城镇燃气埋地钢管防腐保护措施应用探讨

【摘要】首先介绍了城镇燃气埋地钢管目前采用的防腐措施，随后对常用的涂覆层种类及阴极保护的种类进行了分析归纳；并对3层PE防腐及牺牲阳极阴极保护法的施工注意事项进行了论述，对“双保护技术”在城镇燃气管道防腐中的应用推广有很好的指导意义。

【关键词】城镇燃气 防腐层 阴极保护 埋地钢管

1 前言

城镇燃气管道敷设的方式主要有两种，架空敷设和埋地敷设。埋地敷设的管道，目前应用的主要有钢管和PE管道。埋地敷设的钢管，遇到土壤中水分、空气、酸、碱和水溶性矿物质以及微生物，会发生电化学反应，最终造成管道腐蚀。

如何利用现有技术，减少城镇燃气埋地钢管的金属腐蚀损耗，维护燃气管网的运行安全，是每个燃气公司都必须面对的问题之一。

目前，城镇燃气埋地钢管防腐措施采用的是涂覆层并加阴极保护技术，也称谓“双保护技术”。

2 埋地燃气钢管采用的涂覆层种类

在钢管表面涂覆防腐层，是防止管道腐蚀的最为有效的方法。

现使用的涂腐层种类主要有以下几种：

（1）石油沥青防腐层，由底漆、石油沥青、中碱玻璃布、聚氯乙烯外包膜组成；

（2）环氧煤沥青防腐层，是以环氧树脂和煤沥青为主要成膜物，添加各种防锈颜料、绝缘性填料等制成；

（3）冷缠聚乙烯胶带防腐层，是因可常温缠绕施工即冷缠而得名，其采用聚乙烯压延膜与丁基橡胶胶层共挤压延热复合而成；

（4）包覆聚乙烯防腐层，是挤塑机将热融聚乙稀挤涂到钢管表面上，形成一个塑料外壳，以防止防腐；

（5）溶结环氧粉末防腐层，采用静电喷涂工艺涂敷环氧粉末涂料，在管体表面发生固化反应，形成一层致密的的防腐层。

（6）3层PE防腐，其是由环氧粉末防腐层、聚物粘胶层、聚乙稀防腐层组成，其是目前城镇燃气公司使用最广泛的防腐层。

从理论上来讲，如果涂层是完整的、不存在任何缺陷、那么埋地钢管就不存在任何腐蚀问题。

3 如何保护钢管涂覆层

实际上，由于燃气钢管涂覆层在生产技术方面、成本投入方面、使用环境等各个方面存在各种各样的困难，最终造成防腐层失效，钢管受到腐蚀。

以燃气公司常用的3层PE防腐为例，我们分析一下，造成涂覆层失效的原因及相应的解决措施：

涂覆层本身的施工质量问题，造成这个问题主要是燃气公司委托的供

应商在施工过程中的疏忽造成，比如钢管的除锈环节存在问题。为避免涂覆层在施工涂覆期间出现质量问题，应对涂覆的各个环节操作严格把控，考虑该类型施工一般是燃气公司委托给供应商在其车间操作，建议燃气公司选派专业技术人员入场监督整个涂覆环节。

管道在施工过程中或运输过程中，没有保护好，造成管道防腐层损伤；

为杜绝管道防腐层损伤，管道在施工过程、运输过程中，所使用的吊带、木垫支撑，均需经现场的业主人员或监理人员确定。

管道安装后，其他管道施工二次开挖，造成管道防腐层损伤；

该类型的破毁比较隐蔽，特别是管道安装完成后，在没有移交业主之前，施工单位及监理单位很容易忽视该类型的工程，解决该类型的破毁，需要施工单位在工程没有移交业主之前，安排专业的人员负责管道的巡查。

土壤类型及地质条件复杂。

土壤腐蚀原因很多，主要有导电性、氧、含水量、酸碱度、细菌、孔隙度及

溶解盐类等。依据埋设在地下土壤中的金属环境及腐蚀特点，对金属管道防护应达到，耐化学腐蚀和电化学腐蚀，耐细菌腐蚀，同时具有良好的绝缘性和致密性。

4 阴极保护

不存在完美无缺的涂覆层，涂覆层承担了绝大部分的防腐任务，当涂覆层出现缺陷或破损时，阴极保护可有效的保护涂覆层漏点造成防腐。

4.1 阴极保护的定义

阴极保护是通过降低腐蚀电位，使管道腐蚀速率显著减小而实现电化学保护的一种方法。

城镇燃气埋地钢管采用的阴极保护的方法分两种：

牺牲阳极法和强制电流法。

（1）牺牲阳极法是利用电位低的金属或合金如镁合金、锌合金、铝合金等作为阳极，通过土壤、海水等介质与被保护金属之间相连形成电池效应，在阳极不断地被消耗的同时有效保护阴极即被保护结构。

（2）强制电流法又称为外加电流法，它是将阴极电流加到被保护金属结构上，将阳极电流加到高硅铸铁或废钢等辅助阳极上，以形成电池效应。以同样的原理使金属结构得到保护。

4.2 阴极保护法的选择

在两种阴极保护方法中，强制电流阴极保护的优点是具有输出电流大、可调、不受土壤电阻率限制、保护半径较大，系统运行寿命长、保护效果好，保护系统输出电流的变化可反映出管道涂层的性能改变等特点。其缺点就是需要设专人进行维护管理，由于要求有外部电源长期供电，因此容易产生屏蔽和干扰，特别是地下金属构筑物较复杂的地方尤其明显。该方法主要适用于郊区等地下管网单一地区的燃气主管道。

5 牺牲阳极阴极保护法施工埋设的注意事项

为了充分发挥牺牲阳极法阴极保护的作用，提高保护的有效性，必须正确把握牺牲阳极法阴极保护在施工以及使用管理中各个环节的控制措施。

（1）采用牺牲阳极阴极保护时，要根据当时的土壤电阻率计算阳极的输出电流，并根据阳极的电流密度核算阳极的电容量，并以此计算阳极使用寿命。牺牲阳极系统投产后，要实际测量阳极的输出电流，核算电容量，计算阳极使用寿命。

（2）牺牲阳极阴极保护施工时，要严格控制钢管表面与牺牲阳极连接导线的连接方式。在施工中，有个别安装单位不是通过铜鼻子、加强板与钢管连接，而是直接把导线焊在钢管上，这不仅降低了连接的可靠性，还大大增加了阴极电流的流动阻力，对钢管的防腐极其不利。

（3）牺牲阳极阴极保护系统应设置足够的测试装置，且应与阴极保护系统同步安装。测试装置应沿管道走向进行设置，可设置在地下和地上，市区可采用地下测试井方式。相邻测试装置间隔可根据现场情况适当调整，同时对于杂散电流干扰影响区域内可适当加密。

6 结论

随着城镇燃气市场的快速发展，城镇燃气埋地钢管敷设的数量与日俱增，加强埋地钢管的防腐保护措施，就可以延长钢管的使用寿命，这对每个燃气公司都有非常重大的意义。目前，采用“双保护技术”，如3层PE防腐加牺牲阳极阴极保护的联合措施，已被很多公司证明为有效的腐蚀控制技术。但在实际操作中，由于客观环境的多变性及特殊性，在一些条件下，阴极保护可能无效或部分无效。这就要求我们在实际操作中，一定要综合考虑各种可能出现的状况，选取有效的阴极保护措施，同时，在施工中严格实施各项控制措施，提高涂覆层和阴极保护的施工质量，这样才能更好、更有效地控制腐蚀。

参考文献

[1] 杨萍，苏昔果，孟田军.城镇燃气埋地钢质管道阴极保护的设计[J].煤气与热力，2007，1：10-12

[2] 张峰.阴极保护技术在城镇燃气管网中的应用[J].江西建材，2009，1：24-26

[3] 高秋华.城市配气系统中牺牲阳极法的设计与施工[J].当代化工，2011，40（4）：410-413