城市燃?xì)夤艿婪栏O(shè)計(jì)的探討

李立冬

【摘 要】本文通過(guò)對(duì)城市燃?xì)夤艿赖母g速度的影響因素進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹，主要對(duì)城市燃?xì)夤艿婪栏O(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，以供同行參考。

【關(guān)鍵詞】城市燃?xì)夤艿?；腐蝕因素；防腐設(shè)計(jì)

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，城市規(guī)劃建設(shè)已經(jīng)成為城市發(fā)展的主要方向。其中，燃?xì)庾鳛楝F(xiàn)代化城市建筑的三大能源之一，在城市規(guī)劃建設(shè)中時(shí)是必不可少的。目前，我們?cè)趯?duì)城市燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)施工時(shí)，應(yīng)和市政道路以及其他的工作一同進(jìn)行工程施工設(shè)計(jì)，這不但有利于讓其管道質(zhì)量的保護(hù)，還方便了城市規(guī)劃設(shè)計(jì)。目前，根據(jù)政府相關(guān)部門(mén)的要求，在進(jìn)行管道施工設(shè)計(jì)的時(shí)候，一般都會(huì)采用鋼管作為燃?xì)獾闹饕\(yùn)輸材料。但是，由于埋設(shè)在地下的鋼管，在使用過(guò)程中容易受到土壤和水的影響，從而都出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕的現(xiàn)象，這樣中影響了管道的質(zhì)量有著一定的影響。因此，在進(jìn)行城市燃?xì)夤艿朗┕さ臅r(shí)候，我們要對(duì)城市燃?xì)庖?guī)定做好相應(yīng)的防腐設(shè)計(jì)，從而降低周?chē)h(huán)境對(duì)管道質(zhì)量的影響。

1.腐蝕的原因

城市燃?xì)夤艿涝陂L(zhǎng)期使用過(guò)程中，由于受到電化學(xué)作用，而引起的一種破壞。目前，燃?xì)夤艿赖母g現(xiàn)象有很多種，我們根據(jù)不同情況有著不同的劃分方式。就其金屬腐蝕的性質(zhì)不同，我們可將其分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。如果按照腐蝕部位來(lái)進(jìn)行劃分，我們又可分為內(nèi)壁腐蝕和外壁腐蝕。下面我們就對(duì)這些腐蝕原因進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。

1.1內(nèi)壁腐蝕

出現(xiàn)這種腐蝕的原因主要是因?yàn)椋細(xì)夤艿涝谑褂眠^(guò)程中，水在管道的內(nèi)部生成了一種清水膜，從而給電化學(xué)腐蝕創(chuàng)造了一定的條件。在燃?xì)獾妮斔瓦^(guò)程中，水和燃?xì)庵械牧蚧瘹洹⒍趸?、氧氣以及其他具有腐蝕性的化合物相接觸從而發(fā)生電化學(xué)腐蝕的現(xiàn)象。這種腐蝕現(xiàn)象由于出現(xiàn)在管道的內(nèi)壁，因此很難對(duì)其進(jìn)行根治，只有采用將燃?xì)鈨艋姆椒?，是燃?xì)庵械碾s質(zhì)達(dá)到人們的允許的條件下，才能進(jìn)行很好的處理。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們采用一種合成樹(shù)脂作為管道的內(nèi)涂抹層，這種內(nèi)涂抹層，不但可以降低管道的粗糙度，提高了管道的輸氣能力，還有效的防止了內(nèi)部腐蝕現(xiàn)象發(fā)生。

1.2外壁腐蝕

這種腐蝕現(xiàn)象比較常見(jiàn)，主要因?yàn)槁竦毓艿涝陔娊赓|(zhì)土壤以及水的作用下，出現(xiàn)各種腐蝕現(xiàn)象，其中包括水引起的化學(xué)腐蝕和土壤造成的電化學(xué)腐蝕。不過(guò)，在實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，管道外壁的化學(xué)腐蝕對(duì)管道的危害不大，只是會(huì)讓管道出現(xiàn)厚薄不均勻的情況。真正對(duì)管道造成影響的是電化學(xué)腐蝕，它極其容易使得管道表面出現(xiàn)凹穴，甚至?xí)霈F(xiàn)穿孔的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致燃?xì)膺\(yùn)輸出現(xiàn)問(wèn)題。

2.鋼管腐蝕速度的影響因素

影響管道腐蝕速度的主要因素有腐蝕電流的強(qiáng)度和腐蝕時(shí)間。因此要想對(duì)其采取相應(yīng)的防腐措施，我們只有對(duì)其電流強(qiáng)度和腐蝕時(shí)間進(jìn)行控制，才能有效的建設(shè)管道金屬的損失量，從而保障管道的質(zhì)量不會(huì)受到影響。

在電解質(zhì)中，影響腐蝕電流強(qiáng)度的主要因素有土壤中存在的電阻、土壤電解質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及陰極和陽(yáng)極之間存在的間距等這些問(wèn)題，都直接影響了土壤中腐蝕電流的強(qiáng)度。其中土壤中存在的電阻越小腐蝕電流的強(qiáng)度就越大，而土壤的電阻和土壤的溫度和濕度以及含有熔鹽濃度有關(guān)，因此我們?cè)趯?duì)腐蝕電流的強(qiáng)度進(jìn)行控制的時(shí)候，就要根據(jù)土壤溫度、濕度以及含鹽率進(jìn)行控制管理，以降低燃?xì)夤艿朗艿接绊憽?/p>

3.埋地燃?xì)怃摴芊栏倪x擇

目前，在工程中埋地燃?xì)怃摴艿姆栏^為常用的是絕緣層防腐法、 電保護(hù)防腐法。這兩種方法總是同時(shí)使用，一旦絕緣層被破壞，電保護(hù)防腐法也很難奏效。管道絕緣層可以將管道與土壤隔開(kāi)，并增大管道與土壤間的電阻，從而減小腐蝕電流，達(dá)到防腐目的。國(guó)內(nèi)外埋地鋼管所采用的防腐絕緣層種類(lèi)很多，可根據(jù)土壤的腐蝕性能決定防腐絕緣等級(jí)，選用石油瀝青、聚乙稀防腐膠帶、環(huán)氧煤瀝青、聚乙稀熱塑涂層等防腐絕緣材料。

電保護(hù)防腐法是根據(jù)電化學(xué)腐蝕原理，使埋地鋼管全部成為陰極區(qū)而不被腐蝕，故又稱為陰極保護(hù)法，通常分為外加電源陰極保護(hù)法和犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)法?？捎脙蓚€(gè)基本參數(shù)來(lái)判斷燃?xì)怃摴苁欠襁_(dá)到完全保護(hù)，即最小保護(hù)電位和最小保護(hù)電流密度。在工程中 ，燃?xì)怃摴艿淖钚”Ｗo(hù)電位通常小于或等于-0.85V（相對(duì)于銅、硫酸銅標(biāo)準(zhǔn)電極）。最小保護(hù)電流密度值主要根據(jù)被保護(hù)金屬的類(lèi)別、腐蝕介質(zhì)成分、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度、溫度與表面涂層或陰極沉積膜性質(zhì)、完整性有關(guān)的接觸電阻來(lái)決定。由于上述條件不同，最小保護(hù)電流密度數(shù)值變化幅度很大，從最小幾μA/m2到最大幾百mA/m2外加電源陰極保護(hù)法是利用陰極保護(hù)站產(chǎn)生的直流電源，使管道對(duì)周?chē)寥涝斐韶?fù)電位處于陰極區(qū)，以減少或防止地下管道腐蝕。為了使陰極保護(hù)站充分發(fā)揮作用 ，陰極保護(hù)站最好設(shè)置在被保護(hù)管道的中點(diǎn)，其保護(hù)半徑R為30～40km。兩個(gè)保護(hù)站同時(shí)運(yùn)行時(shí)，由于陰極保護(hù)電位的迭加性，兩個(gè)保護(hù)站之間的保護(hù)距離S為40～60km。城市燃?xì)夤艿酪话懵裨O(shè)在道路的人行道或綠化帶內(nèi)，并且道路下管線錯(cuò)綜復(fù)雜，為了避免未受陰極保護(hù)的管道受到腐蝕 ，接地陽(yáng)極與其相距至少50m，這一點(diǎn)在城市燃?xì)庠O(shè)計(jì)中很難保證，因此，在城市燃?xì)夤艿婪栏O(shè)計(jì)中，基本上不采用此方法。

犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)法在城市燃?xì)夤艿涝O(shè)計(jì)中被普遍采用。犧牲陽(yáng)極種類(lèi)較多，其選擇也是一個(gè)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。常用的有鎂陽(yáng)極材料和鋅陽(yáng)極材料，鎂陽(yáng)極材料的費(fèi)用約為鋅陽(yáng)極的兩倍。鎂本身激勵(lì)電勢(shì)較高，輸出很大的電流，因此，電極消耗得快。在同樣的土壤電阻率環(huán)境中，鎂的消耗比鋅快2.5倍，如果沒(méi)有電路限制，鋅陽(yáng)極可提供必要保護(hù)的地方，若使用鎂陽(yáng)極，其費(fèi)用可能是鋅的5倍。

犧牲陽(yáng)極種類(lèi)的選擇主要根據(jù)土壤電阻率、土壤含鹽類(lèi)型及被保護(hù)管道防腐絕緣層的狀況而定。當(dāng)土壤電阻率大于 10Ω·m ，選用鎂合金陽(yáng)極；當(dāng)土壤電阻率小于10Ω·m，選用鋅合金陽(yáng)極。當(dāng)管道防腐絕緣層電阻率確定后，犧牲陽(yáng)極的保護(hù)范圍隨管徑的增大，保護(hù)距離減小。對(duì)一定重量的陽(yáng)極，增加單位重量的陽(yáng)極表面積可提高電流產(chǎn)率；而陽(yáng)極長(zhǎng)度主要決定電流輸出。

犧牲陽(yáng)極多成組布置，一組2～5支或更多，陽(yáng)極間距2～3m，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果表明，4支一組陽(yáng)極發(fā)出的電流之和遠(yuǎn)小于單支發(fā)出電流的4倍，其原因是由于陽(yáng)極電場(chǎng)的相互影響，多支匯流一點(diǎn)與管道相連必然造成電場(chǎng)的屏蔽，影響陽(yáng)極電流的輸出。建議在工程設(shè)計(jì)中采用單支分散布置，這樣可消除電場(chǎng)的影響，使電位分布均勻。

4.結(jié)語(yǔ)

由此可見(jiàn)，城市燃?xì)夤艿婪栏O(shè)計(jì)在燃?xì)膺\(yùn)輸中有著十分重要的作用，它不僅有效的保障了燃?xì)獾妮斔唾|(zhì)量，還避免因?yàn)槿細(xì)庑孤┙o環(huán)境帶來(lái)的污染，為城市規(guī)劃建設(shè)奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。而且這些防腐設(shè)計(jì)方法，還給社會(huì)的發(fā)展帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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