城鎮(zhèn)燃氣埋地鋼管腐蝕控制技術(shù)探討

1、    城鎮(zhèn)燃氣埋地鋼管腐蝕控制技術(shù)探討    周云【摘 要】隨著城市各方面的快速發(fā)展，城市天然氣管網(wǎng)也得到了不斷擴展，各種管線縱橫交錯。天然氣管道由于是埋地敷設(shè)，長期受到各種腐蝕的侵害，并且經(jīng)常發(fā)生腐蝕泄漏事故，造成了巨大的直接和間接經(jīng)濟損失。本文主要對城鎮(zhèn)燃氣埋地鋼管腐蝕控制技術(shù)進行探討，并對各種防腐控制技術(shù)措施作了分析比較，為城鎮(zhèn)燃氣埋地鋼管防腐工程提供參考。【關(guān)鍵詞】燃氣埋地鋼管；腐蝕控制；外涂層；陰極保護埋地鋼質(zhì)燃氣管道在空氣、污水、土壤以及輸送介質(zhì)中會受到腐蝕。燃氣鋼管的腐蝕會因管道阻塞、結(jié)垢等造成的人力、物力消耗，并且管道的腐蝕還造成管道設(shè)

2、備非計劃性的檢修、更換甚至停產(chǎn)，更甚者腐蝕將會造成漏氣引起火災(zāi)，造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此，為了保證城市燃氣管道的安全營運，城鎮(zhèn)燃氣埋地鋼管的防腐蝕問題至關(guān)重要。1.埋地燃氣鋼管防腐的要求城鎮(zhèn)燃氣埋地鋼制管道腐蝕控制技術(shù)規(guī)程cjj952003中3.0.1條規(guī)定：城鎮(zhèn)燃氣埋地鋼制管道必須采用防腐層進行外保護。3.0.2條規(guī)定：新建的高壓、次高壓、公稱直徑大于或等于100mm的中壓管道和公稱直徑大于或等于200mm的低壓管道必須采用防腐層輔以陰極保護的腐蝕控制系統(tǒng)。管道運行期間陰極保護不應(yīng)間斷。6.1.6條規(guī)定：新建管道的陰極保護設(shè)計、施工應(yīng)與管道的設(shè)計、施工同時進行，并同時投入使用。城鎮(zhèn)燃氣技

3、術(shù)規(guī)程gb504942009中6.2.10和6.2.11條規(guī)定：新建的設(shè)計壓力大于0.4mpa和公稱直徑大于等于100mm，且設(shè)計壓力大于或等于0.01mpa的燃氣管道必須采用外防腐層輔以陰極保護系統(tǒng)的腐蝕控制措施，外防腐層應(yīng)保持完好；采用陰極保護時，陰極保護不應(yīng)間斷。以上規(guī)范要求均為強制性條款，因此對于絕大部分的城市燃氣管道均應(yīng)采用外防腐層和陰極保護相結(jié)合的防腐措施，對于以上條文未要求采取陰極保護的管道，從長遠看也應(yīng)設(shè)置陰極保護系統(tǒng)。2.埋地燃氣鋼管腐蝕控制技術(shù)措施2.1 外涂層防腐措施（1）外涂層方法防腐可減少或阻斷腐蝕電流，進而減緩腐蝕的發(fā)生。目前，埋地燃氣鋼管常用的外防腐涂層主要有環(huán)氧

4、煤瀝青、擠壓聚乙烯（二層/三層pe）、熔結(jié)環(huán)氧粉末、聚乙烯膠粘帶、石油瀝青、煤焦油瓷漆等6種。（2）埋地燃氣管道防腐層根據(jù)國家現(xiàn)行標(biāo)準和行業(yè)要求，其應(yīng)符合下列基本要求：絕緣電阻不應(yīng)小于10000·m2；與管道應(yīng)有良好的粘接性、耐水性和汽滲透性；應(yīng)具有規(guī)定的抗沖擊強度，良好的抗彎曲性能和耐磨性能及規(guī)定的壓痕硬度等機械性能；具有足夠的抗陰極剝離能力，良好的耐化學(xué)介質(zhì)性能和耐環(huán)境老化性能，且易于修復(fù)，工作溫度應(yīng)為-3070；在涂覆過程中不應(yīng)危害人體健康，不應(yīng)污染環(huán)境。（3）選擇防腐層應(yīng)考慮下列因素：土壤環(huán)境和地形地貌；管道運行工況；管道系統(tǒng)預(yù)期工作壽命；管道施工環(huán)境和施工條件；現(xiàn)場補口條件

5、；防腐層及其與陰極保護相配合的經(jīng)濟合理性。對于高壓管道、次高壓管道、穿越河流管道、穿越公路管道、穿越鐵路管道、有雜散電流干擾及細菌腐蝕性較強的管道以及其他需要特殊防護的管道，應(yīng)采用加強級或選擇更安全的防腐層結(jié)構(gòu)。（4）為保證防腐層涂覆質(zhì)量，防腐層涂覆宜在工廠進行。防腐層涂覆前必須對管道表面進行預(yù)處理，處理效果應(yīng)符合標(biāo)準要求。防腐層涂覆必須保證完整性、連續(xù)性及與管道的牢固粘接。防腐層涂覆質(zhì)量應(yīng)符合相應(yīng)的標(biāo)準要求。防腐后的管道儲存搬運應(yīng)嚴格按照操作要求，防止防腐層的破壞。管道敷設(shè)時要保證回填土質(zhì)符合要求，回填后應(yīng)對防腐層進行全線檢測。2.2 陰極保護措施2.2.1 強制電流法強制電流法是通過外部的

6、直流電源向被保護金屬管道通以陰極電流，使之陰極極化，從而實現(xiàn)保護的一種方法（見圖1）。一般情況下，1個陰極保護站的保護半徑為1520km，2個保護站之間的保護距離為4060km.保護電位和保護半徑的確定，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗、實驗測定和理論計算等3個方面綜合考慮。圖1 強制電流法原理圖強制電流陰極保護的保護長度可按下列公式計算：式中：l為單側(cè)保護長度，m；vl為最大保護電位與最小保護電位之差，v；d為管道外徑m；js為保護電流密度，a/m2；r為單位長度管道縱向電阻，/m；d為管道外徑，mm；t為鋼管電阻率，·mm2·m-1；為管道壁厚，mm.強制電流陰極保護系統(tǒng)的保護電流可按下

7、式計算：i0=d·js·l式中i0為單側(cè)保護電流，a.保護電流密度js根據(jù)覆蓋層電阻選取，見表1。表1 保護電流密度的取值根據(jù)經(jīng)驗，一般最小保護電流密度選取如下：新建瀝青玻璃布防腐管道所需js約0.1ma/m2，新建三層pe管道所需js約0.001ma/m2，舊管道的js取0.3ma/m2.2.2.2 犧牲陽極法犧牲陽極法是由一種比被保護金屬電位更低的金屬或合金與被保護的金屬連接，在電解液（土壤）中，犧牲陽極因較活潑而優(yōu)先溶解，釋放出電流供被保護金屬陰極極化，進而實現(xiàn)保護。犧牲陽極種類主要根據(jù)土壤電阻率及被保護管道防腐絕緣層的狀況而定。根據(jù)勘測出來的土壤電阻率，可以采用鋅陽

8、極或鎂陽極。一般<5·m時，選用鋅陽極；5·m100·m時，選用鎂陽極；>100·m時，選用帶狀鎂陽極；在土壤潮濕的情況下，鋅陽極使用范圍可擴大到30·m.確定保護管道長度所需犧牲陽極的質(zhì)量按下列公式計算：w=6880l·d2·ia·t/（q··1）式中：q為理論發(fā)生電量，a·h·kg-1；為電流效率；1為陽極利用率；t為陽極預(yù)計使用壽命，a；ia為最小保護電流密度，a；l為所需保護的管道長度，m.2.2.3 強制電流法和犧牲陽極法比較強制電流法不消耗有色金屬，提

9、供較大的保護電流，易于監(jiān)測和控制，但需要直流電源，經(jīng)常需要對保護系統(tǒng)進行檢查和管理。由于電流流過的范圍寬，對周圍其他金屬設(shè)備產(chǎn)生雜散電流腐蝕，在城市燃氣管道的腐蝕控制技術(shù)中很少用。但由于其保護范圍大、適用性強、使用壽命較長等優(yōu)點，在一次性建設(shè)規(guī)模大、地質(zhì)環(huán)境和地下設(shè)施相對簡單的長輸管線建設(shè)中被普遍采用。3.管道腐蝕控制系統(tǒng)的確定埋地燃氣管道腐蝕控制涉及很多方面，不僅需要考慮管道敷設(shè)地域土壤的性質(zhì)及附近狀況，也要考慮技術(shù)經(jīng)濟和環(huán)境保護等因素。3.1 土壤環(huán)境因素有效的對埋地燃氣鋼管進行防腐，首先應(yīng)對土壤腐蝕性進行調(diào)查，因為土壤腐蝕性調(diào)查結(jié)論直接關(guān)系管道防腐材料和等級的確定，陰極最大保護半徑、陽極

10、材料的選取。檢測的主要內(nèi)容包括土壤雜散電流、土壤電阻率、自然腐蝕電位、氧化還原電位、土質(zhì)類型分析、土壤的酸堿度（ph值）、含水量、含鹽量（so42-、cl-）等。應(yīng)根據(jù)土壤腐蝕性選擇相應(yīng)級別的防腐等級。另外，還要考慮管道在土壤中的腐蝕速率、管道相鄰的金屬構(gòu)筑物及其與管道的相互影響，對管道產(chǎn)生干擾的雜散電流源及其影響程度等。3.2 技術(shù)經(jīng)濟因素應(yīng)從管道輸送介質(zhì)的性能及運行工況、管道的預(yù)期工作壽命及維護費用、管道腐蝕泄漏導(dǎo)致的間接費用和用于管道腐蝕控制的費用幾個方面做技術(shù)經(jīng)濟分析比較，選取最優(yōu)方案。3.3 環(huán)境保護因素該因素包括管道腐蝕控制系統(tǒng)對人體健康和環(huán)境的影響、管道埋設(shè)的地理位置、交通狀況和人口密度、管道控制系統(tǒng)對土壤環(huán)境的影響等。以上應(yīng)根據(jù)各地區(qū)情況區(qū)別考慮，由于防腐措施對環(huán)境影響十分有限，當(dāng)?shù)責(zé)o特殊要求的一般不予。4.結(jié)束語綜上所述，城鎮(zhèn)燃氣埋地鋼管的腐蝕控制對于整個城鎮(zhèn)的燃氣管道的安全尤為重要，所以有必要做好城鎮(zhèn)燃氣埋地鋼管的腐蝕控制工作。在城鎮(zhèn)燃氣埋地鋼管腐蝕控制的過程中，應(yīng)大力