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鋼質然氣管道腐蝕因素及防護對策研究

文檔作者：何緒春文檔來源：中煤科工集團重慶設計研究院有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年04月29日
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上一篇：金屬管道在土壤中的腐蝕與防護

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化 工 設 計 通 訊 化工能源
Chemical Engineering Design Communications Chemical Energy
·175·
第43卷第5期
2017年5月
相對于煤炭和石油而言，天然氣是一種清潔能源，它使
用安全，燃燒潔凈、熱值高。在當今世界范圍內，天然氣已
經(jīng)成為了大部分城市生活、生產的主要燃料。天然氣消費量
的巨大提升，帶動了天然氣管道行業(yè)的迅速發(fā)展。由于天然
氣自身的易燃易爆特性，在它為我們提供便利的同時，如果
發(fā)生泄漏，對人民生命財產將造成巨大損失，故需注重燃氣
管道的維護，做好防腐措施，并建立良好的燃氣管道管理制度，
只有這樣才能保證燃氣管道的安全運行，讓天然氣更好的為
人類服務[1]。
1 鋼質燃氣管道腐蝕因素分析
金屬在周圍物質的電化學、化學作用下所引起的一種破
壞即是腐蝕。鋼質燃氣管道按其腐蝕可分為外壁腐蝕和內壁
腐蝕。
1.1 外壁腐蝕
鋼質管道外壁是天然氣管道腐蝕最為嚴重的一類，是一
個既復雜又重要的問題，亟待我們去解決?；瘜W腐蝕是埋地
金屬管道腐蝕的主要形式，金屬管道壁厚減薄均勻，是化學
腐蝕的主要現(xiàn)象之一；因此，從金屬管道受到腐蝕破壞的角度
來說，金屬管道受到化學腐蝕的危害不是最大的[2]。而電化學
腐蝕，雜散電流以及土壤中微生物細菌造成腐蝕主要為集中、
凸出腐蝕，所以它們造成的危害更為嚴重。這幾類腐蝕都能
造成金屬管道表面結構破壞，以至穿孔，從而導致燃氣泄露，
最終釀成事故。
影響管道腐蝕的因素有以下幾個方面：
（1）鋼管本身質地不均勻。由于鋼管自身的生產缺陷，如
含有雜質，金屬受冷熱而變形，產生內應力，特別是鋼管表
面粗糙度不同而形成鋼管本身的不均勻性，使一部分金屬在
土壤中容易電離，帶正電的鐵離子，離開鋼管進入土壤，在
這部分管道上電子越來越過剩，另一部分管道上的鐵離子不
易電離，這樣一來就產生了電位差，從而產生腐蝕。
（2）土壤腐蝕因素。土壤的酸堿度、氧化還原電位、電阻率、
含水量、含鹽量及其種類、密實度、透氣性及微生物等均會
對埋地燃氣管道造成腐蝕。
（3）雜散電流腐蝕。大地中雜散電流的腐蝕，是指這些
外界電流作用在鋼管上引起的腐蝕。由于外界各種電氣設備
的漏電，在土壤中形成雜散電流，會在局部造成鋼質管道電
位失穩(wěn)而形成腐蝕效應，其中對鋼管危害最大的是直流電[3]。
（4）細菌作用引起的腐蝕。在缺氧土壤中存在厭氧的硫
酸鹽還原菌，它能將可溶的硫酸鹽轉化為硫化氫，使土壤中
氫離子的濃度增加、使周圍土壤溶液顯酸性，這會加速埋地
鋼管的腐蝕過程。
1.2 內壁腐蝕
由于天然氣中含有一定程度的水分，這些水可以在金屬
管道內壁形成一層薄薄的水膜，從而使管道內壁產生電化學
腐蝕現(xiàn)象。因燃氣管道中可能含有二氧化碳、硫化氫或其他
腐蝕性化合物直接和金屬相互發(fā)生作用，產生化學反應，進
一步引起腐蝕。
2 天然氣管道腐蝕防護措施
2.1 燃氣管道外壁防腐措施
2.1.1 涂絕緣層防腐
絕緣層作為燃氣管道防腐的第一道屏障，能夠起到避免
腐蝕因素直接與燃氣管道相互產生反應的作用。目前，環(huán)氧
粉末、聚乙烯、環(huán)氧煤瀝青、煤焦油磁漆是國內外常用的燃
氣管道絕緣層材料。
環(huán)氧粉末為單層薄膜，抗應力腐蝕性能較差，抗陰極剝
離和界面黏結強度較好，不能用于地下水位較高的地區(qū)以及
石方段、碎石土壤；聚乙烯不能用于溫差較大的區(qū)域或者架
空管段，其抗應力腐蝕、抗陰極剝離、界面黏結強度和抗介
質滲透等各項指標都很好，是常用的絕緣層材料；環(huán)氧煤瀝
青俗稱水柏油，具有優(yōu)異的電絕緣性、抗水滲透性、抗微生
物侵蝕、抗雜散電流、耐熱、耐溫差驟變等優(yōu)良性能，涂層
可在-4～150℃使用，不能用于植物根系發(fā)達、生物活動頻繁、
含水量高的地區(qū)。煤焦油磁漆，是由高溫煤焦油分餾得到的重
質餾分和瀝青，添加煤粉和填料，經(jīng)加熱熬制所得制品。煤
焦油磁漆具有黏結力強，吸水率低，絕緣性能好，耐細菌腐蝕，
抗植物根莖穿透，耐石油及其產品溶解，抗土壤應力，耐陰
極剝離及壽命長等優(yōu)點[4]。
2.1.2 陰極保護
陰極保護可分為犧牲陽極保護法和外加電流陰極保護法
兩種類型。
外加電流陰極保護法則通過外加直流電源及輔助陽極，
迫使電子從土壤流向被保護金屬，使被保護金屬結構電位低
于周圍環(huán)境來進行保護。這種方法具有保護距離長，保護距
離可調和使用范圍廣等優(yōu)點。
犧牲陽極保護法則是在被保護管道上連接電位更低的合
金或者金屬，這樣就可以形成一個新的腐蝕電池。其運作原理
就是用電極電勢比被保護金屬更低的金屬或者合金作為陽極，
使其形成腐蝕電極，被保護金屬作為陰極而得到保護。這種
方法雖然保護范圍較小，但是不需要外加電源，所以非常簡便。
2.2 燃氣管道內壁防腐措施
輸送管道內腐蝕控制要根據(jù)現(xiàn)場情況、管道輸送介質性質
等各方面參數(shù)，選擇快速有效、經(jīng)濟可靠的內部腐蝕防護措施。
內防腐涂層的材料有環(huán)氧粉末和聚氨醋等。內防腐涂層主要
是為管流和管內壁之間提供物理隔離，不讓鋼管直接與腐蝕
性物質接觸，進而降低天然氣管道的內部腐蝕狀況。內防腐
涂層在長輸管線中能夠大幅度提高管線的輸送能力，減少摩
摘 要：隨著城鎮(zhèn)天然氣事業(yè)的發(fā)展，天然氣管道建設規(guī)模與日俱增，保障天然氣管道完整性尤為重要。通過對鋼質燃氣
管道腐蝕進行分析，針對燃氣管道腐蝕問題給出相應的對策建議。
關鍵詞：城市燃氣管道；腐蝕因素；防腐；防護措施
中圖分類號：TU996.8 文獻標志碼：A 文章編號：1003–6490（2017）05–0175–02
Study on Corrosion Factors and Protective Countermeasures of Steel Gas Pipeline
He Xu-chun
Abstract ：With the development of urban natural gas industry，the scale of natural gas pipeline construction is increasing day by
day，and it is very important to ensure the integrity of natural gas pipeline.Through the analysis of corrosion of steel gas pipeline，the
corresponding countermeasures and suggestions are given to the corrosion problem of gas pipeline.
Key words ：urban gas pipeline ；corrosive factors ；anticorrosion ；protective measures
鋼質然氣管道腐蝕因素及防護對策研究
何緒春
（中煤科工集團重慶設計研究院有限公司，400016）
收稿日期：2017–03–10
作者簡介： 何緒春（1981—），男，四川遂寧人，工程師，主要研究
方向為石油天然氣。
化工能源化 工 設 計 通 訊
Chemical Energy Chemical Engineering Design Communications
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第43卷第5期
2017年5月
擦阻力，降低操作成本，而在近距離天然氣輸送中能夠減阻、
防腐。
2.2.1 內防腐涂層
內防腐涂層是在管道內壁與介質之間形成有效的隔離層，
從而使得鋼質管道內壁與腐蝕性物質之間不要直接接觸，以
達到管道內防腐的目的。其中，環(huán)氧粉末、聚氨酯等都是典
型材料。目前，內防腐涂層是應用得較多的技術之一，其檢
測手段和施工方案都相對完善，而且容易實施。
2.2.2 添加緩蝕劑防腐
這種方法是在流體介質中添加少量能夠阻止或減緩金屬
腐蝕的化學藥劑，以減緩腐蝕的速度。從原理上來講，就是
利用緩蝕劑分子的極性基團吸附在金屬表面，改變金屬表面
的電荷狀態(tài)，使腐蝕反應的活化得到增加，同時緩蝕劑中非極
性基因也能夠在金屬表面形成一層保護膜，從而減小腐蝕速
率。這種方法的優(yōu)點是見效快、用量少、投資低、操作簡便等，
而且防腐效果較好，目前在天然氣管道防腐中應用較為廣泛。
2.2.3 電鍍防腐
電鍍層通?？煞譃殛枠O性鍍層和陰極性鍍層。陽極性鍍
層是指電鍍金屬層的電極電勢要低于被保護金屬的電極電勢，
如在鐵上鍍鋅。陰極性鍍層是指電鍍金屬層的電極電勢高于
被保護金屬的電極電勢，如鋼鐵上鍍錫。當金屬表面被鍍層
完全覆蓋，金屬與腐蝕介質就可以被鍍層隔離[5]。眾所周知，
在陽極性鍍層中，被保護的金屬是陰極，即使受到損壞也不
會腐蝕被保護的金屬，只會讓鍍層本身受腐蝕，但在陰極性
鍍層中被保護的金屬為陽極，一經(jīng)損壞，腐蝕介質直接與被
保護的金屬接觸，那么必然會對金屬進行腐蝕，此時鍍層的
存在就會使被保護金屬的腐蝕速率進一步加速。
2.2.4 復合管防腐
目前國內外常用的復合管，包括玻璃鋼內襯復合管、陶
瓷內襯復合管和雙金屬復合管。陶瓷內襯復合鋼管，其內襯
的陶瓷層具有抗熱性強、抗沖擊性強、耐蝕性高、耐磨性高
等優(yōu)點，被國際上譽為先進的新型復合材料，可適用于耐磨
強度高的環(huán)境。
3 結束語
造成鋼質燃氣管道腐蝕的因素很多，其腐蝕原理也各不
相同。因此，要結合燃氣管道具體的腐蝕情況、腐蝕環(huán)境和
腐蝕原因選擇最為合適的防腐措施，進而實現(xiàn)鋼質燃氣管道
的安全運行。
參考文獻
[1] 張晉英. 淺談燃氣管道的腐蝕與防護[J]. 山西建筑，2007，33（21）：
192-193.
[2] 邢紅鵬. 基于城市燃氣管道防腐設計的研究[J]. 化工管理，2014，
（8）：89.
[3] 葉林平. 淺談燃氣管道防腐與電子檢測方案[J]. 信息系統(tǒng)工程，
2013，（9）：129.
[4] 趙海濤. 油氣輸送管道腐蝕因素與防護對策[J]. 科協(xié)論壇，2009，
（7）：31.
[5] 張雨. 天然氣管道腐蝕與防護研究[J]. 商品與質量，2015，（24）.
（上接第173頁）
保機組運行的狀態(tài)穩(wěn)定，保證停送熱的工作可以正常有序的
進行。這對于供熱系統(tǒng)的正常使用和安全防護都具有十分重
要的意義，應該避免溫度升高和降低的過程對于管網(wǎng)帶來的
安全隱患風險，偉供熱機組的運轉提供扎實穩(wěn)定的基礎。
3.3 健全熱網(wǎng)應急搶修預案
對于事故的處理方面要做好應急預案的設定，結合企業(yè)
自身的特點和實際的工作環(huán)境情況建立健全熱網(wǎng)應急搶修預
案，加強搶修的準備工作，對于發(fā)生的事故及時發(fā)現(xiàn)及時處理，
進一步完善應急預案的實施演練，完善機組停機故障的排查
工作，不斷地加強作業(yè)人員的能力。
3.4 安全和技術管理人員的素質建設
對于專業(yè)的技術人員需要不斷地加強培訓和素質的培養(yǎng)，
嚴格地把控供熱系統(tǒng)的維修和防護工作，為了有效地保證供
熱機組的正常運行在人員的選配上面要加強把關力度，提高
操作人員的安全意識，為供熱的不斷進步打好基礎工作。
4 結束語
綜上所述，通過對我國集中供熱系統(tǒng)進行分析，對于過
程中出現(xiàn)的問題需要及時地采取控制措施，加強對于安全隱
患的分析，制定符合環(huán)境的應急預案策略，保證集中供熱的
順利進行。通過對熱網(wǎng)的監(jiān)控和管理，以及專業(yè)的技術人員
進行操作控制，保證機組的穩(wěn)定運行，最大限度地滿足城鎮(zhèn)
居民對于集中供熱的需求，促進我國城市化建設的飛速發(fā)展。
參考文獻
[1] 曹體祥. 淺談城市供熱管網(wǎng)設計工作要點[J]. 應用能源技術，
2011，（4）：34-37.
[2] 國家計委，國家經(jīng)貿委，建設部，等. 關于發(fā)展熱電聯(lián)產的規(guī)定[J].
能源與節(jié)能，2001（1）：3-5.
（上接第143頁）
5 經(jīng)濟效益分析
通過調查在未安裝滾筒穩(wěn)繩器前，我隊每盤鋼絲繩的使
用壽命在30～40d，平均每年使用鋼絲繩11 盤。安裝穩(wěn)繩器后
可將鋼絲繩的使用壽命延長10～15d，我隊每年可節(jié)約鋼絲繩3
盤以上。全大隊可節(jié)約40 盤，每盤鋼絲繩按3 000 元計算，每
年可降低作業(yè)成本12 萬元，取得了良好的經(jīng)濟效益。
6 結束語
在施工現(xiàn)場由于滾筒轉速快，懸重在交替變化時，鋼絲
繩不能整齊的排列在滾筒上，造成相互碾壓，破壞了鋼絲繩
的結構，縮短了使用壽命。通過現(xiàn)場觀察及理論分析，研制
出了滾筒穩(wěn)繩器。經(jīng)現(xiàn)場的實際應用，很好地解決了這一生
產過程中的難題。該裝置的優(yōu)點：不對原設備的結構做出任
何改變，成本低、結構簡單、易加工、安裝方便。缺點：橫
桿和導繩輪軸套的磨損較快，這也是下步需要改進的地方。
參考文獻
[1] 汝元功， 唐照民. 機械設計手冊[M]. 北京：高等教育出版社， 1995.
（上接第174頁）
行等情況。因此，為了讓火力發(fā)電長廠能夠實現(xiàn)節(jié)能目的，
必須要確保凝器設備的最佳真空狀態(tài)。
4 結束語
汽輪機組在火力發(fā)電流程中占據(jù)重要的地位，其設備的
運行狀態(tài)與火力發(fā)電工作效率直接相關。因此對火力發(fā)電設
備的研究是十分必要的，只有不斷地加強對火力發(fā)電汽輪組
的研究，才能從根本上促進火力發(fā)電的效益，火力發(fā)電對促
進國民經(jīng)濟的發(fā)展起著越來越重要的作用。
參考文獻
[1] 劉海淵. 電廠汽輪機機組中存在的問題與節(jié)能方案分析[J]. 科技傳

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