埋地天然氣管道腐蝕因素及防護策略分析

梁瑞強

摘要：埋地的天然氣管道，其腐蝕跟諸多因素有關(guān)，不僅包括化學因素、電化學因素，還包括細菌及雜散電流等。天然氣管道的腐蝕會埋下諸多安全隱患，不僅會影響到供氣的質(zhì)量，甚至會影響到供氣的安全性，因此，為了避免天然氣管道的腐蝕，必須要針對其成因，提出切實可行的防護策略。

關(guān)鍵詞：天然氣管道;腐蝕因素;防護策略

引言：

我國城市化進程逐漸加快，促使城市燃氣事業(yè)得意迅猛發(fā)展，地下管線規(guī)模隨著城市的發(fā)展也處在不斷的擴大之中。城市燃氣，作為一種清潔、優(yōu)質(zhì)的能源，不僅易燃易爆，還容易給城市地下管網(wǎng)帶來不可逆的危害。而城市燃氣設(shè)備的老化、腐蝕等問題，又十分常見。因此，針對天然氣管道的腐蝕問題，相關(guān)部門應該予以高度的重視。

一、天然氣管道腐蝕歸因分析

腐蝕是金屬在水、空氣等的共同作用下，隨著時間的推移，由于化學或電化學反應，引起的一種結(jié)構(gòu)性破壞。

（一）化學腐蝕

化學腐蝕，是對金屬管道直接接觸介質(zhì)，發(fā)生的腐蝕問題的統(tǒng)稱。在此過程中，金屬與介質(zhì)作用，會發(fā)生溶解，使得原本堅固的管道結(jié)構(gòu)發(fā)生改變[1]。

在天然氣管道輸送燃氣的過程中，燃氣中含有的硫化氫、二氧化硫等物質(zhì)，會直接與管道金屬進行反應，從而誘發(fā)化學腐蝕。燃氣管道，相較于其他地下管道，管道壁更薄，且隨著運輸距離的增加，其管道壁厚會逐漸減少。為了減少化學腐蝕對管道的作用，必須要控制待運燃氣中能夠引起腐蝕的成分的含量。還需要對管道內(nèi)壁進行涂層，在發(fā)揮防腐作用的同時，提升管壁粗糙度，進而增大燃氣管道負荷[2]。

（二）電化學腐蝕

天然氣管道中常見的電化學腐蝕，主要為土壤腐蝕。由于土壤中含有酸、堿以及少量的鹽類，所以土壤又可以被看作是一個復雜的電解質(zhì)。而土壤又并非均勻的電解質(zhì)，其結(jié)構(gòu)復雜而不均勻。埋地的燃氣鋼管又極容易在不同的部位形成陽區(qū)與陰區(qū)，電子從陽極區(qū)向陰極區(qū)轉(zhuǎn)移，加上電解質(zhì)對電流的導向作用。促使電化學腐蝕在燃氣管運輸中也時常出現(xiàn)。

（三）細菌腐蝕

細菌腐蝕也是常見的天然氣管道腐蝕原因之一。不同種類的細菌對于管道的腐蝕作用能力存在較大差異，且作用所需的條件也不同，如濕度、PH、溫度等。在潮濕且排水不良的缺氧土壤中，硫細菌會作用于可溶性的硫酸鹽，將其還原為硫化氫，使天然氣管道陰極表面的氫離子濃度增加，進而間接加劇了天然氣管道的腐蝕過程。

（四）雜散電流腐蝕

雜散電流，是在大地中雜散的電流，其作用于埋地鋼管上，同樣會引起鋼管的腐蝕。其產(chǎn)生主要來源于外界各地電氣設(shè)備所漏損的電能，電能設(shè)備接地，會使得土壤中出現(xiàn)大量的雜散電流，進而危害鋼管的使用。

二、腐蝕防護方法

根據(jù)上述天然氣埋地管的腐蝕原因進行分析，本文認為，可以從如下三個方面來延緩和避免天然氣埋地管的腐蝕

（一）管材選擇

在進行天然氣埋地管的管材選擇時，企業(yè)應該針對土壤的腐蝕性特點，選擇合適的低壓燃氣管材，盡量避免選擇不耐腐蝕的管道材料，常見的用于城市燃氣輸送的埋地管道材料包括鑄鐵管等。

（二）絕緣層

應用絕緣層，同樣是良好的解決管道腐蝕問題的方式。絕緣層防腐法，是通過在埋地管上涂敷電絕緣性的材料，以起到隔絕電源作用，降低埋地管被腐蝕概率的一種腐蝕防護方法。此方式可以避免管道金屬與土壤直接可能發(fā)生的直接接觸，讓電流無法流入管道。完整的隔離層，能夠充分發(fā)揮電絕緣性以及防水性能，使得土壤中的電解質(zhì)不能與管道金屬直接接觸，進而切斷了電化學腐蝕的發(fā)生途徑。在實踐中，城市燃氣管道的敷設(shè)領(lǐng)域，最為常見的管道外防腐層材料包括石油瀝青、聚乙烯膠貼等。

（三）電保護法

電保護法，別稱積極保護法。其一般可以與絕緣層保護法共同應用，互相結(jié)合使用。積極保護法，是利用外加直流電源，使燃氣管道對土壤造成負電壓保護的方式，可以對管道腐蝕達成積極的保護效果。

排流保護常見方法包括極性排流以及強制排流兩種。前者針對的是雜散電流的干擾，通過串入二極管的方式，可以把雜散的電流排回干擾器。二極管自身具有單向性，因此，雜散電流只能正向輸出，負極可以被保留作為陰極保護作用的載體。強制排流，是利用整流器供給保護電流，實現(xiàn)陰極保護的方式。強制電流法的優(yōu)勢在于輸出的電流連續(xù)可調(diào)，且具有較大的保護范圍，且投資小，也不受到土壤電阻率的限制，且裝置的使用壽命長，但是其需要外部的電源，且還會干擾周圍金屬構(gòu)筑物的正常工作，而犧牲陽極法，則可以避免外部電源的應用，且不會對金屬構(gòu)筑物造成嚴重干擾，工程的投資收益高，但是在高電阻率的土壤中無法正常工作。

三、結(jié)束語

城市建設(shè)逐漸發(fā)展，燃氣管線的規(guī)模、數(shù)量都將迎來新一輪的增長，與之相應的配套設(shè)施與附屬構(gòu)建也會逐漸完善。在管道防腐上，新技術(shù)、新材料以及新工藝也必將逐漸被提出與應用，并成為燃氣管道防護水平提升的重要基礎(chǔ)。就目前發(fā)展來說，犧牲陽極的陰極保護法與防腐涂層法，依然是主流的管道腐蝕延緩與避免途徑，而將二者逐漸結(jié)合，協(xié)同應用，將成為未來發(fā)展的重要目標及方向。本文對天然氣管道腐蝕進行了歸因分析，并針對性的提出了包括材料選擇、絕緣層應用以及電保護法在內(nèi)的防腐措施，望予同行以借鑒。

參考文獻：

[1]朱慶杰，趙晨，陳艷華，等.埋地天然氣管道泄漏的影響因素及保護措施[J].環(huán)境工程學報，2018.

[2]張伯揚，馬貴陽，王凱，等.基于CFD的埋地天然氣管道泄漏擴散數(shù)值分析[J].遼寧石油化工大學學報，2018，39（1）.