探讨关于城市燃气管道的防腐设计

张昂

【摘要】天然气是城市发展中非常重要的资源，其关系到企业的发展、人们的生活，天然气大多埋设于地下，会发生化学腐蚀现象，对于燃气安全造成一定的影响。为了提升天然气施工的安全性和社会发展经济效益，需要对城市的燃气管道进行科学的设计，提升其防腐性能，从而保证天然气的运输安全。本文对城市燃气管道的防腐设计问题进行了探讨。

【关键词】燃气管道；防腐设计；探讨

城市燃气是现代化城市的一种主要能源，是必不可少的技术设施之一。城市化进程的不断加快速，增加了地下燃气管道埋设的数量，很多管道直接与土壤或是地下水相接触，会发生腐蚀现象，严重地影响了管道的使用寿命和安全性。。根据《城镇燃气设计规范》GB50028-93的规定，高压和中压A燃气管道应采用钢管，埋于地下的钢管与作为电解质的土壤或水相接处便产生电化学腐蚀。因此燃气钢管的防腐是燃气管道设计中极为重要的内容，必须引起高度重视。

一、燃气管道的腐蚀类型

燃气管道腐蚀属于世界范围的难题，从现阶段出现的腐蚀类型上看，主要分为外壁腐蚀和内壁腐蚀两种。

（一）外壁腐蚀

外壁腐蚀通常发生在埋设于地下的管道，地下管道环境复杂，容易出现电化学腐蚀或是化学腐蚀。化学腐蚀会使得管道壁变薄，对于燃气运输的影响相对较小；电化学的腐蚀会导致管道壁出现凹凸不平的现象，从而出现天然气的穿孔，引发燃气泄漏，导致安全事故的发生。图一为管道外壁接触土壤后发生腐蚀现象：

图一：管道外壁腐蚀

（二）内壁腐蚀

内壁腐蚀主要发生在燃气的运输过程中，天然气中会携带着一些水分，在内壁上形成亲水膜，从而发生电化学腐蚀；天然气中含有二氧化碳、氧、硫化氢等化学物质，会对管道内壁造成腐蚀。当这些物质与管道中的金属接触时，会发生化学反应，形成化学原电池对内壁进行持续的腐蚀；此外，天然气本身也含有对金属内壁造成腐蚀的化学物质，会加重腐蚀程度。

二、燃气管道腐蚀的原因

管道在埋设过程中，周围环境会留有一些石块，管道外壁会被这些石块擦破，在管道回填的过程中没有及时地清除废弃石料，使得胶带破损之处容易发生腐蚀穿孔；管道底漆的质量由于厂家或是品种不同出现差异，施工环境、天气、操作技术等都会影响管道底漆的质量；在管道铺设过程中，对于法兰、焊口、三通等安装不符合国家标准，管道表面留有浮绣使得底漆与管道壁粘接力不够，阴雨季节中浮绣的出现都会使得部分管道壁没有刷到管道壁，从而在壁表层出现腐蚀现象；防腐材料的使用问题，基带材料硬度高，胶层由于较薄会出现卷边，当接触到地下水时，水分会渗入管道表面造成腐蚀；此外，缺少严格的防腐检验和规范，缺少燃气管道的维护和管理等，也是导致城市燃气管道出现腐蚀的原因。

三、城市燃气管道的防腐设计

（一）设置防腐绝缘层

通过在管道外壁上涂刷绝缘隔离物质，使管道的外壁与土壤处于隔绝状态，避免管道与土壤的直接接触，能够有效地避免管道外壁出现腐蚀现象，比如在管道外壁涂抹玻璃布、沥青等。比较完善的隔离层除了对土壤进行隔离，还需要有较好的隔水性和电绝缘性，进而防止土壤中的电解质渗入到管道外壁上，从而阻断电化学的腐蚀。管道绝缘层需要满足以下几点要求：能够保持管道黏粘处完整，有着良好的化学稳定性和防水性，绝缘材料要具有高抗腐蚀性，方便在施工中使用等。

例如：某城市在进行地下管道绝缘层设计时，采用了焦油沥青绝缘、聚氯乙烯包扎带或是沥青绝缘层，还在管道壁上涂刷了带有碳物质的防腐材料，这是因为碳具有很好的化学稳定性，很少出现化学反应。

（二）排流设计

排流保护指的是利用地下散杂的电流将管道与土壤分离，避免直接接触进而阻断腐蚀，其原因在于管道排流出的电流与铁路钢轨或是变电站阴极相同，在电流不经过土壤的前提条件下，通过引流的方式来保护燃气管道。

（三）涂层保护设计

涂层保护在城市燃气管道运输、石油钻采和较长运输线上都有着广泛的运用，按照喷涂的部位可以分为外涂层和内涂层。一般在燃气管道中多采用内涂层保护，目的是为了减少输差。内涂层有以下性能要求：光滑、耐磨、强度大，能够承受一定程度的磨损、附着力好，可以保证天然气运输、管道清理过程中不脱落、耐热等。

例如：某城市在燃气管道涂层保护操作中，采用先内层、后外层的保护方法，鉴于外层的温度需要在200℃以上，选择此方法确保了涂层能够承受短时间的高温。

（四）电极保护设计

电极保护设计分为电源阴极保护法和牺牲阳极保护法，其原理是采用电化学方式来防止管道的腐蚀。电源阴极保护是在管道中通过直流电流，在管道表面发生电极化，进而消除电极的电位差，将腐蚀的电流消除到最低，达到保护管道的目的。牺牲阳极保护是将负数电位金属与管道相连接，安置在同一个电解质中，将负电位金属上的电子转移到管道上，使得燃气管道处于低电位的环境中。

四、解决城市燃气管道腐蚀设计问题有效措施

1、解决城市燃气管道腐蚀设计中内壁防腐问题措施

对于城市燃气管道内壁防腐问题的解决，要把需要输送的燃气质量放在首位。因为燃气本身就有很多导致内壁腐蚀的化学物质，加和管道内壁的接触加速管道的腐蚀速度。为了防止燃气管道不被腐蚀，燃气管道的设计应该严格按照国家规定要求做，提高燃气质量，延长燃气管道使用寿命，确保燃气管道正常工作。除此之外，二道环氧树脂也可以涂在燃气管道的内部，可以降低燃气对管道腐蚀。

2、解决城市燃气管道腐蚀设计中外壁问题防腐措施

城鎮燃气道管在防腐蚀方面不断设计出针对管道壁面防止要活性物质也是Mo-Co，但所采用的是高分散的催化体系，适合SCANfining 脱硫工艺。这类催化剂的金属含量相对来说非常低，在反应过程中不会影响到加氢脱硫反应的活性中心，在实际的加氢脱硫处理过程中，可以既实现深度脱硫，又保留原有的辛烷值。经调查研究发现，采用RT-225催化剂，可以让硫含量在500μg/g以下的汽油，实现97%左右的脱硫率，并且辛烷值的降低值保持在1. 2左右。而对于硫含量在1200μg/g左右的汽油，RT-225催化剂所能起到的脱硫效率相对来说要低一些，通常脱硫率可以达到80%以上，并且研究法辛烷值的降低不会超过1. 5个单位。

总体来说，目前已将单纯的选择性加氢脱硫技术转变为加氢脱硫-辛烷值恢复技术，将对辛烷值的控制考虑到汽油的生产之中，让辛烷值恢复催化剂能够发挥更大的作用，从而让汽油的质量得到很大程度上的提升。

结语：

城市燃气管道的腐蚀现象已经成为影响天然气运输的重要因素，城市化进程的加快使得燃气管道的数量增加，城市燃气管道的设计，除满足国家现行的规程、 规范外，还应该考虑施工及检修的需要，合理选用防腐绝缘材料，合理确定牺牲阳极之间的间距，不仅具有较好的经济效益，和社会效益，另外也需要对燃气管道进行防腐设计，保证城市燃气管道的运输安全，进而获取更高的社会发展价值。

参考文献：

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