摘 要

天然气使用量的急剧增加，推动了城市燃气管网设施建设的迅速发展。而天然气管道的腐蚀是导致管道失效十分重要的一个原因。

本文首先叙述了天然气管道的腐蚀机理，分析了天然气管道腐蚀分类中土壤腐蚀、大气腐蚀、杂散电流腐蚀、微生物腐蚀和输送物质腐蚀的特性。之后对重庆市某段天然气管道进行防腐保护系统设计，外防腐方案采取外防腐涂层与阴极保护相结合的联合保护方式。外防腐涂层经过各类型涂层对比比较后选择了3PE防腐层。在阴极保护方法的确定上，考虑到管道沿线所处环境，选择了镁合金为牺牲阳极的牺牲阳极阴极保护法，并进行相关计算确定了此条管线共设置84组牺牲阳极，每组一支牺牲阳极材料。最后对内防腐方法进行了探讨，选择环氧粉末涂料为内防腐涂层材料，型号为川天2-15的缓蚀剂作为此次城市天然气管道防腐系统缓蚀剂。

关键词：管道腐蚀；外防腐层；阴极保护；牺牲阳极法；内壁防腐

Abstract

The rapid increase in the use of natural gas, and promote the rapid development of urban gas pipeline network facilities. And the corrosion of natural gas pipelines is one of the most important causes of pipe failure. In this paper, the corrosion mechanism of natural gas pipeline is described, and the characteristics of soil corrosion, atmospheric corrosion, stray current corrosion, microbial corrosion and corrosive material corrosion in natural gas pipeline corrosion classification are analyzed. Then, the anticorrosion protection system of a section of natural gas pipeline in Chongqing is designed, and the external protection scheme adopts the combined protection method of external anticorrosion coating and cathodic protection. External anti-corrosion coating through the comparison of various types of coating after the selection of 3PE coating. In the determination of the cathodic protection method, the sacrificial anode cathodic protection method with magnesium alloy as sacrificial anode was selected taking into account the environment along the pipeline, and the correlation calculation was carried out to determine that 84 sets of sacrificial anode, each group has a sacrificial anode material. Finally, the internal anti-corrosion method was discussed, the choice of epoxy powder coating for the anti-corrosion coating material, model for the CT2-15 corrosion inhibitor as the city's natural gas pipeline corrosion inhibitor corrosion inhibitor.

Key Words：Pipe corrosion; Outer coating; Cathodic protection; Sacrificial anode method; Inner wall anticorrosion

目 录

第1章 绪论 1

1.1城市天然气管道防腐目的与意义 1

1.2国内外城市天然气管道防腐保护系统研究现状 1

1.3重庆某天然气输气管线概况介绍 2

第2章 天然气管道的腐蚀机理与分类 4

2.1管道腐蚀机理分类 4

2.1.1化学腐蚀 4

2.1.2电化学腐蚀 4

2.1.3物理腐蚀 6

2.2天然气管道的腐蚀分类 6

2.2.1土壤腐蚀 6

2.2.2大气腐蚀 7

2.2.3杂散电流腐蚀 8

2.2.4微生物腐蚀 9

2.2.5输送物质腐蚀 10

2.3本章小结 10

第3章 城市天然气输送管道外防腐涂层的选择 11

3.1外防腐方案设计 11

3.2重庆市天然气输送管道外防腐层的选择原则 11

3.2.1外防腐层的性能要求 11

3.2.2几种常见的防腐涂层 11

3.3重庆市天然气输送管道外防腐层的选用 13

3.3.1常用的几种涂层的比较 14

3.3.2重庆市天然气管道外防腐涂层的选择结果 14

3.4防腐涂层的施工 14

3.5本章小结 15

第4章 城市天然气管道阴极保护设计 16

4.1阴极保护方法 16

4.1.1阴极保护原理 16

4.1.2阴极保护方法的比较 16

4.1.3阴极保护方法的选用 16

4.2阴极保护标准 17

4.3重庆天然气管道阴极保护系统参数选择 18

4.4牺牲阳极法阴极保护牺牲阳极设计 18

4.4.1牺牲阳极材料的选择 18

4.4.2牺牲阳极的布置 21

4.5牺牲阳极法阴极保护相设计关工艺计算 22

4.5.1 牺牲阳极法管道保护长度与牺牲阳极组数的计算 22

4.5.2管道保护电流的计算 22

4.5.3单支阳极接地电阻计算 23

4.5.4牺牲阳极输出电流 24

4.5.5一组牺牲阳极中的阳极支数 24

4.5.6牺牲阳极工作年限 24

4.6本章小结 25

第5章 城市天然气管线的内壁防腐探讨 26

5.1天然气管道内部防腐的主要方法 26

5.1.1选用耐蚀金属或者非金属材料 26

5.1.2加注缓蚀剂 26

5.1.3管道的内涂层 26

5.2天然气管道内壁防腐方法探讨 26

5.2.1城市天然气管道内壁防腐涂层的选择 26

5.2.2城市天然气管道缓蚀剂选择 27

5.3本章小结 28

总结 29

参考文献 30

致 谢 32

第1章 绪论

1.1城市天然气管道防腐目的与意义

天然气（Natural Gas）作为一种新型绿色替代能源，是未来我国重点发展的一种非常理想的能源。根据国务院办公厅的能源发展战略行动计划（2014-2020年），十三五期间，天然气要成为我国的主力能源之一，总消费量要达到3600亿立方米；天然气在一次能源消费中的比例，从目前的5.8%提高到10%以上。国家能源局进行研究后制订了《2017年能源工作指导意见》推进深化能源供给的结构性改革，为做好2017年能源工作提供保障。同时还制定实行了《关于加快推进天然气利用的意见》，促进可再生能源与天然气协同融合发展。国家对天然气如此重视扶持，使得我国天然气消费量迅速上涨，因此天然气产业得到了长足的发展。衔接下游用户与上游资源的纽带便是天然气管道，整个天然气产业完全离不开天然气管道的作用^[1]。城市燃气管网设施是整个城市发展生存中十分重要的基础设施，在天然气使用量大量增长的情况下得到了大力建设。在如此大力建设天然气管道的情况下，我们需要避免已运行管道和正在建设的管道发生安全事故，保障天然气管道平稳运行，尽量避免城市天然气管道的失效。

而天然气管道的腐蚀是导致管道失效十分重要的一个原因^[2]。我国很多城市燃气管道在建设初期时，管道防腐观念薄弱，而且受到当时工程经济资金的约束，这些城市的天然气管道没有长期有效的防腐保护系统，导致众多处在使用状态下的天然气管道出现了影响管道正常运行的腐蚀穿孔，这种情况下的腐蚀使得管道公司遭受巨大的经济损失，并且天然气管道的失效影响到了人民的正常生活，同时也存在巨大的安全隐患。在这样的情况下，需要加强分析城市天然气管道腐蚀的原因，在此基础上找到减小天然气管道腐蚀的可行办法，为城市天然气管道设计出可靠的防腐保护系统。使因腐蚀而导致天然气管道失效的情况减少，这样能够提高天然气管道的工作年限，同时增加管道公司的经济效益，很好地保障人民生命财产安全。