用較長的管道以減少焊縫，減少早期應(yīng)力腐蝕破裂，延長燃?xì)夤艿赖氖褂脡勖?.3預(yù)期可能結(jié)果城市天然氣管道得到合理的防腐蝕保護(hù)，能夠有較長的使用壽命。在現(xiàn)有的燃?xì)廨斔凸艿婪栏胧┲?，每一種措施都有其相應(yīng)的應(yīng)用范圍和適用條件，也各有其優(yōu)點(diǎn)和劣勢。因此，應(yīng)該因地制宜、相互配合，做到既能保證安全運(yùn)行，又不浪費(fèi)材料、增加無謂的成本。五、 結(jié)論我國天然氣工業(yè)的發(fā)展將推動天然氣管道運(yùn)輸業(yè)。今后一段時間，我國天然氣管道建設(shè)將進(jìn)入較快發(fā)展的時期。管道防腐蝕與防護(hù)技術(shù)是保證管道正常運(yùn)行、延長管道壽命的重要措施。為了適應(yīng)天然氣管道建設(shè)的迅速發(fā)展，必須發(fā)展用于外防腐涂層和內(nèi)涂層的新材料。而高性能、復(fù)合化、壽命長的管道外防腐層，減阻效果好、性能穩(wěn)定、價格便宜的內(nèi)涂層，防腐數(shù)據(jù)的高精確度、在線檢測儀器和自動采集處理系統(tǒng)等，是近期國內(nèi)管道防腐技術(shù)的主要發(fā)展方向。參考文獻(xiàn)【1】 周虹伶，曹輝祥. 天然氣管道腐蝕研究. 內(nèi)蒙古石油化工J.