淺析埋地碳鋼管道腐蝕及防護(hù)

劉佳 郭超 張欣(中國(guó)石油工程建設(shè)公司，北京 100101)

金屬的腐蝕是指金屬在周圍介質(zhì)(最常見(jiàn)的是液體和氣體)作用下，由于化學(xué)變化、電化學(xué)變化或物理溶解而產(chǎn)生的破壞。金屬要發(fā)生腐蝕必須有外界物質(zhì)的作用，且這種作用是發(fā)生在金屬與介質(zhì)的相界上。因此，金屬腐蝕是包括材料和環(huán)境介質(zhì)兩者在內(nèi)的一個(gè)具有反應(yīng)作用的體系。本文主要探討介質(zhì)為土壤的情況下的金屬腐蝕原因及防護(hù)問(wèn)題。

1 土壤參量對(duì)金屬腐蝕的影響

土壤腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕，但由于土壤的組成和性質(zhì)是復(fù)雜多變的，不同土壤的腐蝕性相差很大，因此了解土壤的腐蝕性，土壤的結(jié)構(gòu)、組成等變化與對(duì)材料腐蝕的影響是必要的。

1.1 孔隙度(透氣性)

較大的孔隙度有利于氧滲透和水分的保存，它們都是腐蝕初始發(fā)生的促進(jìn)因素。透氣性良好似乎加速腐蝕過(guò)程，但還必須考慮到透氣性良好的土壤也更易生成具有保護(hù)能力的腐蝕產(chǎn)物層，阻礙金屬陽(yáng)極溶解，使腐蝕速度減慢。因此透氣性對(duì)土壤腐蝕的影響有許多相反的實(shí)例[2]。

1.2 含水量

土壤的含水量的大小對(duì)金屬管道腐蝕的影響非常明顯。當(dāng)土壤中含水量很高時(shí)，氧擴(kuò)散受阻、腐蝕減小，伴隨著含水量減小，氧去極化變得容易，腐蝕速度隨之增加；當(dāng)含水量降到大約10%以下時(shí)，由于水分短缺，陽(yáng)極極化和土壤電阻率增大，腐蝕速度反而急劇降低[1]。

1.3 酸度

大部分土壤屬于中性范圍，pH值介于6-8之間，酸性土壤pH值介于8-10之間，酸性土壤的pH值介于3-6之間。隨著土壤酸度增高土壤的腐蝕性增加。

1.4 含鹽量

土壤中含鹽量是評(píng)價(jià)土壤腐蝕因素的一項(xiàng)重要指標(biāo)，含鹽量大，導(dǎo)電率增加，這樣就增加了土壤的腐蝕速率[2]。氯離子對(duì)土壤的腐蝕有促進(jìn)作用，可以直接參與金屬的電化學(xué)溶解反應(yīng)，因此在海邊或接近鹽場(chǎng)的土壤，腐蝕性都很強(qiáng)。而堿土金屬鈣、鎂離子在非酸性土壤中形成難溶性的氧化物和碳酸鹽，在金屬表面形成保護(hù)層，可降低金屬腐蝕。

1.5 電阻率

土壤電阻率與土壤的孔隙度、含水量、含鹽量等因素有關(guān)。電阻率越小、腐蝕性越嚴(yán)重。

1.6 氧化還原電位

這是土壤充氣程度的一個(gè)基本指標(biāo)。氧化還原電位高表明氧水平高。氧化還原值低，有利于厭氧微生物的活動(dòng)[3]。

2 防止土壤腐蝕的措施

2.1 覆蓋保護(hù)層

常用的有焦油瀝青、環(huán)氧煤瀝青、聚乙烯塑料膠帶等。為了提高防護(hù)壽命，近期發(fā)展的重防腐涂料有熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層、三層聚乙烯防腐涂層已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。

2.2 陰極保護(hù)

目前世界各國(guó)埋地管道都采用聯(lián)合保護(hù)方法，即覆蓋層和陰極保護(hù)相結(jié)合的方法來(lái)延長(zhǎng)管道的壽命，這也是一種最有效和經(jīng)濟(jì)的方法。這既能彌補(bǔ)保護(hù)層有缺陷時(shí)的不足，又可減少陰極保護(hù)電能或犧牲陽(yáng)極的消耗。通常情況下，應(yīng)把鋼鐵陰極的電位控制在-0.85V(相對(duì)硫酸銅參比電極)以達(dá)到完全保護(hù)。在有硫酸鹽還原菌存在時(shí)，電位要維持更負(fù)一些。

2.3 局部改變土壤的環(huán)境

通過(guò)改變土壤孔隙度、含水量、酸度、含鹽量的方法來(lái)調(diào)整局部土壤的腐蝕性。例如在酸度高的土壤里，在地下構(gòu)件周圍填充石灰石，或向構(gòu)件周圍移入侵蝕性小的土壤可以減小腐蝕性。

3 結(jié)語(yǔ)

埋地輸油氣、水等管道、管網(wǎng)的泄漏，特別是煉油、化工、化纖、化肥、制藥等企業(yè)管道、設(shè)備的跑、冒、滴、漏，除了損失大量的有用介質(zhì)外，又造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，甚至引起火災(zāi)、爆炸、塌毀等災(zāi)難性事故。分析探索尋找經(jīng)濟(jì)合理的管道防腐控制措施是管道運(yùn)行系統(tǒng)中非常重要的工作,通過(guò)科學(xué)的防腐控制方法經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)和在管道設(shè)計(jì)或施工中都應(yīng)重視防腐的重要性。

[1]在役輸氣管道腐蝕剩余壽命預(yù)測(cè)技術(shù)研究周方勤成都:西南石油大學(xué),2006.

[2]城市燃?xì)夤艿朗Ｓ鄰?qiáng)度和剩余壽命評(píng)價(jià)徐佳佳武漢:華中科技大學(xué),2006.

[3]深圳市燃?xì)夤芫W(wǎng)的腐蝕原因分析及對(duì)策陳珩重慶:重慶大學(xué),2003.

[4]埋地鋼質(zhì)管道腐蝕防護(hù)模糊綜合評(píng)價(jià)技術(shù)研究劉春波北京:北京工業(yè)大學(xué),2007.

[5]腐蝕管道剩余強(qiáng)度研究白清東大慶:大慶石油學(xué)院，2006.

[6]煤焦油瓷漆及其在現(xiàn)代環(huán)境下的應(yīng)用夏煒東,趙正友油氣儲(chǔ)運(yùn),2001,20(10):24-27.