摘要:现如今,我国城镇建设十分迅速,燃气工程建设更是重点建设的基础设施之一,这其中燃气管道的铺设是最为重要的一环,而这其中燃气埋地管道的防腐蚀问题一直都是燃气管道铺设过程中的重点问题,埋地燃气管道自身腐蚀原理以及腐蚀成因都是需要深入研究的,同时只有深入分析造成管道腐蚀的影响因素才能够真正做到针对性的研究防腐技术。
关键词:燃气管道;防腐;技术
对于燃气而言,管道运输是主要的输送方式,而燃气管道需要在地底下深埋多年,管道因为自身的缺陷而出现腐蚀以及损坏是十分正常的,但是这种长时间的腐蚀所带来的的就是管道输送效率的不断下降,同时腐蚀坑的深度变化也会导致管道内外压力不同导致管道出现一定程度的变形,这对于燃气运输的危害是很大的,因此研究燃气埋地管道的防腐技术本身对于燃气管道事故发生概率的降低是有很大帮助的。
1 管道腐蚀的定义及原理
1.1 腐蚀的概念
腐蚀是指金属与环境之间发生的物理--化学相互作用,这种作用使金属的性能发生变化,并使金属、环境或者二者构成的组合体系的功能受到损伤,腐蚀的本质是氧化--还原反应。
1.2 埋地管道腐蚀原理
按埋地管道腐蚀机理可分为两大类:化学腐蚀和电化学腐蚀。前者是指酸溶液对钢制管道的氧化反应;而后者则是指处于电解质溶液中的氧化还原反应。
2 燃气管道腐蚀的影响因素
燃气管道腐蚀的影响因素主要有以下几方面:①土壤腐蚀。土壤其实是由固、液、气等多物质组成的多孔性胶质体,土壤本身的空隙中充满了空气、水等物质,这种环境使得土壤具有一定的离子导电性。再加上燃气埋地管道防腐层破损、漏防腐等原因,使得管道与土壤直接接触。因此,土壤与管道的电化学不均匀性引发了土壤腐蚀。②输送介质腐蚀。在输送燃气的管道中会存在一定的压力,由输送介质产生的压力和压力波动作用于管道壁使其产生一定应力,这种应力就会扩张管道的腐蚀裂纹。③微生物腐蚀。管道一般埋在冻土层以下比较潮湿的土壤中,这种环境滋生的硫酸盐还原菌在参与电极反应过程中,将硫酸盐转化为铁和硫化氢,并消耗掉钢制管道裸露部分的氢膜,最终使铁发生溶解,进而引发微生物腐蚀。④杂散电流腐蚀。燃气埋地管道经常会穿过一些高压电线、电缆区域,这些区域范围内的电线及电缆经常会产生二次感应交流电,这种交流电会使管道裸露部位产生电化学腐蚀。
3 燃气管道常用的防腐技术
3.1 管道涂层保护技术
此技术的原理是當管道表面涂有覆盖层时,覆盖层就会隔离管道与腐蚀介质。目前应用较多的防腐涂层技术主要有:
3.1.1 煤焦油瓷漆
具有吸水率低、耐植物根茎穿透、绝缘性能好、耐细菌腐蚀、使用寿命长等优点;缺点是低温易变脆、适宜温度范围窄、机械强度较低,在施工作业时会产生有毒气体,需要采取相关的防护处理措施。
3.1.2 PE两层结构
具有吸水率低、耐细菌腐蚀、绝缘性能好、耐酸碱盐、耐温度变化、机械强度高等优点;缺点是易老化、耐紫外线性能差、抗阴极剥离性能差、与钢管表面结合力较差。
3.1.3 PE三层结构
同时兼备了熔结环氧粉末、高密度聚乙烯二者的优点。这种材料利用高密度聚乙烯的耐机械损伤性、环氧粉末与钢管表面牢固结合性,并在二者之间加上特殊胶层形成分子键结合的复合结构,从而达到了防腐蚀性能和机械性能的良好结合,是目前大口径管道的首选涂层。
3.1.4 熔结环氧粉末(FBE)
具有耐化学腐蚀、耐温度变化、机械强度高、绝缘性能好、与钢管表面结合牢固等优点;缺点是耐划伤性能较差、耐磕碰性能较差、耐紫外线性能差,是目前用量最多的防腐层。
3.2 阴极保护技术
3.2.1 牺牲阳极保护技术
此技术是在同一电解质中,通过电位更负的金属与被保护金属连接,把该金属上的电子转移到被保护金属去,使得整个被保护金属处于一个较负的或者相同的电位下。常用的牺牲阳极材料有锌阳极、铝阳极、镁阳极以及这三种材料组成的合金阳极。该技术的主要优点是适用范围广,尤其适用于中短距离的输气管道;工程量较小、施工方便;阴极剥离的可能性小;生产运行维护简单。可控性较差。因此,此方法主要应用于小型的输气管线。
3.2.2 外加电流阴极保护技术
此技术是借助外加直流电源和辅助阳极,迫使电流流向被保护金属,并使该被保护金属的结构产生阴极极化,从而使管/地电位低于周边环境。常用的直流电源有恒电位仪、太阳能电池、整流器、风力发电机、热电发生器和大容量蓄电池等。常用辅助阳极有可溶性阳极、微溶性阳极、不溶性阳极等三类。该技术的优点是输出电流大且输出电流可调节;工程量较小;可实现远程自动化监控;对年限长的管道可补做阴极保护;其缺点是需要专业人员进行维护保养。因此,此技术适合于大口径、较长距离的输气管道,且不受沿线地形限制。
3.3 排流阴极保护技术
此技术是指在周边环境中存在杂散电流时,通过排除杂散电流来实现对保护金属施加阴极保护的技术。强制电流一般通过整流器进行排流,当周围环境存在杂散电流时,一般利用排流进行保护;没有杂散电流时,可利用整流器供给保护直流电流,使保护体处于阴极保护的状态。
4 结束语
总而言之,在当前我国的燃气管道埋地防腐的研究和工作,常用的管道防腐保护方法都是涂层保护技术,而现如今越来越多的阴极保护防腐技术已经被开发出来,将涂层防腐跟阴极防腐技术相互结合起来,才能够真正实现管道防腐的最大化,起到更加安全,更加经济的保护效果,值得提倡和使用。
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