燃气埋地管道防腐技术研究

作者:未知

  摘 要:根据埋地燃气管道腐蚀原理及成因,详细阐述了管道腐蚀的主要影响因素,并分析了燃气管道常用的防腐技术。
  关键词:燃气管道;防腐;技术
  管道运输是燃气输送的主要方式,随着管道埋地时间的延长,管道自身缺陷、腐蚀破坏,使管道运行状况日渐变差。燃气埋地管道被腐蚀后,腐蚀坑深度的变化会造成管道泄漏,减薄的管道在内压作用下会发生失效。因此,对燃气埋地管道防腐技术进行深入研究,是最大程度避免燃气管道腐蚀事故发生的有效途径。
  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
  综上所述,常用的管道防腐保护方法是涂层保护技术和阴极保护防腐技术,在燃气管道防腐过程中,一般是将上述两种技术有机结合起来进行使用,从而最大限度的使管道防腐达到安全、经济的保护效果。
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