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燃气用钢制管道防腐问题的分析探讨

发表时间：2020/12/23 来源：《基层建设》2020年第24期作者：刘敏

[导读] 摘要：燃气钢制管道腐蚀，会对管道质量和使用寿命产生不利影响，这就决定了加强燃气钢制管道的防腐工作至关重要。

        深圳市市政设计研究院有限公司广东深圳 518307
        摘要：燃气钢制管道腐蚀，会对管道质量和使用寿命产生不利影响，这就决定了加强燃气钢制管道的防腐工作至关重要。鉴于此，本文主要围绕着燃气钢制管道相关防腐问题开展深入研究和探讨，便于今后能够高效化落实燃气钢制管道的防腐实践工作。
        关键词：燃气；钢制管道；防腐问题；
        前言：
        伴随城市配套设施逐步完善化，燃气钢制管道使用数量逐渐增加，管道的防腐问题也得到更多关注。对此，深入研究燃气钢制管道的腐蚀原因，提出有效性防腐对策，有着一定现实意义和价值。
        1、管道腐蚀原因
        设计燃气钢制管道期间，因燃气管道内外壁设计缺乏合理性，以至于燃气钢制管道极易有腐蚀现象产生。运输期间，燃气钢制管道会受化学物质侵蚀作用所影响，而有腐蚀现象产生，即便每次腐蚀情况并不是较为严重，但若长期下去，燃气钢制管道也必然会出现严重腐蚀现象，以至于燃气钢制管道上面会有凹凸小点形成，甚至燃气钢制管道会有穿孔情况出现。燃气钢制管道腐蚀按其性质分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
        化学腐蚀单纯由化学作用引起。钢质金属管道直接与周围介质如氧气、硫化氢、二氧化硫等接触发生化学作用，在金属管道表面产生相应的化合物。钢制燃气管道上所出现的化学腐蚀，经常会出现在管道内壁和外壁。因为管道输送的流体中，通常含有少量的二氧化碳、氧气、硫化氢及水等，因燃气钢制管道属于铁碳合金，在接触水分后会有化学反应产生。天然气内部所含化学物质有较强腐蚀性，必然会促使燃气钢制管道内壁有腐蚀现象产生。外壁的化学腐蚀依然存在，对于架空敷设的钢制管道，直接暴露在空气中，会被空气氧化，且大气内部所含的水蒸气极易在燃气钢制管道表面处凝结成有电解液这一作用的一种水膜，导致燃气钢制管道表面有化学腐蚀现象产生。在室外架空敷设的钢制管道，还可能会被雨淋，加速了管道外壁化学腐蚀的速率。对于埋地管道而言，管道外壁仍然会存在于有氧的环境中。
        电化学腐蚀是由于钢制金属管道与电解质溶液接触时，由于形成了原电池而引起的腐蚀。钢制燃气管道的电化学腐蚀，在管道的内壁和外壁均会产生。当燃气中含有水时，水在管道的内壁形成一层亲水膜，而燃气中所含的硫化氢、二氧化碳、氧气等溶于水便会形成电解质，形成了原电池腐蚀。对于埋地的钢制燃气管道，外壁电化学腐蚀比较严重，主要是土壤腐蚀。由于土壤各处物理化学性质不同、钢管本身晶格的缺陷、钢管表面粗糙度不同等原因，使一部分金属容易电离，而另一部分金属是不容易电离，在这两部分金属之间的电子有得有失，发生氧化还原反应，产生腐蚀电流。腐蚀电流从阴极流向阳极，然后从阳极流离管道，由土壤又回到阴极，形成回路，在作为电解质溶液的土壤中发生离子迁移，在阳极区带正电的的金属离子与土壤中带负电的阴离子发生电化学作用，使阳极区的金属离子不断电离而受到腐蚀，使钢管表面出现凹穴，以至穿孔，而阴极则保持完好。通常来说，埋设于土壤内部燃气钢制管道表面均会包裹防腐层，有着隔离管道与防腐蚀作用。但因防腐层伴随燃气钢制管道实际使用时间不断增加，逐渐有剥离、老化龟裂等现象出现，且施工期间也会有碰撞破坏情况出现，以至于土壤内部腐蚀介质会浸人到燃气钢制管道外壁，产生腐蚀问题，而对于这一腐蚀问题产生的原因，则主要集中于细菌腐蚀。在细菌腐蚀方面，氧化菌、铁细菌、硫酸盐的还原菌等，这些均属于燃气钢制管道最为常见的细菌腐蚀类别。尤其处于80%以上空气湿度条件下，腐蚀速度极快。燃气钢制管道实际使用期间，相比较内壁腐蚀，最为严重的则是外壁腐蚀，腐蚀问题极具复杂性。因外部环境复杂性突出，以至于会产生大量化学性质的腐蚀物，燃气钢制管道处于外部复杂地下环境当中，极易产生各种化学反应情况[1]。故而，设计燃气钢制管道外壁期间，务必要深入分析腐蚀产生主要原因，并采取最具针对性和有效性的防腐对策。
        2、防腐对策
        2.1 外壁防腐
        燃气钢制管道实际使用期间，最为严重的则是外壁腐蚀，外壁防腐期间最具有效性处理措施则是电保护与绝缘措施。在电保护措施方面：主要包含着排流保护和以牺牲阳极为基础下阳极保护。通过牺牲阳极实现阴极保护手段，主要是在等同电解质内，采用比被保护金属电极电位较负的金属材料和被保护金属相连，在电解质溶液中形成原电池，作为保护源。

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电位较负的金属成为阳极，因较活泼而优先溶解释放出电流供被保护金属阴极极化，进而实现保护，在输出电流过程中遭受破坏，故称为牺牲阳极。实操期间需保证燃气钢制管道材料内含金属，保护电流阴极期间，还可借助直流电流的融合，更好地保护燃气钢制管道，可在电流小需求量燃气钢制管道或已存在涂层燃气钢制管道外壁实施阴极保护；排流保护，可通过散杂电流保护燃气钢制管道，使管道上的杂散电流不经土壤而经过导线单向地流回电源负极，隔离燃气钢制管道与土壤，从而保护管道不受腐蚀，达到最佳防腐实施效果。连接保护管道和外加直流的电源负极，将另外辅助阳极直接接入至电源正极，在燃气钢制管道与辅助阳极之间建立起大电位差，方便实施电压与电流调节，且可更加有利于燃气钢制管道的外壁防腐[2]；在绝缘措施方面：绝缘防腐措施属于一种燃气钢制管道经济性防腐手段，主要是对燃气钢制管道周边设绝缘层，确保燃气钢制管道能够和土壤被隔开，让燃气钢制管道和土壤之间电阻变大，将腐蚀电流缩小，达到有效防腐效果，在具体实施期间，需要结合土壤性质合理选用绝缘层，所选用的绝缘层需具备较强化学的稳定性、防水性与绝缘性，以聚乙烯类防腐层、煤焦油的磁漆类防腐层、石油沥青最为常用。
        2.2 内壁防腐
        因燃气内含较多化学物质与杂质，会对燃气钢制管道的内部产生腐蚀性作用，故加强对于燃气钢制管道内壁防腐处理尤为重要，详细对策如下：一是，将燃气质量提升。在气源地，经地下所开采出天然气需经脱硫和脱水各项工艺，确保与我国各项标准相符合后，才可进入到燃气钢制管道内部，要求广大燃气单位能够进一步提升自身所用的生产作业技术，积极引入更多新设备和技术，将燃气科技含量增加，确保燃气质量能够得到提升，尽可能的减少或者避免燃气本身对燃气钢制管道所产生腐蚀作用；二是，燃气钢制管道内壁应添加好防腐层，也就是将环氧树脂喷涂至燃气钢制管道内壁处，借助环氧树脂加强对燃气钢制管道内壁腐蚀保护，将燃气钢制管道内壁腐蚀速度、每年清理管道次数、输气阻力等降低，确保燃气钢制管道实际使用寿命能够增加，保证燃气输送安全；三是，通过缓蚀剂的添加，将长输性燃气钢制管道内壁防腐工作做好。缓蚀剂，该项防腐措施具体操作主要是在燃气钢制管道所在输送介质内添加适当缓蚀剂，对于燃气钢制管道内壁起到减缓或抑制腐蚀的一种手段[3]。应用原理即为：缓蚀剂经物理或化学吸附作用至管道的内壁上面，促使燃气钢制管道表面性质与电荷状态发生改变，让燃气钢制管道表面能量状态更具稳定性，将腐蚀反应实际活化能增强，减缓腐蚀的速度；同时，被吸附缓蚀剂上面非极基团可处于燃气钢制管道表面有疏水性的保护膜形成，将和腐蚀反应相关物质和电荷转移，减缓腐蚀的速度。
        2.3 其余防腐对策
        一是，提升施工作业质量。为能够将埋地燃气钢制管道自身防腐能量提升，需将施工作业验收质量提升，施工验收环节务必要严格依据验收标准与要求实施，强化现场施工作业监理，确保防腐层可经电火花标准化检测，管道下沟前期与覆土后期均需做好严格的检查工作，若有问题出现，务必及时予以整理或修复；细致检查燃气钢制管道处防腐层各个部件质量，防止保护电流有对地泄露情况出现，确保埋地的燃气钢制管道自身具备较强防腐能力，让燃气钢制管道实际使用寿命能够增加；二是，重视日常管理与维护。强化对于埋地的燃气钢制管道日常管理与维护，属于燃气钢制管道一项防腐措施或者手段。需定期测试、管理、维护燃气钢制管道和防腐装置；同时，加强对在岗作业人员技术培训，确保他们自身的专业技能水平能够得到提升，更好地落实燃气钢制管道的日常管理及维护各项实践工作，尽可能地防止燃气钢制管道有腐蚀现象出现，保证燃气钢制管道整体的使用质量。
        3、结语
        综上所述，通过以上分析论述之后我们对于燃气钢制管道的腐蚀原因，均能够有了更加深入地认识及了解。同时，也提出若干腐蚀工作实施对策。那么，为了能够在今后更好地开展燃气钢制管道的腐蚀实践工作，便还需广大施工者们积极投身于实践探索当中，多积累相关的实践经验，不断提升自身专业化的技能水平，把握好燃气钢制管道的腐蚀原因，持续优化与完善有效性的防腐措施，以确保燃气钢制管道的防腐工作能够落实到位。
        参考文献：
        [1]陈运海. 天然气管道输送过程中管道防腐的研究及防腐方法[J]. 中国新技术新产品，2019，22（10）：814-815.
        [2]张博. 天然气长输管道的防腐措施[J]. 中国石油和化工标准与质量，2019，14（06）：104-105.
        [3]杨国芳. 浅析天然气管线防腐技术[J]. 石化技术，2019，28（07）：172-173.