埋地金屬管道腐蝕穿孔原因分析及防護(hù)技術(shù)

潘永澤

摘要：文章以埋地金屬管道腐蝕穿孔原因分析及防護(hù)技術(shù)為研究對(duì)象，首先簡(jiǎn)單介紹了金屬管道腐蝕類型，并分析了腐蝕過程。其次討論了埋地金屬管道腐蝕穿孔的原因，最后結(jié)合具體原因，提出了一些針對(duì)的防護(hù)技術(shù)，僅供參考。

關(guān)鍵詞：埋地金屬管道;腐蝕穿孔;原因;防護(hù)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TE988.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2019）12-0115-04

當(dāng)下天燃?xì)狻⑹偷冗\(yùn)輸采用的都是埋地金屬管道，相較于其他管道運(yùn)輸方式，埋地金屬管道運(yùn)輸更能節(jié)省成本，提升資源利用率。但埋地金屬管道由于長(zhǎng)期在地下環(huán)境中運(yùn)行，很容易受各種腐蝕原因影響出現(xiàn)穿孔問題。不僅會(huì)導(dǎo)致運(yùn)輸?shù)慕橘|(zhì)泄露，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)還會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的污染。因此有必要對(duì)埋地金屬管道腐蝕穿孔原因進(jìn)行分析，并提出一些針對(duì)性防護(hù)技術(shù)，從而促使腐蝕穿孔問題得到妥善解決。

1 金屬管道腐蝕類型及過程分析

金屬管道腐蝕簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是金屬管道受到外界條件的影響，導(dǎo)致組成管道的金屬物質(zhì)通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為其它物質(zhì)的過程，一般的金屬管道的變質(zhì)與破壞便是金屬管道的腐蝕。金屬管道腐蝕可分為多種類型形式。

1.1按照腐蝕機(jī)理來(lái)劃分

金屬管道腐蝕可分為3種，①物理腐蝕，具體是指在金屬本身不變質(zhì)的前提下，因外力因素破壞所產(chǎn)生的腐蝕，比如賣地金屬管道受外界機(jī)械開挖施工影響，導(dǎo)致金屬管道表面遭受損傷，由此引起的腐蝕屬于物理腐蝕;②化學(xué)腐蝕：金屬管道與其它環(huán)境或物質(zhì)接在接觸過程中所引發(fā)的腐蝕破壞，本質(zhì)上就是金屬管道的金屬物質(zhì)與所處環(huán)境物質(zhì)產(chǎn)生的氧化還原反應(yīng)的結(jié)果。③電化學(xué)腐蝕：具體是指金屬管道處于一種特定的電解質(zhì)溶液中，使得管道金屬成為電解質(zhì)溶液的電極所發(fā)生的一種腐蝕現(xiàn)象[1]。

1.2按照腐蝕形式進(jìn)行劃分

金屬管道腐蝕可分為以下2種，①均勻性腐蝕，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是金屬管道表面出現(xiàn)整體性的腐蝕;②局部腐蝕，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是指金屬管道表面某部分因外力破壞或接觸到腐蝕物質(zhì)，導(dǎo)致金屬部分出現(xiàn)變質(zhì)問題，最終導(dǎo)致整個(gè)管道金屬的整體性被嚴(yán)重破壞的一種現(xiàn)象。

1.3按照腐蝕環(huán)境進(jìn)行劃分

金屬管道腐蝕又可分為3種，他們分別是大氣腐蝕、土壤腐蝕與電解液腐蝕，而賣地金屬管道由于常年埋于地下，因此經(jīng)常會(huì)受到后兩種類型的腐蝕。

管道金屬在腐蝕過程中，金屬物質(zhì)本身會(huì)發(fā)生一定的變化，這種變化主要表現(xiàn)在金屬合價(jià)變化方面。金屬物質(zhì)往往會(huì)與土壤中的一些物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，金屬物質(zhì)因此會(huì)被氧化，與之相應(yīng)的，土壤中的一些物質(zhì)也會(huì)被還原，這一整個(gè)氧化還原的過程就是金屬管道被腐蝕的過程[2]。以鐵質(zhì)金屬管道為例：在鐵質(zhì)金屬的陽(yáng)極，鐵會(huì)產(chǎn)生一些電子，能夠與土壤腐蝕液進(jìn)行反應(yīng)，電子因此會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)，通常會(huì)形成腐蝕電流，使得鐵金屬出現(xiàn)腐蝕問題。其中鐵金屬陽(yáng)極反應(yīng)為：Fe→Fe2+ +2e。如果是在酸性溶液中，整體環(huán)境PH比較低，因此陰極反應(yīng)還會(huì)釋放氫氣，具體過程為：2H+ +2e→H2。如果土壤腐蝕環(huán)境呈堿性，通常氧含量比較多，此時(shí)在金屬陰極，會(huì)出現(xiàn)以下反應(yīng)：O2+2H2O+4e→4OH-，最終導(dǎo)致管道金屬被腐蝕。

2 埋地金屬管道腐蝕穿孔的原因

2.1土壤因素

對(duì)于埋地金屬管道腐蝕而言，外腐蝕占據(jù)的情況占大多數(shù)，因此外腐蝕的原因也比較復(fù)雜。從埋地金屬所處環(huán)境來(lái)看，主要腐蝕穿孔原因包含兩方面，一方面是土壤因素所引起，其中土壤因素具體包括以下內(nèi)容。

2.1.1土壤的電阻率因素

當(dāng)下有很多研究資料均可表明：土壤電阻率大越大，屬管道的腐蝕速度越慢，反之，土壤電阻率越小，金屬管道在土壤中的腐蝕速度也就越快。

2.1.2土壤含水率因素的影響

水分本身對(duì)于金屬就有著加強(qiáng)的腐蝕性，因此土壤的含水量對(duì)埋地金屬管道的腐蝕也有著較大的影響[3]。據(jù)相關(guān)研究表明，土壤含水量大小針對(duì)于埋地金屬管道腐蝕速率數(shù)值的影響，通常存在一個(gè)極限值。如果土壤原本的含水量比較低，那么受下雨或其他因素影響，土壤含水量在增加的同時(shí)，金屬管道的腐蝕速率也在不斷增加，但當(dāng)增加到一個(gè)最大值時(shí)，那么含水量繼續(xù)增加，針對(duì)埋地金屬腐蝕速率不僅不會(huì)出現(xiàn)增加現(xiàn)象，反而還會(huì)從最大值向下跌落。但實(shí)際上，土壤含水量與外界環(huán)境變化有著密切的關(guān)系，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)時(shí)降時(shí)升現(xiàn)象，這種現(xiàn)象往往會(huì)進(jìn)一步加重土壤對(duì)金屬管道的腐蝕。

2.1.3土壤PH因素影響

一般情況下，土壤整體偏向于酸性，這是因?yàn)橥寥乐械囊恍┪⑸飼?huì)通過代謝產(chǎn)生一些酸性物質(zhì)，再加上當(dāng)下受一些酸性污染物的影響，從而導(dǎo)致土壤PH數(shù)值越來(lái)越小，從而對(duì)埋地金屬管道造成嚴(yán)重的腐蝕，從上文介紹了金屬管道腐蝕過程來(lái)看，金屬管道所釋放的電子很容易與土壤中的氫離子結(jié)合，產(chǎn)生大量氫氣，導(dǎo)致埋地金屬管道腐蝕愈發(fā)的嚴(yán)重。

2.1.4土壤含鹽量因素

一般土壤中的含鹽量為0.10088%～0.115%，如果土壤含鹽量在這一基礎(chǔ)上繼續(xù)升高，土壤對(duì)于埋地簡(jiǎn)述管道的腐蝕性就會(huì)越強(qiáng)。尤其是土壤中各種鹽分物質(zhì)會(huì)形成電解液，導(dǎo)致土壤導(dǎo)電率增加，從而導(dǎo)致埋地金屬管道出現(xiàn)嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕問題。除此之外，土壤溫度、微生物因素，也會(huì)對(duì)金屬管道的腐蝕帶來(lái)一定的影響。比如土壤溫度每升高20℃，那么土壤對(duì)金屬的腐蝕速度將會(huì)加快1倍。因此日常需要加強(qiáng)管道防護(hù)，盡量避免管道金屬物質(zhì)與土壤直接接觸，可有效降低土壤對(duì)埋地金屬管道帶來(lái)的腐蝕影響[4]。

2.1.5雜散電流的影響

一般情況下，針對(duì)于電車、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，通常會(huì)有一些流動(dòng)的電流，在上述裝置具體運(yùn)行過程中，一部分電流會(huì)自回路中直接流入大地之中，從而在土壤之中形成雜散電流。當(dāng)土壤環(huán)境中存在埋地金屬構(gòu)件時(shí)，這些雜散電流的一部分又可能流入、流出埋地金屬管道，從而對(duì)金屬管道產(chǎn)生干擾腐蝕。根據(jù)腐蝕干擾源的不同，可分為直流干擾腐蝕與交流干擾腐蝕。并且相較于一般的土壤腐蝕，雜散電流腐蝕程度要更加劇烈，且造成的后果也嚴(yán)重的多。

2.2非土壤因素所引起

非土壤因素所引起主要包含以下兩種，一種是人為因素，比如建筑施工開挖失誤誤觸碰埋地金屬管道，導(dǎo)致金屬管道表面的防護(hù)層被破壞，從而加劇埋地金屬管道腐蝕。又如在實(shí)際進(jìn)行埋地管道的維修時(shí)，操作人員實(shí)際維護(hù)操作不夠規(guī)范，從而增加了管道腐蝕穿孔的風(fēng)險(xiǎn)[5]。比如在進(jìn)行管道補(bǔ)口前，沒有清除干凈外部的殘留物，除銹工作不徹底，防腐漆涂刷不全面，這些都會(huì)導(dǎo)致埋地金屬管道出現(xiàn)腐蝕穿孔問題。另一種是管道內(nèi)腐蝕因素所引起，埋地金屬管道在經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行后，通常會(huì)在管道的內(nèi)部出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，導(dǎo)致管道通暢性遭受不利影響，在實(shí)際進(jìn)行清潔時(shí)，往往需要一些帶有腐蝕性的化學(xué)藥品，比如鹽酸，從而對(duì)管道內(nèi)壁造成一定的腐蝕。再加上一些埋地金屬管道所輸送的物質(zhì)本身就具有一定的腐蝕性，長(zhǎng)期運(yùn)行往往會(huì)造成管道內(nèi)壁的出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕甚至穿孔問題[6]。

3 埋地金屬管道防護(hù)技術(shù)分析

3.1外涂層防護(hù)技術(shù)

外涂層防護(hù)技術(shù)可以說(shuō)是一種最為簡(jiǎn)單直接的一種防護(hù)技術(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是在埋地金屬管表面涂抹一層隔離物質(zhì)，有效將其與土壤環(huán)境隔離開來(lái)，從而達(dá)到防腐的目的。在具體實(shí)施方面，可包含以下幾種。

3.1.1采用熔結(jié)環(huán)氧粉末進(jìn)行外涂層防護(hù)

這種防腐涂層本身有著非常良好的適應(yīng)性，在大多數(shù)土壤環(huán)境中都能夠使用。尤其是在定向穿越地段會(huì)土質(zhì)較粘的土壤環(huán)境中，采用這種涂層有著非常好的效果。但在一些地下水位較高或者布滿巖石的地段，并不適合采用這種防護(hù)涂層技術(shù)。

3.1.2PE防護(hù)涂層技術(shù)

這種涂層防護(hù)技術(shù)在任意一種土壤中均有著良好的適應(yīng)性，特別是在埋管施工強(qiáng)度要求高的地段中進(jìn)行使用，比如碎石土壤、石方段等。

3.1.3石油瀝青涂層

利用石油瀝青作為管道的防腐涂層，最為顯著的優(yōu)勢(shì)實(shí)際施工較為簡(jiǎn)單，所花費(fèi)的成本也比較低，一般在完成涂層后，在其表面進(jìn)行纏帶保護(hù)處理即可。并在相較于其他外部涂層保護(hù)技術(shù)，該技術(shù)有著更長(zhǎng)的使用年限，一般在土壤環(huán)境沒有太大變化的前提下，能夠起到20至30年的防腐效果[7]。但本身也具備一些缺陷，比如土壤適應(yīng)性差、不夠耐溫，實(shí)際施工工藝也會(huì)對(duì)周邊環(huán)境帶來(lái)一定的污染等。需要結(jié)合實(shí)際，謹(jǐn)慎選擇使用。

3.1.4煤焦油瓷漆涂層

這種外部防腐土層非常適合用于機(jī)械強(qiáng)度小、土壤腐蝕性強(qiáng)的環(huán)境之中，尤其是針對(duì)那些植物生長(zhǎng)茂盛、地下水位高的土壤環(huán)境中進(jìn)行應(yīng)用。但這一技術(shù)也有著明顯的缺陷，比如容易污染環(huán)境，本身還具有一定的毒性，因此不提倡在居民區(qū)使用。

3.2電化學(xué)防護(hù)技術(shù)

電化學(xué)防腐技術(shù)又被稱為電化學(xué)修復(fù)技術(shù)，技術(shù)原理核心是2種電化學(xué)保護(hù)的形式。

3.2.1犧牲陽(yáng)極保護(hù)

通過采用還原性較強(qiáng)的金屬與被保護(hù)的埋地管道進(jìn)行相連，成功形成一個(gè)原電池，其中還原性較強(qiáng)的金屬作為保護(hù)極，不斷發(fā)生氧化反應(yīng)使得自身被不斷的消耗，由此能夠在電解質(zhì)環(huán)境中形成一種保護(hù)電流回路，有著的保護(hù)埋地金屬管道不遭受電化學(xué)腐蝕。

3.2.2外加電流保護(hù)方式

在具體實(shí)施方面，主要是通過利用外部的直流電源施加電流，將被保護(hù)對(duì)象（埋地金屬管道）與電源負(fù)極相連，輔助陽(yáng)極連接正極，從而在土壤電解質(zhì)環(huán)境中形成電流回路，有效保護(hù)埋地金屬免遭電化學(xué)腐蝕，其中也包括雜亂電流的腐蝕。

3.3針對(duì)雜亂電流腐蝕的防護(hù)技術(shù)

針對(duì)因雜亂電流引起的埋地管道腐蝕，除了采用電化學(xué)防護(hù)技術(shù)進(jìn)行金屬管道防腐，還可以選擇控制雜散電流產(chǎn)生的源頭，有效降低雜散電流產(chǎn)生量，從而達(dá)到保護(hù)埋地金屬管道的目的。在實(shí)際應(yīng)用過程中，在管道設(shè)計(jì)制作之初，就要做好對(duì)其的鈍化防護(hù)處理。例如在完成金屬管道生產(chǎn)后，可在其外壁進(jìn)行絕緣材料涂刷，有效降低雜亂電流對(duì)金屬管道的影響，還可以在埋地金屬管道與電路交叉位置處，做好絕緣膜的敷設(shè)，防止雜亂電流在土壤中任意傳播，影響埋地管道。還可以立足于管道的一些關(guān)鍵部位，比如法蘭、關(guān)鍵接觸面等，做好絕緣法蘭、墊層裝設(shè)，有效隔絕雜散電流，避免埋地金屬管道遭受電化學(xué)腐蝕影響。

除此之外，還可以采用排流法，有效將雜亂電流從土壤中排除：在具體應(yīng)用上，包含2種方式。

3.3.1智能控制接地排流

這一方法原理為利用不同材料具有不同電位的特點(diǎn)，做好不同接地材料的選擇，比如選擇的材料要求兩種電位值相反，同時(shí)在埋地金屬管道之上，還應(yīng)安裝專門的智能控制器，從而能夠及時(shí)了解埋地金屬管道電位變化的信息，在發(fā)現(xiàn)可異常的電位后，控制器會(huì)迅速作出反應(yīng)，通過發(fā)出相應(yīng)的控制指令，做好管道調(diào)整，不斷提升接地材料的電阻，從而幫助管道更好的釋放電流，降低外來(lái)雜亂電流對(duì)管道的影響，最終實(shí)現(xiàn)埋地管道雜亂電流的智能化排除。

3.3.2采用強(qiáng)制排流技術(shù)

強(qiáng)制排流顧名思義，就是完全將埋地管道附近雜亂電流排除，從根本避免雜亂電流對(duì)埋地管道的影響。在這一過程中，需要采用大功率電源作為控制的核心，同時(shí)依靠采集單元的電流信息采集功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)埋地管道電位的變化實(shí)時(shí)了解，并及時(shí)作出反饋，在中央處理器發(fā)布一系列指令的控制下，借助電源補(bǔ)償/吸收電流特性，有效實(shí)現(xiàn)雜散電流的消除，從而對(duì)埋地管道進(jìn)行有效的保護(hù)[8]。

3.4內(nèi)腐蝕防護(hù)技術(shù)

為防止埋地金屬管道因從內(nèi)部腐蝕導(dǎo)致穿孔問題出現(xiàn)，在具體防護(hù)方面，可以采用內(nèi)涂層或襯里保護(hù)技術(shù)，預(yù)防。加緩蝕劑的方法既經(jīng)濟(jì)又有效。通過在管道內(nèi)部進(jìn)行涂層或襯里，能夠讓電解質(zhì)與金屬管道隔離開來(lái)，從而能夠很大程度上削弱金屬管道內(nèi)壁腐蝕的影響。一般情況下，內(nèi)涂層的涂料包含很多種類，并且實(shí)際涂刷工藝也比較簡(jiǎn)單，有著非常良好的的適應(yīng)性，使得管道不易結(jié)垢，有著非常高的性價(jià)比高[9]。尤其是在運(yùn)用內(nèi)防護(hù)和內(nèi)擠涂等智能補(bǔ)口工藝后，管道內(nèi)防腐效果得到了更為顯著的提升。

3.5緩蝕防腐技術(shù)

緩蝕防腐技術(shù)是一種輔助性埋地金屬管道防腐技術(shù)，在實(shí)際進(jìn)行埋地管道施工時(shí)，通過添加一些緩蝕劑，能夠有效降低管道內(nèi)部腐蝕的影響，經(jīng)過測(cè)試，在加入緩蝕劑后，管道內(nèi)部緩蝕率大于75%，有著非常良好的防護(hù)效果。緩蝕防腐技術(shù)一般不能使用，往往需要配合其他防護(hù)施工技術(shù)才能起到更大的作用效果。在實(shí)際選擇緩蝕劑時(shí)，需要結(jié)合實(shí)際進(jìn)行考慮，一般有有機(jī)/無(wú)機(jī)緩蝕劑兩種材料可供選擇，從當(dāng)下我國(guó)埋地金屬管道管道腐蝕原因的來(lái)看，選擇有機(jī)緩蝕劑更能凸顯出防腐的效果。除此之外。還應(yīng)注意加強(qiáng)埋地管道的后續(xù)維護(hù)管理工作，需要定期組織專業(yè)人員做好對(duì)管道的防腐檢修工作，消除管道腐蝕隱患，在完成檢修之后還應(yīng)做好相應(yīng)記錄，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道防腐的的全面控制，從而為埋地管道安全穩(wěn)定運(yùn)行提供充足的保障[10]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，埋地技術(shù)管道作為我國(guó)重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一，在輸送“石油”、“天然氣”等方面發(fā)揮著非常重要的作用。一旦出現(xiàn)管道腐蝕穿孔問題，將會(huì)釀成重大的安全事故。因此需要充分了解埋地管道的腐蝕穿孔原因，并結(jié)合原因，提出一些防護(hù)解決措施，從而有效保障埋地金屬管道能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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