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燃氣管道的防腐和陰極保護的應(yīng)用
埋地鋼管的陰極保護是指通過電化學(xué)方式使管道陰極極化，使埋地鋼管免遭土壤、水分的腐蝕。即用埋地鋼管與外加的輔助陽極電性連接，用犧牲陽極材料的腐蝕來代替被保護管道的腐蝕，從而延長管道的使用壽命。西安市東郊某路段天然氣管道，于 2016年建設(shè)，管道在建設(shè)施工時未安裝陰極保護系統(tǒng)。2023 年 2 月，該管線發(fā)現(xiàn)腐蝕穿孔泄漏，修補后加裝了兩組犧牲陽極體對管道實施了一定的陰極保護。但是，在后期運行中發(fā)現(xiàn)陰極保護電位不能達到要求，管道防腐層已出現(xiàn)了破損且管壁也有腐蝕現(xiàn)象。為了消除安全隱患，防止出現(xiàn)腐蝕泄漏，對此種情況進行深入分析，追加犧牲陽極對其進行陰極保護。
一、管道腐蝕的類型
管道腐蝕是個世界性的難題，存在化學(xué)和電化學(xué)的原因，在城市管道防腐設(shè)計中容易出現(xiàn)內(nèi)壁腐蝕問題和外壁腐蝕問題。
(一)、內(nèi)壁腐蝕。內(nèi)壁腐蝕問題的主要原因是輸送管道在輸送天然氣過程中，因為天然氣中含有水分，會形成一層親水膜，容易產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕情況;燃氣中有硫化氫、氧、二氧化碳等一些化學(xué)物質(zhì)，對燃氣管道的內(nèi)壁產(chǎn)生腐蝕作用。其與管道金屬接觸后會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成化學(xué)原電池，進而腐蝕管道內(nèi)壁。再加上天然氣本身含有腐蝕性化學(xué)物質(zhì)，會加劇管道內(nèi)壁腐蝕速度。
(二)、外壁腐蝕。外壁腐蝕一般發(fā)生在管道架空或者埋地，而埋地管道地下環(huán)境復(fù)雜，容易產(chǎn)生化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。當(dāng)鋼管埋入地下后，其會發(fā)生化學(xué)腐蝕，管壁均勻變薄，這對燃氣管道的穿孔影響并不大，然而電化學(xué)腐蝕產(chǎn)生的局部腐蝕造成管道表面凹凸不平以致穿孔帶，來嚴(yán)重的危害。
二、燃氣管道的防腐措施
就燃氣管道防腐措施方面，經(jīng)過多年的經(jīng)驗研究，總結(jié)出了一些方法，目前國內(nèi)外主要采取了以下幾種方法：絕緣層防腐法、排流保護法、保護性涂層、電極保護法、新材料的應(yīng)用等。
(一)、絕緣層防腐法。絕緣層防腐方法就是通過在管道上涂抹絕
緣性隔離層，比如使用瀝青、玻璃布等一些物質(zhì)，把管道外壁包裹起來，與土壤形成隔絕的狀態(tài)，從而避免管道與土壤的直接接觸，能夠有效的減少管道外壁的腐蝕。這就需要更為完整無損的隔離層，同時還要保護好電絕緣性能和隔水性能。避免出現(xiàn)土壤中的電解質(zhì)滲透到管道接觸面上就可防止電化學(xué)腐蝕的發(fā)生。管道的絕緣層一般應(yīng)滿足下列基本要求：第一就是要讓管道的黏粘處保持完好，讓其保持完整，要具有良好的防水性和化學(xué)穩(wěn)定性，材料要抗腐蝕性，便于施工。對埋在地下的燃氣管道的防腐材料的種類很多，主要有焦油瀝青絕緣、瀝青絕緣層、聚氯乙烯包扎帶等。在一些管道上涂抹上碳防腐材料，由于碳具有穩(wěn)定性，不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
(二)、排流保護法。排流保護法就是以地下雜散電流方式避免管道與土壤直接接觸而發(fā)生腐蝕措施。其主要原理是將管道排流導(dǎo)線的排電流和電氣化鐵路鋼軌和變電站的陰極相同，在管道的雜散電流不經(jīng)過土壤前提下，其能導(dǎo)線引流的方式來防止管道腐蝕。
(三)、保護性涂層。保護性涂層在在長輸管線、石油鉆采和城市燃氣管道運輸中均有使用，根據(jù)噴涂部位不同分為內(nèi)涂層和外涂層，管道內(nèi)涂層在天然氣管道中最主要的作用是減小輸差。道內(nèi)涂層必須具備以下的性能：表面光滑、粗糙度小;耐磨性和硬度，承受管道內(nèi)砂礫和清管器所造成的磨損;附著力，保證涂層在儲運、彎管、敷設(shè)、清管和運行中不脫落;耐壓性，耐水性和氣壓及其相關(guān)變化;耐熱性，管道外涂層施工溫度在 200℃以上，因此采用“先內(nèi)后外”的施工方案，要求其能耐受短期高溫。
三、地下燃氣管道實行陰極保護的可行性
陰極保護一般所需費用較少 , 但它起到延長管道壽命幾倍甚至幾十倍的作用 , 經(jīng)濟效益十分顯著。對于已經(jīng)穿孔的舊管道 , 施加陰極保護 ,可減少泄漏次數(shù) , 延緩腐蝕速度。雖然城市燃氣管道是陰極保護開發(fā)的一個新領(lǐng)域 , 但石油、郵電等部門己長期開展其陰極保護的實踐 , 可提供豐富的經(jīng)驗 , 在石油化工行業(yè)已建立了一整套埋地鋼質(zhì)管道陰極保護技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。近年來 , 昆明、北京、上海、天津、福州等城市燃氣供應(yīng)部門的陰極保護實踐也為城市埋地燃氣管道陰極保護打下了基礎(chǔ)。同時,國外先進的陰極保護技術(shù)也為我們提供了參考。
