城市天然气管道腐蚀的原因
摘要：天然气作为当今城市能源供应的主要形式，对城市天然气供应进行充分的研究，保障天然气的正常供应对整个社会经济的发展和社会的稳定具有极其重要的作用。文章对城市天然气管道腐蚀的原因进行了相关的分析，并对如何改进城市天然气管道腐蚀防治的措施进行了探讨，最后对城市天然气管道防腐的相关问题进行了总结。
关键词：城市天然气,管道腐蚀,原因,改进措施
1城市天然气管道腐蚀的原因分析
城市天然气管道腐蚀问题是当前全世界范围内普遍存在的问题。造成天然气管道腐蚀的原因众多，主要有空气和细菌腐蚀、管道和土壤腐蚀两种。
1.1空气和细菌腐蚀
城市天然气管道在空气中的腐蚀是由于空气中的氧气、水分和酸性污染物等共同作用下而发生的化学腐蚀。天然气运输管道的主要成分是钢铁，钢铁长时间暴露在空气中容易发生腐蚀，从而影响到管道使用的寿命。城市天然气管道在大气中受到腐蚀主要分为干燥大气腐蚀、潮湿大气腐蚀和可见液膜下的大气腐蚀等三种类型。另外，空气中还存在这一些常见的管道腐蚀细菌如铁细菌、氧化菌等，这些也是造成天然气管道腐蚀的重要原因。
1.2管道和土壤腐蚀
城市天然气管道的腐蚀分为管道内壁腐蚀和管道外壁腐蚀。其中内壁腐蚀是由于管道中所传输的天然气的主要成分是硫化氢、氧气和二氧化碳等物质的混合物，这些物质混合在一起容易发生腐蚀作用，对管道内壁造成损害，影响管道使用的寿命。通常，我们处理管道内壁的腐蚀问题的原理是将燃气中的杂质控制在标准值之内。在管道内壁涂抹一些抗氧化的物质能够有效的减缓管道内壁被天然气中杂质的腐蚀。天然气管道外壁腐蚀主要是由于管道长期暴露在空气中或者被埋在土壤中。埋在土壤中的天然气管道的腐蚀称为土壤腐蚀。由于土壤中存在着一些能够腐蚀钢铁的化学物质，再加之水和渗入到土壤中的氧气的作用，使得天然气管道发生腐蚀，变得越来越薄，增加了天然气传输的安全隐患。
2城市天然气管道腐蚀防治的方法探讨
2.1管道内壁防腐方法探究
由于天然气的特殊成分，以及天然气传输过程中所夹杂的混合物的影响，以钢铁为材料所制造的运输管道很容易受到损耗。因此，研究清楚天然气的组成对天然气运输管道内壁的保护具有重要的作用。天然气在进入管道进行传输时往往都会夹带着水分、氧气、硫化氢以及二氧化碳等杂质，这些杂质在铁质管道的环境下会在发生电化学反应的同时发生破坏金属晶格的反应，使得天然气运输管道的内壁受到损伤，给天然气的安全运输埋下了巨大的隐患。因此，通过对天然气管道内壁的防腐方法进行探索研究，发现在运输管道内壁涂抹防腐物质和减少天然气杂质具有非常明显的效果。其中，减少天然气杂质需要我们从天然气传输源头上对天然气进行净化，通过脱硫、脱水等手段来使得天然气的成分符合相关的安全标准。而在管道内壁涂抹相关防腐物质则可以进一步降低管道因发生电化学反应而受损的风险。在减少管道的腐蚀的同时还能够减小天然气传输的阻力和清理管道的成本，提高相关单位的经济效益。
2.2管道外壁防腐方法探究
城市天然气管道的外壁容易受到很多方面的影响而发生腐蚀，因此对管道外壁的防腐需要投入更多的精力进行研究。城市天然气管道外壁由于长时间与土壤接触，土壤中又存在着一些能够和管道所用材质发生电化学反应的物质，所以在进行管道外壁防腐工作时要充分预料到可能会发生的反应，然后再有针对性的进行管道防腐工作。如果用被腐蚀金属的质量来衡量腐蚀的速度，用W表示被腐蚀金属损失的质量，i表示腐蚀电流强度，t表示时间，k表示电化学当量，可以得到腐蚀速度W=i×t×k。
2.2.1涂抹绝缘层进行管道防腐
城市天然气管道的主要成分的铁，在长期暴露在空气当中或者埋在土壤中容易发生电化学反应使得管道遭到腐蚀，影响到天然气的正常传输。在管道外壁涂抹绝缘层能够有效的阻止电化学反应的发生，延长了管道使用的寿命。然而，要达到理想的效果，对于天然气管道的绝缘层所涂抹的材料及施工的质量有着比较高的要求。为了达到管道防腐的理想状态，在施工时一定要保障所涂抹的绝缘层是没有缝隙的，保障管道外壁不会直接与土壤中的成分接触。在选择绝缘层的材料时一定要选择防水的、化学性质稳定、抗腐蚀，还要在施工过程中不影响施工的正常进行。当前，我国城市天然气管道防腐绝缘层的材料通常选用的是煤焦油沥青。煤焦油沥青进行管道外壁防腐不仅在经济上拥有着较大的优势，而且其所具有的性质基本都适用于管道绝缘层的要求，所以煤焦油沥青在管道防腐中运用比较广泛。然而，运用沥青进行管道外壁绝缘层的构建还需要其他材料的辅助，如玻璃布、聚氯乙烯塑料布、底漆、橡胶粉等，这些材料在配合沥青使用时还要满足其他一些要求。
其中，玻璃布的使用要根据不同环境下的不同管道情况来使用，一般而言，玻璃布的厚度为0.1mm，经纬密度为8×8根/cm2，含碱量10%，这一标准下的玻璃布能够起到很好的绝缘效果，而且还能够充当绝缘层的骨架。聚氯乙烯塑料布抗寒和耐热能力超强，具有比较稳定的化学性质和物理性质，具有较好的防腐作用，而且还能够保护沥青。底漆则主要是通过对沥青和汽油按照1∶2（2.25～2.50）的比例进行调制而生成的，能够有效增加与管道表面的粘附程度，更好的起到保护的作用。在底漆中加入3%～5%的橡胶粉则在提高管道防腐绝缘层的延展性和粘性上具有重要的作用，同样也能够对防腐层起到一定的保护作用。2.2.2利用电保护法进行管道防腐
通过电保护法进行城市天然气管道的防腐工作是当前运用的比较普遍的方法。根据管道所发生的电化学反应的相关知识，电保护法分为外加电源保护法、牺牲阳极保护法和排流保护法三种办法。
其中，外加电源保护法能够消除管道与环境中的阴阳极电位差，从而阻止电化学反应的发生，达到保护阴极即保护管道不被腐蚀的目的。然而，根据城市天然气供应的实际情况，如果我们在管道防腐工作中采用外加直流电源方法的话难免会对其他公共设施的正常运行造成影响，从而可能会导致因小失大的结果。而牺牲阳极保护法的主要原理是利用还原性比天然气运输管道所用钢铁材料的还原性强的金属，该金属充当原电池中的负极，输气管道材料充当正极，在发生原电池反应时阴极所用材料被消耗，而充当正极的管道受到保护，从而达到天然气输气管道防腐的效果。在牺牲阳极保护法中我们常采用镁合金来充当阳极的材料，从而使得管道能够获得足够的电子来使管道呈现为负电位，以达到保护管道的目的。在实际应用当中，我们通常会将外加电源保护法和牺牲阳极保护法相结合，两种方法优势互补，相互结合，从而达到更好的管道防腐效果。
3城市天然气管道腐蚀防治改进措施探讨
当前，相对国外管道防腐较为先进的技术而言，我国对城市天然气管道腐蚀防治的研究还存在着一些问题急需解决，管道防腐技术还有待改进。
3.1积极开发管道防腐材料
我国当前所使用的管道防腐材料虽然基本已经实现了国产化，但是由于技术上的缺陷，所生产出来防腐材料难免会出现一些问题。因此，我们要加大对管道防腐材料的研究力度，通过借鉴国外先进的技术，结合国内的实情，运用到生产实践当中去，生产出高质量的材料来更好的进行管道腐蚀的防护。
3.2积极提升腐蚀管道的定位技术
进行天然气管道腐蚀程度的测量需要我们拥有一个完善的防腐数据库管理系统，我们要不断的加强腐蚀管道的定位能力，使得腐蚀管道的定位快速而准确，这样才能够有效的找出天然气管道的安全问题，排除安全隐患。当前我国在这一方面的技术和先进国家相比还存在着很大的差距，对管道防腐检测技术投入足够的精力，才能够缩小和国外技术上的差距，增强我国管道腐蚀检测的实力。
3.3确保阴极的准确到位
在对管道进行电化学反应保护时我们要确保阴极的准确到位，才能够保障腐蚀的是充当阳极的其他金属，而不是消耗阴极的管道金属。要确保阴极的准确到位，我们必须要关注阴极保护的关键参数。保护电流和保护电位是对阴极进行保护的关键参数，保护电位是金属完全停止腐蚀时所需要的电位，保护电流则是被保护的结构单位面积中所需要的保护电流。只有准确的把握了阴极保护的关键参数，才能够确保阴极保护的准确到位，对管道的保护才能够得到保障。
4结语
天然气是当前城市能源的主要供应形式，对城市天然气管道腐蚀的原因进行充分的研究，找到改进防腐的措施对于保障我国天然气正常供应具有极其重要的意义。根据我国的实际情况，结合国际先进的防腐技术对我国城市天然气管道的防腐技术进行改进，才能够保障我国城市天然气的正常供应。
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