燃气管道杂散电流腐蚀及防护

城镇燃气管道腐蚀原因及防护措施天津泰达滨海清洁能源集团有限公司摘要：城镇燃气输送中，以钢质管道为主，易受外部环境影响，导致腐蚀问题，威胁燃气运行安全，也可能造成比较严重的后果。

本文分析目前我国的城镇燃气钢质管道比较常见的腐蚀原因，并从多方面出发分析了管道防护措施，从而可以给管道防腐蚀处理提供标准和基础，为城市燃气稳定、可靠的供应提供基础。

关键词：城镇燃气管道；腐蚀原因；防护；措施引言天然气作为环境保护的重要能源，已经应用于社会生产生活的各个领域，以保证天然气的使用安全，就需要进行天然气资源的长距离运输，在这一过程中对管道质量便提出了更高的要求，一旦管道出现腐蚀问题，将直接威胁到天然气使用群体的生命财产安全，因此就需要对城镇燃气管道的腐蚀原因展开全面的分析，并制定出有效的防治措施。

1城镇燃气管道腐蚀问题出现的主要诱因1.1设计因素在城市燃气管道铺设过程中，经过的道路两侧与鱼塘、农田、生产用房、航道、河道、公有私有土地或者其他可能引发土地纠纷的区域有关的，就应当及时开展管道敷设施工的协调工作，通常以租用和征用两种方式进行。

并且，在开展管道敷设地段协调协议中，必须要对管道投产后地块用途限制、管道保护方式、管道保护范围、管道后期维护保养检测等权利进行明确规定，一旦协调内容出现不明确问题，就会为后期管道管理工作带来极大的阻碍。

常见的安全距离不足、辐射地段被围闭、深根植物的种植、道路改建扩建施工与管道相冲突等问题都会对管道的敷设以及后期管理造成影响，在各种危险因素不断累积的过程中，就会增加管道的破坏风险。

1.2土壤腐蚀性因素对于地下输气管道，长期处于土壤环境中，暴露于气体、固体和液体三相物质中，土壤颗粒中有大量的气体、水、盐等物质，形成相对复杂的电解质，还存在大量的微生物代谢物，都会产生管道腐蚀问题；城镇土壤的组分以及性质会受到气候、水文、城镇发展方面的影响，复杂性较高，埋入到地下的金属管道受到的腐蚀问题也比较严重，整治、处理需要花费较长的时间，必须持续性展开研究和分析，才能消除腐蚀的问题。

杂散电流对油气管道腐蚀的影响随着我国长输油气管道里程的不断增长，杂散电流引起的管道腐蚀问题越来越被人们所关注。

本文阐述了杂散电流对油气管道腐蚀的基本原理、特点，针对杂散电流的特点，提出了防止杂散电流对油气管道腐蚀的措施。

标签：杂散电流；油气管道；腐蚀影响近年来，中国在能源、电力、交通等领域取得了快速发展。

这也使得铺设地下油气管道更容易与高压输电网络、电动轨道车等平行或相交，甚至出现了一些输电线路、铁路和油气管道集中的走廊情况，从而导致在埋地油气管道中造成越来越严重的杂散电流干扰。

如果埋地油气管道的腐蚀防护层受损，杂散电流会流人管道，造成管道腐蚀，同时干扰管道阴极保护系统，造成经济损失，甚至造成严重后果比如安全事故和环境污染等。

传统的检测技术不能很好地检测油气管道杂散电流。

盲目选择干扰保护不仅能起到减缓作用，反而会造成腐蚀的加速。

因此，埋地油气管道杂散电流检测与保护的研究是当前管道保护中的重要问题之一。

一、杂散电流腐蚀特点杂散电流腐蚀指的是散流在地层的电流对地下钢质管道造成的腐蚀，也可以叫做干扰腐蚀。

主要是由于电气化铁路、电车、地下电缆泄漏、建筑物接地装置等产生的杂散电流，一般分为交流和直流两种杂散电流。

杂散电流的腐蚀特点如下：第一是强度高，危害大。

如果埋地钢质管道仅发生自然腐蝕的情况下，腐蚀电流仅为几十毫安。

而如果当土壤中有杂散电流时，通过的电流陡增，可以达到几百安培。

杂散电流强度越大，金属腐蚀量越大。

两者之间成正比关系，符合法拉第定律。

第二，它具有广泛的范围和很强的随机性。

杂散电流具有广泛的影响范围，可以达到几公里甚至几十公里。

这与引起杂散电流的外部电流源密切相关。

杂散电流干扰的发生往往是随机变化的，无论电流方向、强度如何，都与外部电源设施的负载情况、轨道连接、管道绝缘的变化相关，所以保护起来有一定的难度。

第三，腐蚀部位高度集中。

杂散电流通常在管道的接地阻抗较小的位置流入土壤，因此杂散电流腐蚀也集中在这些部位。

燃气管道腐蚀的原因一、电化学腐蚀燃气钢管的管壁与作为电解质的土壤或水相接触，产生电化学反应，使阳极区的金属离子不断电离而受到腐蚀，即为电化学腐蚀。

电化学腐蚀既可腐蚀内壁，也可以腐蚀外壁。

通常埋地钢管的外壁腐蚀是以电化学腐蚀为主的。

(一)基本原理任何金属沉浸在电解液中都会向溶液释放正离子。

当某种金属沉浸在该种金属盐的标准溶液中时，即得到该金属的标准溶液电位，其值与假定等于零的标准氢电极的电位之间的电位差即为标准电极电位。

各种金属按其标准电极电位的顺序排列成电化学次序，如表10-4所示。

假设将电极电位不同的两种金属(锌和铜)浸入水和硫酸组成的电解质中，既成原电池。

如图10-2所示。

用外部电池将两极连通时，电子就会从锌电极流向铜电极，即由负电位流向正电位，电流方向则从阴极(铜)流向极(锌)。

阳极锌离子Zn++不断离开金属，与电解质中硫酸根离子SO--4结合；在阴极聚集的电子与氢离子H+结合，在阴极表面释出氢气。

这个过程的结果是阴极(铜)被极化，阳极(锌)被腐蚀。

表10-4 常用金属标准电极电位锂Li+-3.03V镍Ni++-0.23V钾K+-2.925V锡Sn++-0.14V钠Na+-2.713V铅Pb++-0.126V镁Mg++-2.371V氢H+0铝Al+++-1.66V铜Cu+++0.337V锌Zn++-0.762V汞Hg+++0.792V铬Cr++-0.74V银Ag++0.7994V铁Fe++-0.44V铂Pt+++1.2V镉Cd++-0.402V金Au++++1.45V埋地钢管由于金属本身结构的不均匀，表面粗糙度不同，以及作为电解质的土壤物理化学性质不均匀，含氧量不同，pH值不同等因素，因而产生电化学反应，使阳极区的金属离子不断电离而受到腐蚀。

图10-3说明组成电解质的土壤性质不同，会引起电化学腐蚀。

图10-2 原电池工作原理图10-3 土壤不均匀性引起的腐蚀由于砾石和砂子透气性好。

而粘土透气性差，埋在不同地段的钢管将产生电位差，管道在阳极区受到腐蚀。

城市地下燃气钢质管道腐蚀与防护工作面临的问题及对策摘要：本文介绍了城市地下燃气钢质管道腐蚀的特点、危害及防护(防腐)方法，简述了目前城市地下燃气钢质管道防腐工作存在的主要问题及制约当前防护工作的环境条件，对加强城市地下燃气钢质管道的防护主要措施进行了探讨。

关键词：城市地下燃气钢质管道腐蚀防护问题对策1 引言随着城市现代化建设的发展，城市内地铁、轻轨、高压输电线路，工厂等电气设备、高层建筑防雷接地装置迅速增多，地中杂散电流来源广、干扰强，工业、生活污水排放，地表水污染严重，土壤腐蚀性普遍较重，使得地下燃气钢质管道腐蚀日趋加重。

而且城市各种地下金属管道及设施密集、纵横交错，管道距行道树较近，特别是2000年以前敷设的管道外防腐层主要是石油沥青玻璃布、煤焦油沥青玻璃布，其吸水率高、老化快，容易被树根穿透等造成外防腐层破坏，引起管道腐蚀穿孔，施工质量参差不一等加剧管道腐蚀。

燃气既是一种高效、清洁的生活燃料，也是一种易燃、易爆的危险介质，城市地下燃气管道作为向千家万户输送燃气的通道，它的安全运行事关城市人民生命财产安全和生活秩序的正常进行。

由于上述自然环境土壤腐蚀性、输送燃气的腐蚀性及某种程度上的人为因素(第三方破坏)及城市地铁、轻轨的快速发展，引起地下杂散电流腐蚀，使城市地下燃气钢质管道经常发生腐蚀穿孔(或断裂)泄漏，甚者引发燃烧、爆炸和中毒等恶性事故。

据中国《腐蚀防护报》报道。

我国近10×104km的城市地下管道寿命有的只有2年～3年，多则20多年，比发达国家平均使用寿命差几倍，在近4×104km的油气管道中平均每年约有1000km报废更新，数万处的腐蚀穿孔事故发生[4]。

据90年代京津地区燃气公司统计，70％以上的燃气管道泄漏都是由于防腐层破损致使腐蚀穿孔所造成[2]。

昆明城市煤气管网长度2300km，从1984年至今全部采用阴极保护措施，经过对埋设试片腐蚀凋查分析对比，结果显示：采用阴极保护防腐技术可有效缓解地下煤气管道的腐蚀速度，延长管道寿命1.49倍～1.76倍。

埋地燃气钢管的腐蚀与防腐目前，燃气管道大多为埋地敷设，一般中、低压管道采用耐腐蚀的铸铁管或塑料管，而对于输送流量大，压力、温度较高的燃气时，就必须使用强度更大的钢管。

实践证明，埋地铸铁管道的平均使用寿命为60-70年，而钢管只有20-30年。

可铸铁管、塑料管的加工、施工和使用受到很多因素的限制，所以，钢管普遍应用于长距离、大口径、高压输送燃气管道。

可钢管的最大弱点就是耐腐蚀性差，尤其是埋地钢管外壁腐蚀最为严重。

因此，埋地钢管必须采取切实可行的防腐措施，以确保管道安全运行并延长其使用寿命。

要想做好埋地钢管的防腐工作，首先，要从其根源入手，弄清埋地钢管的腐蚀原因，抓住病因，从而，对症下药，才能收到更好的效果。

1 埋地钢管的腐蚀原因：电化学腐蚀：由于管道各部位的金相组织结构不同，表面粗糙度不同，以及做为电解质的土壤其物理化学性质不均匀，使得部分区域的金属容易被电离形成阳极区；而另一部分金属不容易电离，相对来说电位较正，这部分成为阴极区。

电子由电流较低的阳极区沿着管道流向电位较高的阴极区，再经电介质（土壤）流向阳极区，而腐蚀电流从高电位流向低电位，即从阴极区沿钢管流向阳极区，再经电解质（土壤）流向阴极区。

在阴极区，电子被电解质（土壤）中能吸收电子的物质（离子、分子）吸收，使金属失去电子被氧化造成腐蚀，其电化学方程式为：以上三个环节相互联系，缺一不可。

只要腐蚀电流不断从阳极区通过土壤流向阴极区，腐蚀就会不断进行，直至金属管道造成穿孔。

杂散电流腐蚀：由于外界各种电器设备接地或漏电，土壤中经常会形成杂散电流，其中对埋地钢管危害最大的就是直流电。

其腐蚀原理和电化学腐蚀的原理相同，只不过是有杂散电流的参与，使管道的某一范围内产生电位差，行成阴极区和阳极区，并通过土壤形成回路，造成管道局部金属发生电化学反应，失去电子，被氧化，腐蚀形成。

细菌腐蚀：土壤中的微生物、细菌对埋地管道的腐蚀与土壤的PH值有关，实验证明，土壤的PH值在5.5-8.5时细菌即能大量繁殖，而好氧细菌在土壤PH值不大于2时繁殖十分旺盛，它的代谢产物是酸性物质，容易与埋地钢金属管道表面接触后产生化学反应，造成钢金属管道腐蚀。

埋地钢质燃气管道杂散电流腐蚀的测试与防护河南汇龙合金材料有限公司摘要：介绍了杂散电流的类型。

结合深圳市某测点的埋地钢质燃气管道受杂散电流干扰的调查和测试数据，分析了该管道杂散电流的主要来源。

介绍了国家标准及行业标准对杂散电流控制的要求、国外杂散电流防护工作的情况，提出了杂散电流腐蚀防护的措施。

1 概述杂散电流对埋地金属管道的干扰腐蚀不容忽视。

GB/T 21448—2008《埋地钢质管道阴极保护技术规范》给出了杂散电流的定义，杂散电流是指在非指定回路中流动的电流。

它可能是由直流电或交流电造成的：直流杂散电流主要来源于直流电气化铁路、高压直流输电系统、电解装置、阴极保护装置(强制电流设备、杂散电流排流设施)等；交流杂散电流主要来源于交流电气化铁路及交流输电线路等。

研究表明[，铁在交流电流密度20A/m2下将造成0.1mm/a的腐蚀速率，只有高于50A/m2的交流电流密度才是严重的。

另外，由于地球磁场变化产生的地杂散电流，一般情况下与前述直流、交流杂散电流相比强度很小，不会产生腐蚀危险。

因此，本文的研究重点是直流杂散电流(以下简称杂散电流)。

埋地钢质管道杂散电流干扰腐蚀原理见图1。

由于铁轨对地绝缘不充分，机车的牵引电流除了在铁轨上流动外，还会从铁轨绝缘不良处泄漏到大地，形成杂散电流。

由于埋地钢管对地绝缘并不充分，则部分杂散电流将流入附近的钢管，并在钢管中流动，然后从远处的某点流出钢管进入大地，返回供电所负极。

钢管会在杂散电流流出部位发生腐蚀，此种现象称为杂散电流干扰腐蚀。

理论上，当钢铁受到杂散电流干扰腐蚀时，金属腐蚀量满足法拉第定律。

依据法拉第定律，1A的直流电流1年可使钢铁腐蚀大约9.1kg[4]。

杂散电流干扰腐蚀通常发生在管道防腐层破损处，即集中在局部，因而容易引起坑蚀，导致穿孔。

实际案例中[6]，东北抚顺地区受杂散电流干扰影响的输油管道约有50km，占东北输油管网的2%，而因杂散电流干扰腐蚀造成的穿孔次数，占该地区管网腐蚀穿孔总次数的60%以上。