埋地钢制燃气管道腐蚀原因和防腐措施技术

杜　津,李　杰（镇江华润燃气有限公司,江苏　镇江　212004）

埋地钢制燃气管道腐蚀原因和防腐措施技术

杜津,李杰
（镇江华润燃气有限公司,江苏镇江212004）

摘要：钢制管道是目前城市埋地燃气管道所用的主要材料之一。随着城市的发展和城市人们生产生活的需求，对燃气能源的需求量也在增大。虽然钢制燃气管道的优点众多，但因其埋于地下长期受到地下环境的影响，且钢制管道的防腐能力较弱，久而久之，极易产生相关安全事故并造成经济损失和资源的浪费。针对这种情况，当前亟需解决的就是了解导致埋地钢制燃气管道腐蚀的原因和制定相应的解决措施，以便保障燃气资源的安全。本篇文章就主要针对这两个方面的问题进行探讨，以便在后期更好地做好埋地钢制燃气管道的防腐工作，进而保障燃气资源的安全。

关键词：埋地管道；腐蚀原因；防腐措施

0　引言

随着我国城市化进程的加快，城市的规模也越来越大，城市燃气的供应量也越来越多。为了保障城市的正常运转和人们的正常生活，燃气管道的建设已成为重中之重。由于城市规划和节省空间的需要，城市燃气管道通常需要埋于地下以节省地上空间，但是相关的问题也会随之而来。[1]由于目前我国的埋地钢制燃气管道，在复杂的地下工作环境下，受到多方面的因素腐蚀，如土壤腐蚀、细菌腐蚀和杂散电流腐蚀等，从而导致管道穿孔，跑、冒事故时有发生，因此加强钢质管道防腐防护、延长其使用寿命是急待解决的问题。

1　埋地钢制燃气管道腐蚀原因

钢管的腐蚀是在周围介质作用下，由于化学变化或者物理作用而产生的破坏或变质，它是导致材料失效和破坏的主要原因之一。要想彻底解决钢制燃气管道的腐蚀问题，就必须要先弄清楚是什么原因导致了埋地钢制燃气管道的腐蚀，进而对症下药，从根本上解决埋地钢制燃气管道的腐蚀问题。究其原因，导致其腐蚀的原因主要有以下四种：

1.1微电池腐蚀

阳极和阴极相距非常近，甚至仅为几毫米乃至几微米，而由此组成的微电池作用所引起的管道腐蚀，我们称之为微电池腐蚀。钢制管道不均匀的微观金相结构使得其阴阳极之间构成了微电池的作用，并导致了腐蚀作用的产生。在腐蚀过程中，由于微电池中产生的阴阳极距离非常近，所以腐蚀作用的速度不依赖于土壤电阻率，而是由其微阳极和微阴极的电极过程直接决定。一般情况下，这样发生的腐蚀会显得比较均匀，就是我们通常所说的“均匀腐蚀”。相对来说，微电池腐蚀的程度较小，在敷设管道的过程中对钢制管道的管壁进行适量的加厚就能够很好地解决问题。

1.2宏电池腐蚀

宏电池腐蚀发生在埋设于地下的长距离的金属管材及构件上，它能产生比较可观的腐蚀电流。宏电池腐蚀主要是由于钢制燃气管道周边的环境不一样，周围的物理和化学的各项参数在不断的变化，从而导致钢制管道的两端形成了较大的电位差，进而发生宏电池的作用，使钢制管道会生成阳极区局部麻坑，从而引发腐蚀。但是，电极过程不是影响腐蚀速度的唯一因素，除此之外，土壤的电阻率也是主要原因之一。[2]而电阻率取决于土壤结构性质，例如空隙度、渗透率、含水量、含氧量、离子含量和酸碱度。钢制管道腐蚀的速度和土壤的电阻率成反比，所以土壤的电阻率越大，其腐蚀的速度也就越慢，反之，则亦然。这种情况所导致的腐蚀往往是局部性的，但也是危险性较大的一种腐蚀，特别是钢制管道的穿孔泄漏。所以，这是防止燃气管道腐蚀的重点。

1.3杂散电流腐蚀

杂散电流是指在规定电路或者意图电路之外的途径流动的电流，杂散电流一般表现为直流电流、交流电流和大地中自然存在的地电流的三种形态。直流杂散电流腐蚀原理与电解腐蚀类似，同样是由于电解作用而导致电池阳极区的金属被腐蚀。它的主要来源有：用于直流电解的设备、电焊机、直流输电线路等。其中以直流电气化铁路最具代表性，同时也对埋地钢制燃气管道造成惊人的腐蚀危害。交流杂散电流是管道附近高压电力线产生的二次感应交流电叠加在管道腐蚀电化学电池产生的腐蚀，其腐蚀量较小，但集中腐蚀性强。它的主要来源有：交流电气铁路、交流输电线路及其他电气设施等。理论上，如果在埋地钢制燃气管道的周围存在外来的电流，就会将燃气管道变成回流电路，从而让管道的部分流出电流，产生局部性的腐蚀作用。

1.4微生物腐蚀

由于埋地钢制燃气管道埋于地下，地下环境通常阴冷潮湿，是微生物最佳的聚集场所。在一些缺氧的土壤坏境中生活的增强腐蚀细菌（如硫酸盐还原菌）参加了腐蚀过程，它们是通过参加电极反应将可溶硫酸盐转化为硫化氢，并与金属发生化学作用，从而产生腐蚀。虽然并非是微生物本身对金属的侵蚀作用，但是它生命活动的结果，依靠这个电化学过程，能够引起、促进或者加快腐蚀反应，从而间接的影响金属腐蚀的程度、严重性和过程。

2　埋地钢制燃气管道防腐措施

2.1绝缘层防腐措施

在进行钢制燃气管道敷设的时候，应该在燃气管道的周围包裹足够的绝缘层。绝缘层能够有效地把土壤和管道隔离开来，并加大两者之间的电阻，所以使得腐蚀电流减小，从而达到了防腐的目的。埋地钢制燃气管道的绝缘层可以使用多种材料，比如，石油沥青、环氧粉末，环氧煤沥青以及挤压聚乙烯、聚乙烯胶粘带等材料[4]。就目前来说，我国所采用的绝缘层材料最多最成熟的是环氧煤沥青。环氧煤沥青的优点在于造价相对较低，在一定的除锈条件下，其造价在各类防腐材料中都是最低的，而且应用广泛，可以用于钢管、储罐和各种钢质材料的防腐。但是也有一定的缺点，环氧煤沥青需要在常温的环境中才能实现固化，因此在使用时需要对防腐层进行必要的加热，特别是在冬季的时候，要利用较长时间进行加热工作，从而延长工期。同时，在固化的过程中会有可挥发性溶剂挥发到空气中，从而污染空气。

2.2电保护防腐措施

电保护的防腐措施是依照电化学的防腐原理进行操作的。在敷设钢制燃气管道时，将埋地的燃气管道变成阴极区，就能够很好的起到防腐作用。电保护防腐措施又分别有多种防腐方法。首先是外加电源防腐。这种防腐方式主要是由产生的阴极保护站的直流电源使金属管道相对四周的土壤环境产生负电位，从而达到防腐的目的。为了更好的发挥阴极保护站的作用，可以将保护站作为中心点，以此形成一个保护圈。这种防腐的优势在于能够通过对电流的控制来达到永久性的防腐，但是也会对其他地下管道造成较大影响。其次是牺牲阳极阴极防腐，这种防腐方式是将被保护金属与电位更负的金属连接起来，并使它们处于同一电解质中，该金属上的电子转移到被保护金属上，使整个被保护金属处于一个较负的相同的电位下。牺牲阳极阴极防腐最大的优点就是施工简单快捷，成本较低。但是需要经常更换电池，以严格控制阳极成份，同时一定要选择土壤电阻率低的阳极床位置，否则容易导致失效。

2.3防腐作业的规范化

如何做好城市埋地钢制燃气管道防腐是一项艰巨而耐心的工作，关系着城市燃气输配系统及民生的正常运作。因此，在进行埋地钢制燃气管道的建设时，工作人员应该具备良好的专业素质和认真负责的态度，要对钢制管道防腐这项工作细致而规范。[5]例如，在利用环氧煤沥青作为防腐材料时，其每一个工作步骤包括涂层原料、人员配备、工序安排及作业量的制定都必须要有严格的监管和管理，在施工过程中，尽量努力提高材料的防腐性能，最大程度地保障管道的防腐安全；再如，由于土壤局部不均匀性引起的腐蚀宏电池作用，是由于在土壤中往往存在大量的石块和垃圾等夹杂物，如果夹杂物的透气性比土壤本体的透气性差，则与夹杂物接触的金属就成为腐蚀宏电池的阳极，而与土壤本体接触的金属就成为阴极，导致金属腐蚀的加速产生。所以，在埋设地下钢制燃气管道时，要求回填土壤的密度要均匀，不带夹杂物。除此之外，要对当前和将来产生腐蚀的管道的数据进行收集，并根据这些数据进行埋地钢制气管道防腐工作的不断创新和改进，以保证埋地钢制燃气管道的安全。

3　结语

城市埋地钢制燃气管道所处的地下环境非常复杂，一旦发生腐蚀，极易造成燃气泄漏，将会给城市带来难以挽回的巨大危害和损失，从而对城市的建设和发展造成不利的影响。腐蚀作用不仅使金属本身受到损失，而且更严重的是由于金属结构遭到破坏，从而引起燃气管道系统停输、停产并造成巨额损失或泄漏事故，还会导致环境污染、生态破坏和燃烧、爆炸，对国家和人民的生命财产造成难以挽回的损失。所以，对埋地钢制燃气管道的腐蚀问题要给予足够的重视，并对城市燃气管道作定期的检查，发现问题要立即处理。在进行防腐工作的同时。对防腐原料以及管道埋设的土壤特点都要积极地进行考察和研究，大力确保城市埋地钢制燃气管道的安全。

参考文献：

[1]许俊城,宋新志,陈国华.城市埋地钢质燃气管道腐蚀原因及对策[J].理化检验(物理分册),2007(04):171-175.

[2]许俊城,袁金彪,陈国华,梁韬.城市埋地钢制燃气管网风险评估体系研究[J].中国特种设备安全,2007(03):46-53.

[3]单国忠,肖桂兰.论输油管道的腐蚀及其防护[J].大众科技,2005 (04):82-84.

[4]徐火力.城市埋地钢制燃气管道风险评价技术研究及应用[J].质量技术监督研究,2015(01):8-12.

[5]孟涛,程喜兵.城市埋地燃气钢管防腐措施研究[J].管道技术与设备,2013(01):38-40.