城市埋地天然气管道的腐蚀Word下载.doc

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因此，本文对城市埋地天然气管道的腐蚀情况及其危害程度进行比较详细地介绍，并提出相应的腐蚀防护措施，这些方法所能达到的的效果，以及国内外有关天然气管道防腐的一些情况。

关键词：

埋地，天然气，因素，防护

Cityburiedgaspipelinecorrosion

Abstract

urbanundergroundterrainisverycomplicated,andvarioustypesofpipeisverymuchalso,naturalgaspipelineburiedinurbanundergroundwillbeaffectedbyavarietyoffactors,withthepassageoftime,thepipelinewillslowlybycorrosion,produceadverseeffecttothecity.Therefore,inthispaper,thecityburiedgaspipelinecorrosionanddamagedegreeindetail,andputforwardthecorrespondingcorrosionprotectionmeasures,thesemethodscanachievetheeffectofbothathomeandabroad,andthenaturalgaspipelinecorrosionprotectionofsomecircumstance.

Keywords:

buried，Naturalgas，Factors，protection

目录

绪论

第一章我国城市埋地燃气管道的现状

第二章城市埋地天然气管道腐蚀的机理

第三章城市埋地天然气管道的腐蚀

第四章城市埋地天然气管道防腐的措施

第五章天然气管道防腐层的评估

第六章智能型腐蚀检测设备及技术

第七章防腐管理的计算机网络化

第八章国内与国外管道防腐技术的差距

参考文献

随着城市的现代化建设和发展，地下管道的种类和数量迅速增多。

埋在地下的管道由于长期受到外部土壤以及内部介质的作用而发生腐蚀所造成的经济损失是非常巨大的。

具美国1977年统计，每年因为腐蚀而造成的经济损失为700亿美元，美国每年有40%的钢铁因腐蚀而损失，其中有10%完全变成废物。

由于腐蚀会使管道阻塞，结垢等造成能量的额外消耗也大得惊人。

管道的腐蚀还常常导致管道的设备非计划性检修，更换和非计划停产，而造成直接和间接的经济损失，同时城市埋地天然气管道的检修还会造成市民的麻烦。

城市燃气管道因腐蚀穿孔而发生的漏气事故，除了会污染环境以外，还会引起爆炸和火灾，造成人员的伤亡和财产的损失。

因此，腐蚀的危害不仅仅是个经济问题，而且还是一个非常严重的社会问题。

为了确保城市供气的安全，城市地下燃气管道的腐蚀问题应该要得到高度的重视和有效地控制。

1管道表面的除锈不够彻底，没有达到St3级手工除锈要求。

比较典型的就是钢管和凝液缸表面泥沙以及铁锈还在，并且没有作任何的处理，就在其上面包缠了防腐胶带。

2防腐层的总厚度小于1毫米，没有达到SY4014—93标准中聚乙烯胶带加强级防腐层厚度要求（加强级大于1毫米）。

3防腐胶带层见粘结的不牢，会出现起泡，分层，渗水等现象。

4防腐胶带与管道的表面（焊口，弯头，三通，法兰，凝液缸等处）附着差，达不到SY4014—93标准中8N/cm的附着力要求。

5管沟没有按要求先用干河沙回填，而是直接用原土以及建筑垃圾回填。

6牛油胶布的外层防腐胶带严重老化变脆，没有任何韧性，且强度变低。

7胶带的底漆严重老化成粉，几乎没有任何的粘结力。

8已安装牺牲阳极的管道，其保护电位大部分没有达到SY/T0019—97埋地钢质管道牺牲阳极阴极保护设计规范要求的—0.85V。

2.1管外腐蚀机理

埋地的金属管道会和土壤构成一个电极体系，由于金属的材料以及管道所处的土壤环境的本征特性在微观上或者宏观上存在着差异，所以在金属的管道表面的不同部位就会产生不同的电极电位；

一般情况下，高电位区会成为腐蚀电池中的阴极，而低电位区会成为电池的阳极。

阳极的腐蚀过程:

Fe=Fe2++2e

这个过程就是原子态的铁会被氧化成高价的铁离子，产生腐蚀的过程后，铁离子会和土壤中的其他元素结合成为铁的腐蚀产物，例如硫酸铁，四氧化三铁，氧化铁和氢氧化亚铁。

高电位区会发生其他离子的还原反应。

由于土壤中含有氢离子，氧气等物质，为了维持体系的电荷保持平衡，这些氧化性的介质就会吸收金属腐蚀所产生的电子而发生还原反应，其反应方程如下：

O2+2H2O+4e=4（OH）-

金属腐蚀过程的电子传输通过金属管道进行，而离子交换通过土壤的环境进行，这就形成埋地金属管道腐蚀点和的传输通道。

2.2管内腐蚀机理

天然气管道输送的介质中含有H2S、CO2溶于水，生成酸，碳钢在酸中发生电化学反应腐蚀，在阳极区铁被氧化为Fe2+离子，所放出的电子自阳极（Fe）流至钢中的阴极（Fe3C）上被H+吸收而被还原成氢气，即

阳极氧化反应：

Fe=Fe2++2e

阴极还原反应：

2H++2e=H2

总的反应：

Fe+2H+=Fe2++H2

3.1管外腐蚀

天然气管道的外壁腐蚀主要有土壤腐蚀，细菌腐蚀，杂散电流以及地下水和温度的影响。

1土壤的影响：

当管的道埋设结构在潮湿程度不同的土壤时，会由于充气的不均匀而形成氧浓差电池的腐蚀，处在砂土中的金属部分，氧比较容易渗入，所以其电位比较高，会成为阴极，而处在粘土中的金属部分，由于缺氧，会成为阳极，所以它们之间就构成氧了浓差电池，从而使粘土中的金属部分遭到腐蚀，同样地，埋在地下的管道（特别是水平埋放直径较大的管子），由于各处的深度不同，也会构成氧浓差电池，埋得较深的地方（如在管子的下部），由于氧到达困难，便成为阳极区，腐蚀就往往是发生在这个区域。

必须注意的是：

如果仅仅是微电池作用引起的腐蚀其结论则与上述情况完全相反，在粘土中，由于氧进入较为困难，氧去极化过程较难，所以腐蚀也就较慢，而在土壤中，氧容易渗入，氧去极化过程容易，所以腐蚀就较快。

土壤中的水分有些会和土壤的组分结合在一起，有些紧紧地粘附在固体颗粒的周围，有些可以在微孔中流动，盐类可以溶解在这些水中，土壤就会形成电解质，此时土壤的导电性与土壤的干湿程度及含盐量有关，土壤愈干燥，含盐量就愈少，其电阻就愈大，土壤愈潮湿，含盐量愈多，电阻就愈小。

大多数的土壤是呈中性的，pH值在6-7之间，但是有的土壤是碱性的，如碱性的砂质粘土和盐碱土，PH值在7.5-9.5之间，也有一些土壤是酸性的，如腐植土和沼泽土，pH值在3-6之间，所以不同酸碱度的土壤会对埋地天然气管造成不同的腐蚀。

2由杂散电流引起的腐蚀

杂散电流是一种漏电现象，在土壤的腐蚀中，防止它引起的腐蚀有很大的实际意义，杂散电流是由直流电源（如电气火车，有轨电车，电焊机，点解槽，电化学保护等）设备漏失出来的电流，一些地下设备，地下管道，电缆和混凝土的钢筋等都容易因这种杂散电流引起腐蚀，直流电往往从路轨漏到地下，进入地下管道某处，再从管道的另一处流出而回到路轨，杂散电流从管道流出的地方，成为腐蚀电池的阳极区，腐蚀破坏就发生在这个地方，如下图所示，金属的损失量与流过的杂散电流的电量成正比，符合法拉第定律，经计算：

一安培电流流过一年就相当于约九公斤的铁发生电化学腐蚀而被溶解掉了，可见杂散电流引起的腐蚀也是相当严重的。

3由于微生物引起的腐蚀

对于腐蚀有作用的细菌不多，其中最重要的是硫杆菌和硫酸盐还原菌（厌氧菌）。

硫杆菌有排硫杆菌和氧化硫杆菌两种，这种细菌最适宜存在的温度为25-30度，当温度高到55度以上时，就无法生存，在地下管道附近，由于污物发酵结果产生硫代硫酸盐，排硫杆菌就在其上大量繁殖，产生元素硫，紧接着，氧化硫杆菌将元素硫氧化成硫酸，造成对金属的严重腐蚀。

（2）硫酸盐还原菌（厌氧菌）如果土壤中非常缺氧，而且又不存在氧浓差电池及杂散电流等腐蚀大电池时，腐蚀过程是很难进行的，但是，对于含有硫酸盐的土壤，如果有硫酸盐还原菌存在，腐蚀不但能顺利进行，而且更加严重，主要是由于生物的催化作用，使腐蚀过程的阴极去极化反应得以进行，从而大大加速了腐蚀。

细菌腐蚀并非它本身对金属的侵蚀作用，而是细菌生命活动的结构间接地对金属腐蚀的电化学过程产生影响，主要以下述四种发生影响腐蚀过程：

新城代谢产物的腐蚀作用细菌能产生某些具有腐蚀性的代谢产物，如硫酸，有机酸和硫化物等；

生命活动影响电极反应的动力学过程；

改变金属所处环境的状况；

破坏金属表面有保护性的非金属覆盖层或缓蚀剂的稳定性。

4地下水的影响

夏天，有草坪的地方管线非常容易漏气，经分析，草坪经常浇水且发现所浇水中硫酸根离子和氯离子比较高，会加速管线的腐蚀。

5温度的影响

根据安全记录，我们发现温度较高的季节管线穿孔率要大于温度较低的季节，所以温度对管线的腐蚀速率也有很大的影响。

3.2管内腐蚀

管壁内腐蚀是由于天然气中残存的水分，氧气，硫化氢气体和二氧化碳气体引起的。

我国的天然气含硫量是比较高的，尤其是川渝地区的天然气，它们的含硫量一般在1%—13%左右（通常以硫化氢的形式出现）。

管道中的硫化氢和有机硫在与水分掺混后与管壁反应生成硫化铁粉，会破坏金属晶格使其变脆。

同时这种粉状物轻则堵塞管道，重则会与空气达到一定的比例程度后会自然爆炸。

4.1改进措施

1实施绝缘技术：

1）绝缘对象：

对消耗保护电流过大的管段，和保护电流旁流严重的管段，及新增的影响原设计保护效果的管段进行绝缘处理。

2）绝缘位置：

调压箱出口端的法兰处；

新老管线接管处。

3）绝缘方法：

在原法兰的基础上，增设绝缘垫片和绝缘套管，或者采用绝缘接头。

2埋设牺牲阳极

1）埋设地点：

各区域的外加电流阴极保护系统无法保护到的管段。

2）阳极：

高效镁合金牺牲阳极。

3）埋设阳极间距为：

40—50米。

3杂散电流排流保护

通过对天然气的管网保护电位的测试，然后用排流导线将管道的排流点与电气化铁路的钢轨，回馈线或者牵引变电站的阴极母线相连接，使管道上的杂散电流不经土壤而经过导线单向地流回电源的负极。

从而保证管道不受腐蚀。

这种方法称之为排流保护法。

4.2地下管线的防腐问题

1钢制埋地管线的防腐措施

1）对于压力高于0.4MP的燃气管道我们一般采取钢管，它的防腐层宜采用煤焦油瓷漆或者其他较好的防腐材料，管道的接口处宜采用交联聚乙烯热缩材料防腐；

2）钢制埋地管道在下沟之前，应采用电火花检漏仪进行检漏，下沟后应对吊装处进行复检，对发现的缺陷应该及时地修补，并再次检查合格后，才能进行回填；

3）埋地钢管的管沟底部，如果处于天然砂土层或者黄土层，允许用沙土或者黄土直接回填。