摘　要：本文介紹了城市地下燃氣鋼質(zhì)管道腐蝕的特點、危害及防護(防腐)方法，簡述了目前城市地下燃氣鋼質(zhì)管道防腐工作存在的主要問題及制約當前防護工作的環(huán)境條件，對加強城市地下燃氣鋼質(zhì)管道的防護主要措施進行了探討。

關(guān)鍵詞：城市地下燃氣鋼質(zhì)管道　腐蝕　防護　問題　對策

隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，城市內(nèi)地鐵、輕軌、高壓輸電線路，工廠等電氣設(shè)備、高層建筑防雷接地裝置迅速增多，地中雜散電流來源廣、干擾強，工業(yè)、生活污水排放，地表水污染嚴重，土壤腐蝕性普遍較重，使得地下燃氣鋼質(zhì)管道腐蝕日趨加重。而且城市各種地下金屬管道及設(shè)施密集、縱橫交錯，管道距行道樹較近，特別是2000年以前敷設(shè)的管道外防腐層主要是石油瀝青玻璃布、煤焦油瀝青玻璃布，其吸水率高、老化快，容易被樹根穿透等造成外防腐層破壞，引起管道腐蝕穿孔，施工質(zhì)量參差不一等加劇管道腐蝕。

燃氣既是一種高效、清潔的生活燃料，也是一種易燃、易爆的危險介質(zhì)，城市地下燃氣管道作為向千家萬戶輸送燃氣的通道，它的安全運行事關(guān)城市人民生命財產(chǎn)安全和生活秩序的正常進行。由于上述自然環(huán)境土壤腐蝕性、輸送燃氣的腐蝕性及某種程度上的人為因素(第三方破壞)及城市地鐵、輕軌的快速發(fā)展，引起地下雜散電流腐蝕，使城市地下燃氣鋼質(zhì)管道經(jīng)常發(fā)生腐蝕穿孔(或斷裂)泄漏，甚者引發(fā)燃燒、爆炸和中毒等惡性事故。

據(jù)中國《腐蝕防護報》報道。我國近10×10⁴km的城市地下管道壽命有的只有2年～3年，多則20多年，比發(fā)達國家平均使用壽命差幾倍，在近4×10⁴km的油氣管道中平均每年約有1000km報廢更新，數(shù)萬處的腐蝕穿孔事故發(fā)生^[4]。據(jù)90年代京津地區(qū)燃氣公司統(tǒng)計，70％以上的燃氣管道泄漏都是由于防腐層破損致使腐蝕穿孔所造成^[2]。昆明城市煤氣管網(wǎng)長度2300km，從1984年至今全部采用陰極保護措施，經(jīng)過對埋設(shè)試片腐蝕凋查分析對比，結(jié)果顯示：采用陰極保護防腐技術(shù)可有效緩解地下煤氣管道的腐蝕速度，延長管道壽命1.49倍～1.76倍。到2004年煤氣管道投入運行近20年，僅發(fā)生一例地下管道外壁腐蝕穿孔事故，隨后因人工煤氣含水、含硫量高，造成80年代敷設(shè)的一期工程中壓管道積水段內(nèi)腐蝕穿孔2次。

地下燃氣鋼質(zhì)管道傳統(tǒng)的腐蝕控制防護措施是外壁防腐涂層、內(nèi)壁防腐涂層，尤其是外壁腐蝕。為了從根本上解決外擘腐蝕造成的危害，美國在上世紀30年代對城市地下金屬管道引入陰極保護技術(shù)，隨后到50年代，比利時、前蘇聯(lián)、英困、德國等都先后采用了陰極保護技術(shù)控制埋地或水下管道的腐蝕。美國及其它工業(yè)發(fā)達國家對城市地下金屬管道應(yīng)用該保護技術(shù)進行了大規(guī)模普及推廣，收到了巨大的經(jīng)濟和社會效益，使管道設(shè)備壽命延長了一倍以上。為此，美、日、前蘇聯(lián)、英國等工業(yè)發(fā)達國家在工業(yè)法規(guī)中規(guī)定“禁用未加陰極保護而只有防護涂層的地下金屬管道使用”。

據(jù)“法國煤氣”期刊報道，截止1970年，已采用陰極保護技術(shù)的管道：德國17000km、法圍20000km、前蘇聯(lián)60000km、美國高達640000km；同時制定了一系列的規(guī)范和標準，使陰極保護技術(shù)標準化、規(guī)范化^[5]。

我國在沒有頒布國標《鋼質(zhì)管道外腐蝕控制規(guī)范》GB／T21447—2008、《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護技術(shù)規(guī)范》GB／T21448—2008之前，南于不少城市的燃氣公司對地下燃氣管線腐蝕危害認識不足和在防腐方法理解上存在著較大差別，再加上各單位的經(jīng)濟實力和管線投資經(jīng)費的差異，因此，有的燃氣管線上施加了涂層和陰極保護，有的管線則只施加涂層而未采用陰極保護，城市地下燃氣鋼質(zhì)管道的陰極保護也就成了可加可不加的技術(shù)措施。

從上世紀80年代初開始，北京、上海、沈陽、昆明等大中城市存地下燃氣中、低壓干管上都不同程度的推廣應(yīng)用了陰極保護技術(shù)。通過近30年各地的使用情況，證明效果是濕著的。為了整體提高城市地下燃氣鍘質(zhì)管道防腐水平，2003年出臺的行業(yè)標準《城市燃氣埋地鋼質(zhì)管道腐蝕控制技術(shù)規(guī)程》CJJ95中規(guī)定“城鎮(zhèn)燃氣埋地鋼質(zhì)管道必須采用防腐層進行外保護”、“新建高壓、次高壓、公稱直徑大于或等于100mm的中壓管道和公稱直徑大于或等于200mm的低壓管道必須采用防腐層輔以陰極保護的腐蝕控制系統(tǒng)。”對我國城鎮(zhèn)地下燃氣鋼質(zhì)管道防腐提出了基本要求。2008年國家防腐標準《鋼質(zhì)管道外防腐控制規(guī)范》GB／T21447—2008和《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護技術(shù)規(guī)范》GB／T21448—2008頒布實施，標準中明確規(guī)定：“新建管道應(yīng)采用防腐層加陰極保護的聯(lián)合防護措施或其他業(yè)已證明有效的防腐蝕控制技術(shù)；已建帶有防腐層的管道應(yīng)限期補加陰極保護措施”、“陰極保護工程應(yīng)與主體工程同時勘察、設(shè)計、施上和投運”。使得地下燃氣鋼質(zhì)管道采用防腐層外加陰極保護的防護方式標準化、規(guī)范化。

隨著國家、行業(yè)防腐規(guī)范的實施，城市地下燃氣鋼質(zhì)管道及設(shè)施采用陰極保護與防腐涂層相配合的單位越來越多。但由于設(shè)計不合理、施工不嚴格、日常管理維護不到位等原因，出現(xiàn)防腐效果不好，投資和維護費用增加的問題。

2．2．1設(shè)計方面的原凼

根據(jù)《鋼質(zhì)管道外腐蝕控制規(guī)范》GB／T21447—2008、《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護技術(shù)規(guī)范》GB／T 21448—2008的規(guī)定，要求設(shè)計前必需收集燃氣管道參數(shù)、管道敷設(shè)沿線的地形地貌、土壤性能等基礎(chǔ)資料，根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況進行設(shè)計。但受設(shè)計時限的影響，設(shè)計單位對地下燃氣管道的防腐設(shè)計，存在著對管道外部環(huán)境的腐蝕性了解不多、數(shù)據(jù)采集不全，不能因地制宜、科學設(shè)計，很容易造成在陰極保護工程驗收時達不到保護電位要求。

陰極保護設(shè)計作為燃氣管道設(shè)計的輔助專業(yè)，一般在工藝設(shè)計完成后進行。由于前期工藝設(shè)計人員對陰極保護技術(shù)缺乏了解，在燃氣工藝管道的選線、埋設(shè)處的覆土厚度、管道與設(shè)備的連接等設(shè)計時常常忽略陰極保護系統(tǒng)的相關(guān)要求，給隨后進行陰極保護設(shè)計造成很大的障礙，甚至形成安全隱患。例如燃氣埋地管道沿地鐵、輕軌或高壓輸電線路水平敷設(shè)時，工藝人員一般比較關(guān)注燃氣管道與上述電氣設(shè)施的基礎(chǔ)或軌道之間的間距是否滿足《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》GB50028—2006中表6．3．3-1的要求，而較少關(guān)注鋼質(zhì)燃氣管道與上述電氣設(shè)施接地體的問距是否滿足國家防腐規(guī)范GB／T21447—2008的相關(guān)要求。當鋼質(zhì)燃氣管道長期受較強交流電干擾，不僅會影響犧牲陽極保護效果，甚至會導(dǎo)致管道陰極保護設(shè)施失效，據(jù)國內(nèi)有關(guān)報道，嚴重時幾個月可造成管道腐蝕穿孔。

2．2．2施工方面的原因

在施工質(zhì)量管理、竣工驗收過程中，城市地下燃氣管道受地形條件限制、工期緊影響，往往只注重管道嚴密性而忽視防腐及其它問題，管道回填質(zhì)量差，很難滿足防腐質(zhì)量要求。有的單位在管道施工中不重視防腐質(zhì)量的檢測，僅僅是在管道下溝以前進行有限的防腐層檢查，對管道埋入地下后一般不做復(fù)測，還有單位根本不做防腐層的檢測。實際上，對一個建設(shè)工程來說，投產(chǎn)前的竣工整體驗收測試才是必要的，目前很多城市地下管道應(yīng)用陰極保護，犧牲陽極保護距離過短或達不到設(shè)計要求，其普遍原因就是管道在回填過程中，造成防腐層破損而又未能及時修復(fù)，使陰極保護電流對地大量泄漏所致；其后果不僅降低了保護長度，還增加了陰極保護投資。

2．2．3日常維護管理不到位

城市地下燃氣鋼質(zhì)管道陰極保護系統(tǒng)投入運行后，管道正常情況下可有效運行數(shù)十年。

但一些單位忽視日常管理維護工作，部分維護員不能很好的辨別故障類型、來源和及時排除故障，自然損壞的犧牲陽極和設(shè)置在戶外的陰極保護系統(tǒng)裝置在受到人為破壞后得不到及時更換和維修，使得陰極保護系統(tǒng)受損嚴重，甚至失效，造成燃氣管道達不到應(yīng)有的保護。

雖然我國的防腐技術(shù)逐年提高，但與發(fā)達國家還存在著一定的差距。為了縮小差距，現(xiàn)階段加強城市地下．燃氣鋼質(zhì)管道的防護工作是勢在必行，其主要防護措施如下：

設(shè)計工作是龍義，防腐設(shè)計人員除嚴格按國和行業(yè)的有關(guān)防腐標準、規(guī)范進行設(shè)計外，還應(yīng)與工藝管道設(shè)計密切協(xié)作、同步設(shè)計、同步施工，才可能做到保護設(shè)施布局合理、保護電流均勻分布，技術(shù)可靠。這對消除管道上附屬設(shè)施部位的保護電流的流失尤為重要。

3．2．1管道外壁防護

城市地下燃氣鋼質(zhì)管道的外壁防護包括外防腐涂層和陰極保護兩部分。

對于外防腐涂層，國內(nèi)上世紀至80年代主要采用石油瀝青、煤焦油瀝青防腐層，90年代環(huán)氧煤瀝青防腐層、聚乙烯膠粘帶，2000年開始推廣采用聚乙烯(PE)二三層結(jié)構(gòu)防腐層技術(shù)。

犧牲陽極法施工簡單、管理方便、不需外部電流、對鄰近金屬十擾小，對管道還起到接地排流的保護作用。國內(nèi)城市今后一段時期對地下燃氣鋼質(zhì)管道仍以采用3PE外防腐涂層外加犧牲陽極法的防腐措施為主。

深井式外加電流法，國外城市地下管道應(yīng)用較為成熟，該法干擾影響小、施工、管理復(fù)雜，需要電源，不受土壤電阻率的限制，裝置壽命長，在某些場合應(yīng)用得好可能是最佳選擇。國內(nèi)有的城市在地下燃氣管道上對深井式外加電流法進行了嘗試，對新建管道防腐層，如果質(zhì)量優(yōu)異是可行的。但是，單獨采用此法不可行，某些雜散電流和靜電在管道上的影響還是無法排除。

結(jié)合城市地下雜散電流來源廣、管道上的雜散電流、靜電需要排除及防雷的特性。在具體工程時應(yīng)綜合考慮土壤狀況及周圍環(huán)境、輕軌、地鐵等的影響，費用和日常管理等進行選擇陰極保護方法。

因管道建設(shè)日期不同防腐層性能不一，特別需要注意的是采用陰極保護應(yīng)區(qū)分新建管道和已建管道，進行絕緣分片保護，并且根據(jù)防腐層的絕緣性能不同采取不同的保護措施，才能有效提高陰極保護效果。

根據(jù)現(xiàn)在國內(nèi)城市應(yīng)用陰極保護技術(shù)的水平和效果。筆者認為：現(xiàn)階段對新建管道陰極保護以犧牲陽極法為主、或犧牲陽極法與深井式外加電流法聯(lián)合保護共存。對已運行多年的在役管道通過腐蝕調(diào)查，并經(jīng)過對防腐層的破損修補及管道對地的絕緣改造，采取針對措施進行保護。

3．2．2管道內(nèi)壁防腐

從各地輸送燃氣的管道來看，輸送濕燃氣的管道內(nèi)壁積液段腐蝕普遍大于管道外壁，由于濕燃氣中不但含有水分，同時也含有具有腐蝕性的雜質(zhì)。為提高耐蝕能力，從根本上減緩內(nèi)壁腐蝕造成的危害，應(yīng)在燃氣進入管道前脫除水分，加強凈化，使腐蝕介質(zhì)含量達到或小于國家標準。對脫水和凈化達不到要求的燃氣，從長遠經(jīng)濟合理的角度考慮，在管道內(nèi)壁噴涂內(nèi)涂層，既可提高輸送效率，減緩內(nèi)壁腐蝕，又可采用薄壁管，降低工程造價。對輸送含腐蝕介質(zhì)的燃氣管道，在內(nèi)壁長期積水段采用內(nèi)防腐涂層加陰極保護。

為了提高地下燃氣鋼質(zhì)管道防護效果，必須嚴格施工質(zhì)量管理、檢驗、驗收制度，加強現(xiàn)場的監(jiān)理工作，同時抓好現(xiàn)場施工人員和工程管理人員的質(zhì)量監(jiān)督工作。確保防腐層通過有關(guān)規(guī)范要求的電火花檢測標準；管道下溝前、覆土后應(yīng)進行嚴格的檢查，發(fā)現(xiàn)防腐層破損要及時返工修補至合格；其它附屬設(shè)施閥門井、排水器及現(xiàn)場補口等應(yīng)由施工工藝確保工程質(zhì)量，以減少保護電流在上述設(shè)施部位的對地泄漏；犧牲陽極的規(guī)格、數(shù)量、安裝位置，焊點的絕緣處理等嚴格按設(shè)計要求進行。

優(yōu)化的設(shè)計、優(yōu)質(zhì)的施工質(zhì)量是防止金屬管道腐蝕的基礎(chǔ)，而科學的管理是確保地下燃氣鋼質(zhì)管道及設(shè)備安全運行防護的必要手段。定期進行必要的測試、維護、管理工作，提高生產(chǎn)管理人員的技術(shù)水平、質(zhì)量觀念和公益意識，采用新技術(shù)、新材料，才能有效管理維護金屬管道設(shè)備的安全運行。健全工程建設(shè)中各個環(huán)節(jié)的各項規(guī)程，按規(guī)程制度進行有效管理，才能創(chuàng)造一流的工程，一流的管理，最大限度的延長管道設(shè)備的使用壽命。

雖然國家和行業(yè)防腐標準、規(guī)范的實施，對城市地下燃氣鋼質(zhì)管道安全、可靠、有效長期服役運行提供了有力的保障，但我國陰極保護應(yīng)用的深度、廣度距國外還有一定差距，只有在管道工程的沒計、施工和管理過程中嚴格執(zhí)行標準規(guī)范并加強防護意識，不斷實踐和總結(jié)，才能提高城市地下管道的防腐水平，確保地下管道的運行安全、可靠。

 

1GB／T21447—2008鋼質(zhì)管道外防腐控制規(guī)范，GB／T21448—2008埋地鋼質(zhì)管道陰極保護技術(shù)規(guī)范，CJJ95—2003城市燃氣埋地鋼質(zhì)管道腐蝕控制技術(shù)規(guī)程，GB50028—2006城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范

2趙秀云，米琪．埋地煤氣管道防腐層破損的探測．煤氣與熱力，1995：3：31

3中國腐蝕與防護學會編．97’全國城市地下管線防腐蝕工程技術(shù)交流會論文集．1997：5

4何榮．陰極保護在城市地下煤氣管道上的應(yīng)用及前景．中國科學技術(shù)文庫·建筑工程，1997；10：1592

5胡士信．陰極保護工程手冊．化學工業(yè)出版社，1999：1