城镇燃气管道设计与防腐问题处理研究

城镇燃气管道设计与防腐问题处理研究

陈华甫

济南港华万通燃气工程设计有限公司山东济南250014

摘要：城镇燃气管道的腐蚀现象已经成为影响天然气输送的重要因素，城市化进程的加快使得燃气管道的数量快速增长。城镇燃气管道的设计，除满足国家现行的规程、规范外，还应该考虑施工及检修的需要，合理选用防腐绝缘材料及确定牺牲阳极之间的间距，不仅具有较好的经济效益和社会效益，也增加了燃气管道的使用寿命，保证了城镇燃气管道的输送安全，进而获取更高的社会发展价值。

关键词：城镇燃气；管道设计；防腐问题

一、燃气管道的腐蚀类型

燃气管道腐蚀属于世界范围的难题，从现阶段出现的腐蚀类型上看，主要分为外壁腐蚀和内壁腐蚀两种。

1、外壁腐蚀

外壁腐蚀通常发生在埋设于地下的管道，地下管道环境复杂，容易出现电化学腐蚀或化学腐蚀。化学腐蚀会使得管道壁变薄，对于燃气运输的影响相对较小；电化学的腐蚀会导致管道壁出现凹凸不平的现象，从而出现天然气的穿孔，引发燃气泄漏，导致安全事故的发生[1]。

2、内壁腐蚀

内壁腐蚀主要发生在燃气的输送过程中，天然气中会携带着一些水分，在内壁上形成亲水膜，从而发生电化学腐蚀；天然气中含有二氧化碳、氧、硫化氢等化学物质，会对管道内壁造成腐蚀。当这些物质与管道中的金属接触时，会发生化学反应，形成化学原电池，对内壁进行持续的腐蚀；此外，天然气本身也含有对金属内壁造成腐蚀的化学物质，会加重腐蚀程度[2]。

二、城镇燃气管道设计分析

1、阴极区保护设计

现阶段，城镇燃气管道阴极区的保护主要采用的完全牺牲阳极的方式，在具体操作中的要求有以下几个方面：一是对地电位的电压要出负值的状态，最大不能超过-0.85V；二是在通电过程中，阴极区电位的电压要低于自然电位电压，最小低于值不能超过300mV；三是如果暗埋管道的土壤中含有硫酸盐、水等物质或元素，要对其中硫酸根的含量进行测试，当其含量超过百分之五时，通电后对地电位的电压要低于-0.95V[2]。在采用这种方法进行牺牲阳极预埋时，与燃气管道之间的间隙最好控制在30cm以上，但最大不能超过700cm，预埋时的深度最好控制在100cm内，可以直接在潮湿状态的土壤中进行埋设；埋设的方式有卧式、立式等，但要注意的是，埋设过程中，管道之间不能有金属物质出现。

在埋设完毕后，要检测埋设保护装置是否到位，弯管设计的范围是否符合规定，避免管道出现交叉、过铁等情况，而且在埋设过程中如遇到匝道或环岛等情况，要科学的设计节点，保障拐角的安全；并且要按照规范要求进行弹性敷设。

2、转角设计

对于燃气管道的转角设计要遵循以下几个原则：一是如果转角处采用的曲率半径较大的机制弯头，那么要保障管道使用过程中没有通球要求；其中曲率半径较小的弯头只能在有特殊要求的情况下应用[1]。二是要根据我国对燃气管道转角设计的要求和规范进行管道偏差测量，保障其管道角度偏差不超过3°。三是要根据管道外部的压力情况确定管道的连接方式，例如，当管道外部的压力值超过了1.6MPa时，就不能将螺旋焊接的连接方式应用到管道附件连接和钢管制作上。四是根据管道转角处的角度进行弯管类型确定，例如当前管道转角角度没有超过15°的范围时使用冷弯弯管，弯管曲率半径的确定参照现行《输气管道设计规范》GB50251的相关要求；如果转角角度超过了15°的范围则使用热煨弯头，为使管道能够满足通球的需要，曲率半径需大于5D，一般采用6D[2]。

三、城镇天燃气管道设计防腐问题的处理措施

1、加强城镇燃气管道内部防腐设计

解决城镇燃气管道内部防腐问题，需要从燃气质量入手，不断的改善和优化燃气质量。燃气本身涵盖了较多的化学物质，导致在输送的过程中，对燃气管道造成较大的防腐作用，如此便加快了燃气管道的腐蚀速度，时间久了还会加强腐蚀程度。在这类情况下，需要根据实际情况，促使相关部门从根本上解决燃气质量问题，在国家标准化的基础上不断的优化和加强燃气管道的防腐设计，提升燃气管道的使用寿命，确保燃气的稳定输送。例如：可以在燃气管道的内部涂抹一些环氧树脂，有效的控制燃气气源本身化学物质带来的危害[1]。

为了防止燃气管道内部出现腐蚀，在进行施工时，可以先使用热收缩胶带、聚乙烯防腐胶带两类材料作为外防腐层，确保管道内部的燃气能够完全和外界空气隔绝。在输送燃气的过程中，工作人员需要将燃气管道周围的垃圾清理干净，特别是一些尖锐类物品，工作人员应该及时清理，避免尖锐物品对燃气管道的安全性造成影响。看的见的燃气管道需要使用混凝土覆盖好，通常情况下将覆盖的厚度控制在2cm的范围内即可，若是燃气管道设计在混凝土模板中，需要使用专门的工具将管道套住，需要注意的是，在进行套管处理的时候，应该预留一定的距离，套管两端也需要采取规定的材料的对燃气管道实施密封处理[2]。

2、重视城镇燃气管道外壁防腐设计

在开展城镇燃气管道外壁防腐设计时，最佳的保护措施为防腐蚀隔绝、有电保护、排流保护法三类保护措施。在进行防腐设计过程中，需要依据实际情况开展防腐工作，比如可以在天燃气管道的外壁上涂抹一些沥青（塑料沥青），有效的避免天燃气管道外壁和土壤之间的直接接触，从源头降低天燃气管道出现腐蚀的可能性[2]。

在进行燃气管道设计时需要注意：镁阳极要设置在电阻率为100Ω.m以上的土壤中，锌阳极应该设置在电阻率为100Ω.m以上。牺牲阳极安装检测头和检测桩时，需要沿着燃气主线、干线安装，牺牲阳极应该安装在湿度大、腐蝕性较强的土壤中，每5组安装一个牺牲阳极，同时设置一个检测桩。

排流保护方式、防腐蚀隔绝层保护方式，能够有效的杜绝土壤和天燃气管道外壁两者的直接接触，这两类保护方式不仅能够缓解天燃气管道的腐蚀速度、还能够有效的避免天燃气管道出现杂散电流腐蚀的情况。

在实际的操作中，电保护法一般均采取牺牲阳极的阴极保护方式，在实际的应用中，这类保护方式相比其他燃气管道外壁防腐设计要复杂许多，且在使用中投入成本也比较大[1]。虽说电保护法的效果很好，但是随着燃气管道的长期使用，会增加腐蚀程度，在此时即便是投入阴极保护法，也会造成较大的维修成本。在使用牺牲阳极保护措施，通电之后，阴极电位的变化之要控制在300mV的范围内，地电位的安装、设置需要满足-0.85V的标准要求。若是土壤内的硫酸盐含量超过了0.53%，为了确保使用寿命和使用质量，需要重新调整电位。在进行牺牲阳极埋设时，要保持牺牲阳极、燃气管道之间的距离，通过实践最佳的距离应该保持在0.35m—0.75m的范围内，深度控制在1m的范围内。在埋设的时候要确保土壤内的含水量，尽量选择卧式埋设法，在埋设时严禁在燃气管道和牺牲阳极间设置金属性构筑物［2]。

3、选择最佳的燃气管道材料

燃气管道性能质量的好坏和天燃气的输送质量之间有着密切的关系，例如：某地区每一年因为燃气管道泄露引发的安全事故在整体燃气管道安全事故中占36%左右，通过数据能够得知，因为管道引发的燃气泄漏事故所占比例较大。针对这类问题，要求相关技术人员在设计燃气管埋地工作时，应该将防腐设计贯彻整个设计工作中，促使工作人员重视燃气管道的防腐设计，加强对管道材料的控制、把关[1]。例如：在实际的燃气管道设计、安装工作中，可以使用聚乙烯复合塑料管材质的管道，主要是因为这类材质本身具备较强的耐腐蚀性，在外界温度和湿度变化较小时，能够有效的保障燃气管道的使用寿命，在确保燃气管道延展性的同时，最大程度的降低燃气管道腐蚀的几率。

4、结束语

综上所述，燃气管道已成为我国一项基础设施建设内容，其如果出现泄露、腐蚀等问题，将会给群众的生活带来极大的安全隐患，所以要从设计及防腐处理上降低燃气管道出现事故的概率，保障燃气管道在能源输出中保持稳定、持续的状态。

参考文献

[1]牛幼飞，王功.城市燃气管道防腐设计中的几大问题研究[J].科技传播，2012，22（10）：47，19.

[2]刘尚书.城市燃气管道防腐设计中的几大问题研究[J].城市建设理论研究（电子版），2013，19（24）：121，125.