论文部分内容阅读
摘要：随着城市现代化深入发展，我国城市居民大量应用燃气管道，但是在应用过程中也出现了一些状况，例如管道遭受腐蚀，使得燃气大量外泄，本文通过分析我国城市燃气管道遭受腐蚀的现状及原因，并在此基础上，针对出现的具体问题，采用不同的管道防腐蚀方法，进而提出有意义的解决方案。本文还介绍了绝缘层防腐蚀法，电保护法等防腐蚀技术。提出了相应的解决方法。
关键词：城市燃气管道；城市居民；燃气外泄；防腐蚀技术
【中图分类号】 TQ541【文献标识码】 B【文章编号】 1671-1297（2012）11-0331-02
城市燃气作为城市能源的重要组成部分，应与城市未来的总体规划同步进行，城市燃气供应管道化更是城市现代化的主要标志之一，在城市燃气管网建设中，如何选择合适的管材已是一个至关重要的问题，在此分别从管材的特性、管材的价格、使用年限、输送能力等几方面作以比较说明。
一腐蚀的原因
腐蚀是金属在周围物质的化学，电化学作用下所引起的一种破坏。金属腐蚀按其性质可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。输送燃气的钢管按其腐蚀部位的不同，分为内壁腐蚀和外壁腐蚀。
1.内壁腐蚀。水在管道内壁生成一层亲水膜，形成了原电池腐蚀的条件，产生电化学腐蚀。由于输送的燃气中可能含有硫化氢、二氧化碳、氧、硫化物或其它腐蚀性化合物直接和金属起作用，引起化学腐蚀。内壁防腐的根本措施是将燃气净化，使其杂质含量达到允许值以下，还可以在管道内用合成树脂或环氧树脂等作内涂层，可防止管道内壁的腐蚀，并能降低管壁的粗糙度，相应地提高了管道的输气能力。
2.外壁腐蚀。架空或埋地钢管都会发生外壁腐蚀。埋地钢管的化学腐蚀是全面性的腐蚀，在化学腐蚀的作用下，管壁厚度的减薄是均匀的，所以从钢管受到穿孔破坏的观点看，化学腐蚀的危害性不大，而造成钢管表面出现凹穴，以至穿孔的主要原因来自电化学腐蚀，其次杂散电流。土壤中微生物细菌对钢管的腐蚀作用也是不可忽视的。
二防腐的方法
可从下述三方面途径来防止腐蚀的发生和降低腐蚀的程度：采用耐腐蚀的管材，如铸铁管。塑料管或其他非金属管道；增加埋地钢管和土壤之间的过度电阻，减小腐蚀电流，如采用防绝缘层使电阻增大，在局部段采用地沟敷设或非金属套管等方法，这些方法又称为消极防腐法；采用电保护法，这种方法又称为积极保护法。一般与绝缘层防腐法相结合，两种方法同时采用，以减小电流的消耗。
1.绝缘层防腐法。绝缘层防腐法是在埋地钢管上涂敷电绝缘性能良好的隔离层，可以避免管道金属与土壤直接接触，阻止电流流入管道和流出管道。因此，如果隔离层完整无缺损，并保护良好的电绝缘性能和防水性能，则土壤中的电解质不可能透过隔离层与管道金属接触，就可防止电化学腐蚀的发生。管道的绝缘层一般应满足下列基本要求：与钢管的粘结性好，保持连续完整；电绝缘性能好，对击喘电压有足够的耐压强度和有足够的电阻率；具有良好的防水性和化学稳定性； 能抗生物侵蚀，有足够的机械强度、任性及塑性； 材料来源充足，价格低廉，便于机械化施工。
埋地钢管所采用的防腐绝缘层种内很多，有沥青绝缘层，煤焦油沥青绝缘层，聚氯乙烯包扎带，塑料薄膜涂层，酚醛泡沫树脂等塑料绝缘层，搪瓷涂层和水泥砂浆涂层等。煤焦油沥青具有抗细菌腐蚀的优点，但有毒性。塑料绝缘层在强度、弹性、受撞击、粘结力、化学稳定性、防水性和电绝缘性等方面，均优于沥青绝缘体，是今后发展的方向。沥青是埋地钢管中应用最多和效果较好的防腐材料，当前在我国主要是采用沥青绝缘层。
沥青绝缘层的結构。这种绝缘层由沥青、玻璃布、塑料布所组成，沥青绝缘层所用各种材料性能要求如下：①沥青。沥青的电绝缘性能较好，吸水性小，化学稳定性好，材料来源之泛，成本低。在金属管道防腐方面，我国都采用石油建筑沥青30号甲，30号乙和10号，或专用沥青1号，2号和3号。②玻璃布。其厚度为0.1mm，经纬密度为8×8根/平方厘米，含碱量10%是在绝缘之间起加强作用的包扎材料，以增强绝缘层的强度，起骨架的作用。③聚氯乙烯塑料布。其耐寒性能要求在零下40度时不脆裂，耐热温度为70度时强度不会降低，厚度为0.15～0.20mm，用于外包扎层，即可防腐又可起保护沥青层的作用，使预制绝缘层的钢管在运输、入沟、安装和回填土时，其绝缘层免糟损坏。④底漆。以涂敷绝缘层所用沥青与无铅汽油调制成底漆，它的作用是增加沥青与钢管表面的粘结力，其重量配比为：沥青：汽油=1.2：（2.25～2.50）。⑤橡胶粉。为提高绝缘层粘结力和延伸度，可在沥青中加入3%～5%的橡胶粉。
沥青绝缘层的施工。沥青绝缘层的施工中应注意的事项主要有：①配制沥青底漆要用无铅汽油，底漆在使用前必须充分搅匀，用0.4×0.4mm的滤网过滤，测定比重应为0.8～0.82。底漆应储存在密闭容器中，对变稠了的底漆应加以稀释处理，符合要求后才能使用。②在熬制沥青是，应县将沥青打成3kg以下小块，放入干净的沥青锅中逐步升温，当温度升到180～200度时脱水，直到不产生气泡为止，然后逐步降温至160度以下，当需要时可加入3%～5%的橡胶粉，事先应对橡胶粉进行筛选处理，使其粒度不大于1mm，含水量不大于1.5%，磁选后的金属含 量不大于0.1%，纤维含量不大于5%，每锅沥青应取样化验合格后才能使用。③钢管要先除锈除漆，直到露出钢管本色，并完全干燥后才能涂刷底漆，底漆层厚度应均匀一致，厚0.1～0.15mm。④沥青层应涂在干燥清洁的底漆上，要求光滑、厚度均匀、无气泡无皱纹也无结瘤产生，用玻璃包扎时，每圈之间不能的间隙，允许有不大于5mm的搭边，当包扎第二层玻璃布时，其缠绕方向应于前一层相反。外包塑料布时每圈搭边宜在20～30mm之间。⑤管道绝缘防腐层在涂敷过程中和工作结束后，都应仔细进行外观检查，消除所有缺陷。此外，还应使用电火花检漏仪对全部防腐层进行检验，该仪器利用高压火花放电原理检查出燃气管道防腐绝缘层的微孔和损伤必须予以消除，否则，它们就可能是埋地钢管电化学腐蚀的阳极区，使钢管表面产生腐蚀，以至穿孔。
2.电保护法。电保护法有阴极保护法。牺牲阳极保护法和排流保护法。目前常用的是阴极保护法。根据点化学腐蚀的原理，在腐蚀电池中阳极受腐蚀而损坏，而阴极则保持完好，利用外加的直流电源，通常是阴极保护站产生的直流电源，使钢管对土壤造成负电位的 保护方法，称为阴极保护。阴极保护站直流电源的正极与接地阳极（常用的阳极材料为废旧钢材）连接，负极与被保护的管道连接，外加电流从电源正极通过导线流向接地阳极，直流电由接地阳极经土壤流入被保护的管道，再从管道经导线流回负极。这样使整个受到保护的管道成为阴极，而与接地阳极成为腐蚀电池，使接地阳极的废旧钢材不断受到腐蚀。
一个阴极保护站的保护半径约为15～20Km，两个保护站之间的保护距离约为40～60Km。当被保护的管道与其它地下金属管道或构筑物邻近时，必须考虑阴极保护站的杂散电流对它们的影响，当这种影响超过规定的标准时，就应考虑燃气管道与它们共同的电保护措施。由于城市的街道或街区庭院内地下金属管道和构筑物较多，为了避免相互影响，电保护法在城市燃气管网中极少应用，而只采用绝缘层防腐法，但在长输管线或城市郊区的燃气管道上，电保护法常与绝缘层防腐法同时采用，以达到取长补短的防腐效果。
参考文献
[1]贾雁群，李连星，叶茂，高鹏，王永恒.燃气管网泄漏事故原因分析与预防措施[J]；煤气与热力；2005年07期
[2]刘仲强，徐平，孙国有，郑津洋，陈虹港，邓贵德.现有城市燃气管线接纳天然气能力的研究[J]；化工机械；2005年06期
[3]于培林，姚安林，刘晓艳，刘艳华.利用故障树分析城市燃气管网事故的诱因[J]；内蒙古石油化工；2007年08期
[4]赵喜存，刘宝荣.城市管道供气企业安全平台支撑体系要素研究[A]；中国土木工程学会城市燃气分会输配专业委员会2007年会论文集[C]；2007年
[5]于京春，解东来，马冬莲，王秋阳.城镇燃气管网风险评估研究进展及建议[J]；煤气与热力；2007年12期
作者简介：潘 岳（1989～），广西钦州人，现为华中科技大学文华学院城建学部09级建筑环境与设备工程专业2班学生，研究方向：燃气方向。
关键词：城市燃气管道；城市居民；燃气外泄；防腐蚀技术
【中图分类号】 TQ541【文献标识码】 B【文章编号】 1671-1297（2012）11-0331-02
城市燃气作为城市能源的重要组成部分，应与城市未来的总体规划同步进行，城市燃气供应管道化更是城市现代化的主要标志之一，在城市燃气管网建设中，如何选择合适的管材已是一个至关重要的问题，在此分别从管材的特性、管材的价格、使用年限、输送能力等几方面作以比较说明。
一腐蚀的原因
腐蚀是金属在周围物质的化学，电化学作用下所引起的一种破坏。金属腐蚀按其性质可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。输送燃气的钢管按其腐蚀部位的不同，分为内壁腐蚀和外壁腐蚀。
1.内壁腐蚀。水在管道内壁生成一层亲水膜，形成了原电池腐蚀的条件，产生电化学腐蚀。由于输送的燃气中可能含有硫化氢、二氧化碳、氧、硫化物或其它腐蚀性化合物直接和金属起作用，引起化学腐蚀。内壁防腐的根本措施是将燃气净化，使其杂质含量达到允许值以下，还可以在管道内用合成树脂或环氧树脂等作内涂层，可防止管道内壁的腐蚀，并能降低管壁的粗糙度，相应地提高了管道的输气能力。
2.外壁腐蚀。架空或埋地钢管都会发生外壁腐蚀。埋地钢管的化学腐蚀是全面性的腐蚀，在化学腐蚀的作用下，管壁厚度的减薄是均匀的，所以从钢管受到穿孔破坏的观点看，化学腐蚀的危害性不大，而造成钢管表面出现凹穴，以至穿孔的主要原因来自电化学腐蚀，其次杂散电流。土壤中微生物细菌对钢管的腐蚀作用也是不可忽视的。
二防腐的方法
可从下述三方面途径来防止腐蚀的发生和降低腐蚀的程度：采用耐腐蚀的管材，如铸铁管。塑料管或其他非金属管道；增加埋地钢管和土壤之间的过度电阻，减小腐蚀电流，如采用防绝缘层使电阻增大，在局部段采用地沟敷设或非金属套管等方法，这些方法又称为消极防腐法；采用电保护法，这种方法又称为积极保护法。一般与绝缘层防腐法相结合，两种方法同时采用，以减小电流的消耗。
1.绝缘层防腐法。绝缘层防腐法是在埋地钢管上涂敷电绝缘性能良好的隔离层，可以避免管道金属与土壤直接接触，阻止电流流入管道和流出管道。因此，如果隔离层完整无缺损，并保护良好的电绝缘性能和防水性能，则土壤中的电解质不可能透过隔离层与管道金属接触，就可防止电化学腐蚀的发生。管道的绝缘层一般应满足下列基本要求：与钢管的粘结性好，保持连续完整；电绝缘性能好，对击喘电压有足够的耐压强度和有足够的电阻率；具有良好的防水性和化学稳定性； 能抗生物侵蚀，有足够的机械强度、任性及塑性； 材料来源充足，价格低廉，便于机械化施工。
埋地钢管所采用的防腐绝缘层种内很多，有沥青绝缘层，煤焦油沥青绝缘层，聚氯乙烯包扎带，塑料薄膜涂层，酚醛泡沫树脂等塑料绝缘层，搪瓷涂层和水泥砂浆涂层等。煤焦油沥青具有抗细菌腐蚀的优点，但有毒性。塑料绝缘层在强度、弹性、受撞击、粘结力、化学稳定性、防水性和电绝缘性等方面，均优于沥青绝缘体，是今后发展的方向。沥青是埋地钢管中应用最多和效果较好的防腐材料，当前在我国主要是采用沥青绝缘层。
沥青绝缘层的結构。这种绝缘层由沥青、玻璃布、塑料布所组成，沥青绝缘层所用各种材料性能要求如下：①沥青。沥青的电绝缘性能较好，吸水性小，化学稳定性好，材料来源之泛，成本低。在金属管道防腐方面，我国都采用石油建筑沥青30号甲，30号乙和10号，或专用沥青1号，2号和3号。②玻璃布。其厚度为0.1mm，经纬密度为8×8根/平方厘米，含碱量10%是在绝缘之间起加强作用的包扎材料，以增强绝缘层的强度，起骨架的作用。③聚氯乙烯塑料布。其耐寒性能要求在零下40度时不脆裂，耐热温度为70度时强度不会降低，厚度为0.15～0.20mm，用于外包扎层，即可防腐又可起保护沥青层的作用，使预制绝缘层的钢管在运输、入沟、安装和回填土时，其绝缘层免糟损坏。④底漆。以涂敷绝缘层所用沥青与无铅汽油调制成底漆，它的作用是增加沥青与钢管表面的粘结力，其重量配比为：沥青：汽油=1.2：（2.25～2.50）。⑤橡胶粉。为提高绝缘层粘结力和延伸度，可在沥青中加入3%～5%的橡胶粉。
沥青绝缘层的施工。沥青绝缘层的施工中应注意的事项主要有：①配制沥青底漆要用无铅汽油，底漆在使用前必须充分搅匀，用0.4×0.4mm的滤网过滤，测定比重应为0.8～0.82。底漆应储存在密闭容器中，对变稠了的底漆应加以稀释处理，符合要求后才能使用。②在熬制沥青是，应县将沥青打成3kg以下小块，放入干净的沥青锅中逐步升温，当温度升到180～200度时脱水，直到不产生气泡为止，然后逐步降温至160度以下，当需要时可加入3%～5%的橡胶粉，事先应对橡胶粉进行筛选处理，使其粒度不大于1mm，含水量不大于1.5%，磁选后的金属含 量不大于0.1%，纤维含量不大于5%，每锅沥青应取样化验合格后才能使用。③钢管要先除锈除漆，直到露出钢管本色，并完全干燥后才能涂刷底漆，底漆层厚度应均匀一致，厚0.1～0.15mm。④沥青层应涂在干燥清洁的底漆上，要求光滑、厚度均匀、无气泡无皱纹也无结瘤产生，用玻璃包扎时，每圈之间不能的间隙，允许有不大于5mm的搭边，当包扎第二层玻璃布时，其缠绕方向应于前一层相反。外包塑料布时每圈搭边宜在20～30mm之间。⑤管道绝缘防腐层在涂敷过程中和工作结束后，都应仔细进行外观检查，消除所有缺陷。此外，还应使用电火花检漏仪对全部防腐层进行检验，该仪器利用高压火花放电原理检查出燃气管道防腐绝缘层的微孔和损伤必须予以消除，否则，它们就可能是埋地钢管电化学腐蚀的阳极区，使钢管表面产生腐蚀，以至穿孔。
2.电保护法。电保护法有阴极保护法。牺牲阳极保护法和排流保护法。目前常用的是阴极保护法。根据点化学腐蚀的原理，在腐蚀电池中阳极受腐蚀而损坏，而阴极则保持完好，利用外加的直流电源，通常是阴极保护站产生的直流电源，使钢管对土壤造成负电位的 保护方法，称为阴极保护。阴极保护站直流电源的正极与接地阳极（常用的阳极材料为废旧钢材）连接，负极与被保护的管道连接，外加电流从电源正极通过导线流向接地阳极，直流电由接地阳极经土壤流入被保护的管道，再从管道经导线流回负极。这样使整个受到保护的管道成为阴极，而与接地阳极成为腐蚀电池，使接地阳极的废旧钢材不断受到腐蚀。
一个阴极保护站的保护半径约为15～20Km，两个保护站之间的保护距离约为40～60Km。当被保护的管道与其它地下金属管道或构筑物邻近时，必须考虑阴极保护站的杂散电流对它们的影响，当这种影响超过规定的标准时，就应考虑燃气管道与它们共同的电保护措施。由于城市的街道或街区庭院内地下金属管道和构筑物较多，为了避免相互影响，电保护法在城市燃气管网中极少应用，而只采用绝缘层防腐法，但在长输管线或城市郊区的燃气管道上，电保护法常与绝缘层防腐法同时采用，以达到取长补短的防腐效果。
参考文献
[1]贾雁群，李连星，叶茂，高鹏，王永恒.燃气管网泄漏事故原因分析与预防措施[J]；煤气与热力；2005年07期
[2]刘仲强，徐平，孙国有，郑津洋，陈虹港，邓贵德.现有城市燃气管线接纳天然气能力的研究[J]；化工机械；2005年06期
[3]于培林，姚安林，刘晓艳，刘艳华.利用故障树分析城市燃气管网事故的诱因[J]；内蒙古石油化工；2007年08期
[4]赵喜存，刘宝荣.城市管道供气企业安全平台支撑体系要素研究[A]；中国土木工程学会城市燃气分会输配专业委员会2007年会论文集[C]；2007年
[5]于京春，解东来，马冬莲，王秋阳.城镇燃气管网风险评估研究进展及建议[J]；煤气与热力；2007年12期
作者简介：潘 岳（1989～），广西钦州人，现为华中科技大学文华学院城建学部09级建筑环境与设备工程专业2班学生，研究方向：燃气方向。