龙门华润燃气有限公司
摘要：腐蚀是引起埋地管道破坏和失效的主要原因之一。天然气管道一般都是埋地敷设，长期受到各种腐蚀的侵害，经常发生腐蚀泄漏事故，造成了巨大的直接和间接经济损失。钢管是燃气管网中应用最多的材质。其主要优点是：强度高、韧性好、承载应力大，抗冲击性和严密性好，可塑性好，便于焊接和热加工，壁厚较薄、节省金属。但其耐腐蚀性较差，需要有妥善的防腐措施。
关键词：城市燃气；埋地钢管；防腐
一、前言
燃气管道大多为埋地敷设，一般中、低压管道采用耐腐蚀的铸铁管或塑料管，而对于输送流量大，压力、温度较高的燃气时，就必须使用强度更大的钢管。实践证明，埋地铸铁管道的平均使用寿命为60-70年，而钢管只有20-30年。可铸铁管、塑料管的加工、施工和使用受到很多因素的限制，所以，钢管普遍应用于长距离、大口径、高压输送燃气管道。埋地管道的腐蚀主要是土壤腐蚀，包括土壤中的盐、水、氧气等与钢管构成的电化学腐蚀、微生物侵蚀。由于城市地下电气设施、电缆较为密集，杂散电流的腐蚀也比较严重，穿过工厂附近的管线甚至还可能受到酸或碱介质的化学腐蚀。又由于输灰管道埋入地下，经受各种地质、地理条件和气候变化的影响，要求涂膜具有良好的耐湿热、耐水、耐盐水、抗微生物的作用。
二、钢管腐蚀类型
埋地金属管道的腐蚀形式分为均匀腐蚀和局部腐蚀两种，以局部腐蚀为主，其危害性也最大。钢管在土壤中的腐蚀过程主要是电化学溶解过程，由于形成了腐蚀电池从而导致管道的锈蚀穿孔。按腐蚀电池阳极区与阴极区间距的大小，又可将钢管的腐蚀形态分为微电池腐蚀和宏电池腐蚀两大类。
微电池腐蚀，是指由相距仅为几毫米甚至几微米的阳极和阴极所组成的微电池作用所引起的管道腐蚀,其外形特征十分均匀，故又称均匀腐蚀。由于微阳极与微阴极相距非常近，故微电池腐蚀的速度不依赖于土壤电阻率，仅决定于微阳极和微阴极的电极过程。微电池腐蚀对埋地钢管的危害性较小。
宏电池腐蚀的成因，则是因为管线所处的周围环境不同，管线周围物理化学参数变化较大，导致管段两端存在明显的电位差异，形成宏电池作用而引起的管道腐蚀。宏电池腐蚀造成的腐蚀形态是在阳极区生成局部麻坑、是形成管线腐蚀穿孔泄漏的主要原因。影响宏电池腐蚀速度的因素除了电极过程之外，还有土壤的电阻率。土壤电阻率越大，宏电池腐蚀的速度越慢。由于宏电池腐蚀造成的是局部腐蚀，其结果往往是管道穿孔，所以其危害性最大，是钢管防腐的重点。
综上所述，埋地管道在土壤中主要遭受电化学腐蚀，该腐蚀分为阳极过程、阴极过程、电流流动3个过程，相互独立又彼此联系，其中一个过程受阻，另两个过程也受阻，腐蚀电池就会停止和减慢。这给采取防腐对策提供了理论依据。
三、防腐方法
1.绝缘层防腐法：
主要采用石油沥青，环氧煤沥青，聚乙烯热塑涂层等防腐绝缘材料。其主要原理就是使金属管道外加涂层，避免金属管道与土壤中的电解质和细菌以及杂散电流的接触，从而不受腐蚀。石油沥青涂层防腐分为三个等级：普通等级：沥青底漆———沥青———玻璃布———沥青———玻璃布———沥青———外保护层；（每层沥青厚度不小于1.5mm，总厚度不小于4.0mm。）加强级防腐为：沥青底漆———沥青———玻璃布———沥青———玻璃布———沥青———玻璃布———沥青———外保护层；特加强级防腐为：沥青底漆———沥青———玻璃布———沥青———玻璃———沥青———玻璃布———沥青———玻璃布———沥青———外保护层。此方法工艺复杂，涂膜强度差，劳动强度大，严寒地区不宜施工，质量不稳定。所以，我国现阶断一般采用环氧煤沥青涂层的绝缘层防腐法，它也分为三个等级：普通级：底漆———面漆———玻璃布———两层面漆；加强级：底漆———面漆———玻璃布———面漆———玻璃布———两层面漆；特加强级：底漆———面漆———玻璃布———面漆———玻璃布———面漆———玻璃布———两层面漆。而聚乙烯热塑涂层由于加工成本高，工艺复杂等条件限制极少为大口径、长距离燃气管道所采用。
2.电保护防腐法
电保护法分为外加电源保护法（阴极保护）、牺牲阳极保护法和排流保护法。
通过外加直流电源，可以使钢管相对于外部环境形成负电位、从而达到阴极保护的效果，消除形成微电池腐蚀和宏电池腐蚀的阴阳极电位差，从根本上阻止阴阳极过程的进行。但在城市燃气系统中，燃气管道周围往往伴有电力通讯管线和供水、供热管网。如果采用阴极保护法，外加直流电源会对电力通讯管线和供水、供热管网造成很大影响。从而出现自身受益、它家受害的局面。而采用比钢管还原性较强的金属作为保护极与钢管相连构成原电池，还原性较强的金属将作为负极发生氧化反应而消耗，被保护的钢管作为正极就可以避免被腐蚀的牺牲阳极保护法则不会出现此类情况。因此，我公司采用的就是牺牲阳极保护法，在城市燃气的输气干管采用防腐涂层与牺牲阳极相结合的防腐方法，进一步提高了防腐效果。对于其它压力较低的非主干管道，则一般直接采用防腐涂层法。
在牺牲阳极保护法应用中，一般采用镁合金作为牺牲阳极对管道进行保护。由于阴极保护系统通过牺牲阳极镁合金，能对钢管提供足够量的电子，使钢管界面呈负电性和达到足够负的电极电位，从而抑阻氧化反应；此时还原反应所需电子完全从牺牲阳极镁合金获得。由此实现了阴极保护，停止了金属的腐蚀过程。由于在输出电流过程中牺牲阳极镁合金会逐步被消耗，因此镁合金牺牲阳极的设计使用年限需要与管道的使用年限相一致，从而确保牺牲阳极保护的效果和持久性，减少日后的维护强度和成本。但需要注意的是，在土壤电阻率过高和钢管穿越水域、沼泽等特殊地域时，就不适宜采用牺牲阳极保护法对钢管进行防腐保护。
3.外加电源阴极保护法
利用直流电源，负极与被保护金属管道连接，使其对土壤造成负电位，成为阴极；正极与废钢材、石墨、高硅铁等接地阳极连接。电流从正极通过导线流入接地阳极，再经过土壤流入被保护金属管道，再由管道经导线流回负极。整个金属管道成为阴极，与接地阳极构成腐蚀电池，接地阳极不断失去电子受到腐蚀，而金属管道则受到保护。使金属管道得到保护的最低电位称为最小保护电位，反之为最大保护电位。电位过小则起不到保护作用，当电位过高时，会使管道防腐层剥离，因此必须把保护电位控制到一定安全范围内。工程上一般以硫酸铜为参比电极，把电位控制在-0.8V～-1.2V之间。由于各种条件制约，目前，一台外加电源阴极保护设备一般能有30KM～40KM的保护半径。
四、结语
钢管是在城市燃气管网中应用最广的管材，在整个燃气领域钢管发挥着不可替代的重要作用。做好管道的腐蚀与防护是保护和延长管道使用寿命的最有效措施。加强管道巡检；做好防护设备的检查维护和保养，严格遵守操作规程，保证设备的正常运行，最大限度延长管道和设备的使用寿命，有效保证国家财产和人民群众的生命安全。
参考文献:
1.城市埋地燃气钢管防腐措施研究_孟涛
2.城市燃气埋地钢管防腐方法_王彦勇
3.城市燃气埋地钢管防腐系统完整性检测_储强
4.埋地钢管腐蚀及防腐_李俊霞
5.埋地燃气钢管的腐蚀与防腐_张洪刚
6.浅析埋地燃气钢管防腐_孔祥瑜