【正文】 如果被保護結(jié)構(gòu)的電位太負，超過最大保護電位，不僅會造成電能的浪費，而且還可能由于被保護結(jié)構(gòu)表面析出氫氣，造成表面涂層嚴重剝落或?qū)е陆饘贇浯?，即出現(xiàn)過保護的情況，美國腐蝕工程師協(xié)會（ NACE）在《埋地和水下金屬管道外部腐蝕控制推薦規(guī)范》RP0169(1983)的標準中，對陰極保護準則做出了某 些規(guī)定，對于天然水和土壤中的鋼和鑄鐵構(gòu)筑物，規(guī)定保護電位至少因為 （相對于飽和 Cu/CuSO4 參比電極，天然氣長輸管道的腐蝕與防護措施 15 即 SCSE），最大保護電位則根據(jù)環(huán)境而定，對于天然氣管道而言一般應(yīng)為 （相對于飽和 Cu/CuSO4 參比電極，即 SCSE） [4]。 陰極保護的兩種方法 根據(jù)提供極化電流的方法不同，陰極保護可以分為犧牲陽極陰極保護和外加電流陰極保護兩種，犧牲陽極法是用一種腐蝕電位比被保護金屬腐蝕電位更負的金屬或合金與被保護體組成電偶電池，依靠負電性金屬不斷腐蝕溶解產(chǎn)生的電流對被保護金屬構(gòu)成保護的方法，由于低電位金屬所在電偶電池中作為陽極，偶接后其自 身腐蝕速度增加，故被稱作“犧牲陽極”。 (5) 雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末（雙層 FBE）與 PE 三層結(jié)構(gòu)類似 ,具有和 PE 三層相同的綜合性能 ,機械性能尤其高 ,補口也用雙層 FBE ,相容性好 ,覆蓋層表面光滑。但有人認為 :PE 三層結(jié)構(gòu)覆蓋層破損后 ,容易形成靜電屏蔽 ,陰極保護作用不能良好發(fā)揮。 (2) PE 兩層結(jié)構(gòu) 具有絕緣性能好、吸水率低、機械強度高、堅韌耐磨、耐酸堿天然氣長輸管道的腐蝕與防護措施 12 鹽和細菌腐蝕、耐溫度變化、國內(nèi)材料充足等優(yōu)點 ,價格較低 (約 60～ 65 元 / m2 ) 。 (3)電化學保護作用：涂料中使用電位比鐵較低的金屬為填料（如鋅），會起到犧牲陽極的陰極保護作用，并且鋅的大氣腐蝕產(chǎn)物堿式碳酸鋅比較穩(wěn)定，又起到封閉、堵塞期末空隙的作用。這兩種反應(yīng)都造成管壁疏松、脫落以致穿孔 ,不能再承受壓力和輸送天然氣。在大氣環(huán)境下對鋼材起腐蝕作用的物質(zhì)中 , 水是主要因素 (一般地講濕度越大 , 腐蝕性就越強 )。是指金屬在肉眼看不見的薄膜層下所發(fā)生的腐蝕。 細菌腐蝕并非它本身對金屬的侵蝕作用，而是細菌生命活動的結(jié)構(gòu)間接地對金屬腐蝕的電化學過程產(chǎn)生影響，主要以下述四種發(fā)生影響腐蝕過程：新城代謝產(chǎn)物的腐蝕作用細菌能產(chǎn)生某些具有腐蝕性的代謝產(chǎn)物，如硫酸，有機酸和硫化物等；生命活動影響電極反應(yīng)的動力學過程；改變金屬所處環(huán)境的狀況；破壞金屬表面有保護性的非金屬覆蓋層或緩蝕 劑的穩(wěn)定性。雜散電流腐蝕程度 , 要比一般的土壤腐蝕劇烈得多。 我國大部分土壤屬中性 , pH 值在 6～ 8 之間 , 隨著 pH 值的降低腐蝕速率增加 [3]。土壤的 孔隙度、含水量、 含氧量、 電阻率、 pH 值以及含鹽量 、所含微生物 等對土壤的腐蝕性有極大影響。正確地評價土壤的腐蝕性 , 對正確地選擇防腐措施有著十分重要的意義。 天 然氣管道的內(nèi)腐蝕 內(nèi)壁腐蝕是由于天然氣中殘存的水分、和、等酸性氣體造成的類似原電池的電化學反應(yīng)和破壞金屬晶格的化學反應(yīng)。另外由于天然氣具有易燃、易爆等特性 , 一旦管道泄漏很可能引起火災(zāi)爆炸事故 ， 這給輸氣管道的安全運行造成威脅，一旦發(fā)生腐蝕穿孔還將產(chǎn)生巨大的財產(chǎn)損失和人員傷亡，例如： 據(jù)調(diào)查 , 天津燃氣管線 38 公里，近十年來，管線多次被腐蝕穿孔已更換 6 公里。 因此 城市燃氣管網(wǎng)設(shè)施大力建設(shè)迅速發(fā)展，成為了城市生存和發(fā)展的必要保障和 國家重要的基礎(chǔ)設(shè)施 。 腐蝕對天然氣管道的危害 天然氣是石油的氣態(tài)烴類的采出物質(zhì) , 天然氣分為伴生氣和非伴生氣兩種。 天然氣管道從天然氣供應(yīng)場所到其使用地方， 經(jīng)過各種各樣復(fù)雜的地形，管道所處環(huán)境千變?nèi)f化，且天然氣中往往含有硫化氫、二氧化碳等酸性氣體，它們對天然氣管道造成腐蝕威脅，影響天然氣管道的平安運行，因此天然氣管道在運營中必須實施防腐蝕保護。 腐蝕危害性 腐蝕給金屬材料造成的直接損失是巨大的，據(jù)估計全世界每年因腐蝕而報廢的鋼鐵設(shè)備約相當于每年產(chǎn)量的 30%，假如其中 2/3 可回爐再生，仍有 10%的鋼鐵將由于腐蝕而一去不復(fù)返了；同時金屬構(gòu)件的損壞，其價值遠比金屬材料的價值大得多。今年中國官方預(yù)計到 2020 年天然氣年消耗 4200 億立方米。 天然氣管道從油氣供應(yīng)點到油氣使用場所，經(jīng)過各種各樣復(fù)雜的地形，管道所處環(huán)境千變?nèi)f化， 輸 送介質(zhì)中往往含有 H2S、 CO2 等酸性腐蝕介質(zhì)，它們?nèi)苡诠艿乐械乃纬伤?，與管道內(nèi)壁發(fā)生電化學反應(yīng)，同時管道外壁與土壤還可能發(fā)生土壤腐蝕 。 天然氣管道腐蝕的破壞形態(tài)包括全面腐蝕和局部腐蝕 , 全面腐蝕是一種常見的腐蝕形態(tài) , 包括均勻全面腐蝕和不 均勻全面腐 蝕。天然氣管道輸送的介質(zhì)中含有H2S、 CO2 溶于水，生成酸，碳鋼在酸中發(fā)生電化學反應(yīng)腐蝕，在陽極區(qū)鐵被氧化為Fe2+離子，所放出的電子自陽極（ Fe）流至鋼中的陰極（ Fe3C）上被 H+吸收而被還原成氫氣，即 陽極氧化反應(yīng)： Fe → Fe2+ + 2e 陰極還原反應(yīng)： 2H + 2e → H2↑ 總的反應(yīng)： Fe + 2H+ → Fe2+ + H2↑ 天然氣管道的外腐蝕 土壤腐蝕 運輸管道的排放，大多數(shù)在土壤之中。 (2) 管體不同材料差異埋在土壤中產(chǎn)生的宏腐蝕電池。 (c) 土壤中的氧： 土壤中的氧氣，有一些溶解在水中，有些存在于土壤的毛細管和縫隙內(nèi)，兩者對金屬在土壤中的腐蝕都有影響， 土壤中的氧含量與土壤的濕度和結(jié)構(gòu)都有密切的關(guān)系，在干燥的砂土中，因為氧比較容易通過，所以氧含量較多，在潮濕的砂土中，因為氧較難通過，氧量較少，而在潮濕密實的粘土中， 因為氧通過非常困難，所以氧量最少，濕度不同和結(jié)構(gòu)不同的土壤中，氧量相差可達幾萬倍，這種充氣不均勻，正是造成氧濃差電池腐蝕的原因。 (2) 雜散電流的影響： 電車、電氣化鐵路、以接地為回路的輸配電系統(tǒng)、電解裝置等 , 在其規(guī)定的電路中流動的電流 , 其中一部分自回路中流出 , 流入大地、水等環(huán)境中 , 形成了雜散電流。 (3)由于微生物引起的腐蝕 對于腐蝕有作用的細菌不多，其中最重要的是硫桿菌和硫酸鹽還原菌（厭氧菌）。 (1)干燥的大氣腐蝕。指空氣中的相對濕度為 100% 左右或在雨中及其他水溶液中產(chǎn)生的腐蝕。在受工業(yè)廢氣污染地區(qū) , SO2 對鋼材腐蝕的影響最為嚴重。 其中多以第二種方法為主， 金屬腐蝕是由于環(huán)境介質(zhì)作用在金屬表面產(chǎn)生電化學反應(yīng)或化學反應(yīng)，涂層對金屬的作用是通過抑制上述反應(yīng)而達到，具體來看，是基于下面三方面的作用： (1)屏蔽作用：許多涂層對酸、堿、鹽等腐蝕介質(zhì)顯示化學惰性，且介電常數(shù)高，阻止了腐蝕電路的形成，因此金屬表面涂覆漆膜后，把金屬表面與環(huán)境隔開，起到了屏蔽腐蝕介質(zhì)的作用。主要缺點是機械強度較低 ,適宜溫度范圍窄 ,低溫易變脆 ,生產(chǎn)施工過程中可 能會逸出有毒氣體 ,需要嚴格的煙霧處理措施。 (3) PE 三層結(jié)構(gòu) PE 三層結(jié)構(gòu)防腐蝕層結(jié)合了高密度聚乙烯包覆、熔結(jié)環(huán)氧粉末的優(yōu)點。由于覆蓋層較薄 (～ 0. 50 mm) ,耐劃傷和磕碰性能較厚覆蓋層要差。絕緣層防腐蝕要根據(jù)管道所處地域的地形、地貌、地質(zhì)狀況正確選擇合理的防腐蝕材料 ,目前國內(nèi)外常用的有石油瀝青、環(huán)氧煤瀝青、煤焦油 瓷漆、聚乙烯熔結(jié)環(huán)氧粉末 等。 (4)在惡劣環(huán)境中，系統(tǒng)易受損傷