李东伟
中交煤气热力研究设计院有限公司新疆分公司
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摘 要:钢制埋地管道在石油、天然气等液体和气体介质的输送中得到广泛使用，目前，我国现有油气管线总长度已超过10万km,但是，钢制埋地管道在其使用过程中受其敷设环境等条件的影响容易发生腐蚀。管道腐蚀现象的描述腐蚀可以理解为材料在其所处的环境中发生的一种化学反应，该反应会造成管道材料的流失并导致管线部件甚至整个管线系统失效。在管线系统中，腐蚀的定义是：基于特定的管线环境，在管线系统所有的金属和非金属材料中发生的化学反应、电化学反应和微生物的侵蚀，该反应可以导致管线结构和其他材料的损坏和流失。除了腐蚀作用对材料的直接破坏外，由腐蚀产物所引起的管道损坏也可视为腐蚀破坏。管道腐蚀是否会扩散，扩散范围有多大主要取决于腐蚀介质的侵蚀力以及现有管道材料的耐腐蚀性能。温度、腐蚀介质的浓度以及应力状况都会影响管道腐蚀的程度。因此，加强钢制管道的防腐蚀防护，变得非常的重要。
关键词：钢制管道；腐蚀；防腐蚀；
引 言:
钢制管道在地下深埋的过程中受到了相关环境的影响出现了腐蚀的现象，从而造成了管道的腐蚀，为了有效避免钢制管道出现腐蚀的情况，应当从以下几个方面去分析腐蚀的原因：
1.化学腐蚀：是指金属和非电解质直接发生纯化学作用而引起的金属损耗，如金属的高温氧化；
2.电化学腐蚀：是指金属和电解质发生电化学作用而引起的金属损耗。如金属在水中，土壤中的腐蚀。电化学腐蚀是最为普遍的腐蚀现象；
3.大气腐蚀： 金属在大气自然环境条件下的腐蚀通称为大气腐蚀。大气腐蚀在金属腐蚀中是数量最多、覆盖面最广、破坏性最大的一种腐蚀。这是因为金属暴露在大气环境介质中的机会比在其他介质中的机会多。在户外有众多的高大金属钢架、桥梁、汽车、轮船及各种金属建筑设施，无时无处不受到大气的侵蚀；
4.海水腐蚀：海水腐蚀是指金属构筑物在海水中的腐蚀。海水是含有3%?3.5%气化钠（NaCl)及多种盐类的电解质溶液，还含有各种悬浮生物及溶解气体，其腐蚀性较强。在海水的含盐量增大、氧溶解量增高、温度升高、流速加大的情况下,海水的腐蚀速度增大。不同的海洋生物也会增大或减缓金属的腐蚀速率。海水的腐蚀速率一般要比土壤腐蚀，大气腐蚀大得多；
5.土壤腐蚀：土壤腐蚀是金属在土壤中所发生的腐蚀。土壤是具有毛细管多孔性的特殊固体电解质。土壤腐蚀的阴极过程主要是氧去极化作用，由于氧要透过固体的微孔电解质到达阴极，过程比较复杂，进行得较慢，且土壤的结构和湿度对氧的流动有很大的影响。
为了有效的避免钢制管道出现腐蚀的情况，通常情况下都会采取涂刷覆盖层或者阴极保护的措施将钢制管道以及周围的环境隔绝开，以此来起到防腐蚀的作用。下面将依次介绍各种类型的防腐材料及保护方法，并总结和归纳各自的优缺点，结合日常设计进行归纳总结。
1管壁外防腐
1.1.1防腐材料的类型
为减少电化学腐蚀对埋地钢制管道外壁的腐蚀，通常采用外涂层方法减少或阻断腐蚀电流，进而减缓腐蚀的发生。目前，用于埋地钢制管道的外防腐层主要有：聚乙烯胶黏带、挤压聚乙烯（二层/三层PE）、环氧煤沥青、石油沥青、熔接环氧粉末、煤焦油瓷器（树脂）等六种。而对于管道的防腐层的选择主要性能应符合下列规定：1，应有良好的电绝缘能力；2，应有足够的抗阴极剥离能力；3，与管道应有良好的粘结性；4，应有良好的耐水，汽渗透性,5，应具有良好的机械性能,6，良好的耐化学介质性能；7，应有良好的耐环境老化性能；8，应易于修复；9，工作温度为-30°～70°。作为防腐层应根据下列因素选择：1，土壤环境和地形地貌；2，管道运行工况；3，管道系统设计使用年限；4，管道施工环境和施工条件；5，现场补口、补伤条件；6，防腐层及其阴极保护相配合的经济合理性；7，防腐层涂覆过程中不应危害人体健康和污染环境。8，防腐层的材料和施工工艺不应对母材的性能产生不利的影响。
1.1.2聚乙烯胶黏带
聚乙烯胶黏带防腐层可采用由底漆、内带和外带组成的复合防腐层结构，外带不应该单独使用。也可采用由底漆和厚胶型胶黏带组成的防腐层结构。适用于运行温度为-5°～70℃钢制管道聚烯烃粘带防腐层的设计、施工和检验。聚乙烯胶黏带具有极好的耐水性及抗氧化性能、吸湿率低、绝缘性好、抗阴极剥离、耐冲击、耐温范围广，使用性能稳定、埋地不透水、耐磨、耐腐蚀、耐酸碱性高、无毒性、耐机械及热稳定新高、寿命长，从成本与使用年限综合分析，比较经济。
1.1.2挤压聚乙烯（二层/三层PE）
挤压聚乙烯防腐层分二层结构和三层结构两种。二层结构的底层为胶黏剂层，外层为聚乙烯层；三层 结构的底层通常为环氧粉末涂层，中间层为胶黏剂层，外层为聚乙烯层。DN500以上的管道不宜采用两层结构聚乙烯防腐层。挤压聚乙烯防腐层可分为最高设计温度不超过60°的常温型和最高设计温度不超过80°的高温型两类。由于有环氧粉末涂层的优异防腐蚀性能、良好的粘结性与抗阴极剥离新能以及聚烯烃优良的机械性能、绝缘性能及强抗渗透性和抗土壤应力的的优点，从而成为综合性能优异的涂层，广泛用于土壤环境比较苛刻的地带，但是三层涂层也有一些缺点，如施工工艺比较复杂，焊缝处易形成空鼓，补口操作造价高且复杂。
1.1.2石油沥青防腐层
石油沥青防腐层在实际的使用过程中通常与玻璃纤维布进行结合使用，该防腐层材料的使用成本低，技术相对比较成熟，在埋地管道的防腐施工中得到了广泛的应用，但是石油沥青防腐层的吸水率相对偏大，而且耐温性能较差，容易出现老化、滋生细菌。其适用于输送介质温度不超过80摄氏度的埋地钢质管道石油沥青外防腐层的设计、预制、施工及验收。石油沥青外防腐管道管道不宜敷设在水下或沼泽及芦苇地带。
1.1.3环氧煤沥青防腐层
环氧煤沥青防腐层主要是将环氧树脂、煤焦油沥青等适量的固化剂以及填料进行混合后形成了固化的双组分涂料，该防腐层实际的耐温性能比较好，在我国的石油行业以及供水管道施工中得到了比较广泛的应用，但是该防腐层也受到了环保施工的限制，使得其实际的使用范围受到了极大的限制。其适用于输送介质温度不超过80°C 的埋地钢制管道外壁环氧煤沥青防腐层的设计、施工及检验。环氧煤沥青防腐层分为普通级和加强级，加强级可在层间缠绕纤维增强材料进行增强，纤维增强材料可采用丙纶无纺布或玻璃布。
1.1.4煤焦油磁漆防腐层
将煤焦油在高温的状态下进行分馏就可以得到重质的馏分以及煤沥青，然后在其中加入适量的 煤粉和相关的填料后就能制成煤焦油磁漆产品。该防腐层与石油沥青防腐层相比较吸水率低、绝缘性能也比较好，而且其耐温性以及耐细菌性能都比较好，实际的使用寿命也比较长。但是煤焦油磁漆防腐层由于在施工熬制和浇涂的过程中容易溢出有害物质对环境的污染比较大，而且易低温发脆，热稳定性及抗土壤应力差，因此这也极大的制约着其实际的使用范围。
1.1.4熔接环氧粉末
熔接环氧粉末为热固性涂料，采用静电喷涂法附着在加热的钢管外表面，熔融固化，形成加固的防腐涂层。熔接环氧粉末由固体环氧树脂、固化剂、流平剂、颜料、填料等组成，经混合、预熔挤压、粉碎、筛分得到环氧粉末涂料。其使用于运行温度不超过80°C的输送各种油品、天然气、油气田生产用水的钢制管道熔接环氧粉末的设计、生产及检验。熔接环氧粉末具有良好的粘结性，完整性，抗阴极剥离性能，耐土壤应力，且不易腐蚀和磨损等优点，能适应大多数土壤环境。但由于对冲击较为敏感，防水性较差，若施工现场涂层遇到破坏，现场修补比较困难。
2常用的管道防腐措施
管道防腐的控制过程中，主要抓好腐蚀控制的设计、施工、运行管理三个关键环节。
2.1.1严格的设计标准
在进行整体设计时，应尽量考虑消除或减少腐蚀条件的出现，如管道焊接，焊条应采用电位更正的金属。负载应力或残余应力可能引起应力腐蚀时。应降低负载应力或消除残余应力。不同金属材料连接时，应尽量采用电位相近的金属。还应该提前对管道敷设的环境、土壤土质等数据资料进行收集整理。还要对当前和将来产生腐蚀的管道数据进行收集，并根据这些数据进行分析和总结，将现场实际与设计结合起来，这样才能提前做好钢制管道防腐的保护。
2.1.2严格的现场施工和质量管理
在施工现场和过程中，一定要严格的按照施工要求进行施工，并做好现场的施工质量管理，要在施工验收阶段严格按照验收标准执行，还要加强现场的施工监理工作，也应该雇用取得相关资质的施工人员。严格执行电火花检测，发现问题及时整改和修复，从而能够提高埋地管道的防腐能力，增加燃气管道的使用寿命。
2.1.3加强日常检测和管理维护
任何埋地管道都应进行日常的管理和维护，并应进行检测，提前发现隐患。运用专业的维护人员进行有效管理和维护，可以提高管道的使用年限，提高企业经济效益，为人民群众的生活带来便利。
2总结
通过对以上几种防腐材料的对比，各有各的优势，也各有各的短板，用户在选择时应考虑实际情况，具体问题具体分析，选择合适的防腐材料，以确保防腐工作的重要性。结合本人在城镇设计中的经验以及当前主流设计：挤压聚乙烯（二层/三层PE）具有优异的防腐蚀性能、良好的粘结性与抗阴极剥离性能以及聚烯烃优良的机械性能、绝缘性能及强抗渗透性和抗土壤应力的的优点，广泛用于土壤环境比较苛刻的地带，在实际使用过程中得到了良好的应用。
参考文献
[1]严铭卿.燃气工程设计手册.中国建筑工业出版社,2009年6月．
[2]葛海涛. 埋地钢制管道外防腐层的选择及应用探讨.2019.06月