淺析埋地碳鋼管道腐蝕及防護

劉佳 郭超 張欣(中國石油工程建設公司，北京 100101)

金屬的腐蝕是指金屬在周圍介質(最常見的是液體和氣體)作用下，由于化學變化、電化學變化或物理溶解而產生的破壞。金屬要發生腐蝕必須有外界物質的作用，且這種作用是發生在金屬與介質的相界上。因此，金屬腐蝕是包括材料和環境介質兩者在內的一個具有反應作用的體系。本文主要探討介質為土壤的情況下的金屬腐蝕原因及防護問題。

1 土壤參量對金屬腐蝕的影響

土壤腐蝕屬于電化學腐蝕，但由于土壤的組成和性質是復雜多變的，不同土壤的腐蝕性相差很大，因此了解土壤的腐蝕性，土壤的結構、組成等變化與對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生的促進因素。透氣性良好似乎加速腐蝕過程，但還必須考慮到透氣性良好的土壤也更易生成具有保護能力的腐蝕產物層，阻礙金屬陽極溶解，使腐蝕速度減慢。因此透氣性對土壤腐蝕的影響有許多相反的實例[2]。

1.2 含水量

土壤的含水量的大小對金屬管道腐蝕的影響非常明顯。當土壤中含水量很高時，氧擴散受阻、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；當含水量降到大約10%以下時，由于水分短缺，陽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

土壤中含鹽量是評價土壤腐蝕因素的一項重要指標，含鹽量大，導電率增加，這樣就增加了土壤的腐蝕速率[2]。氯離子對土壤的腐蝕有促進作用，可以直接參與金屬的電化學溶解反應，因此在海邊或接近鹽場的土壤，腐蝕性都很強。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。電阻率越小、腐蝕性越嚴重。

1.6 氧化還原電位

這是土壤充氣程度的一個基本指標。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[3]。

2 防止土壤腐蝕的措施

2.1 覆蓋保護層

常用的有焦油瀝青、環氧煤瀝青、聚乙烯塑料膠帶等。為了提高防護壽命，近期發展的重防腐涂料有熔結環氧粉末涂層、三層聚乙烯防腐涂層已經得到廣泛應用。

2.2 陰極保護

目前世界各國埋地管道都采用聯合保護方法，即覆蓋層和陰極保護相結合的方法來延長管道的壽命，這也是一種最有效和經濟的方法。這既能彌補保護層有缺陷時的不足，又可減少陰極保護電能或犧牲陽極的消耗。通常情況下，應把鋼鐵陰極的電位控制在-0.85V(相對硫酸銅參比電極)以達到完全保護。在有硫酸鹽還原菌存在時，電位要維持更負一些。

2.3 局部改變土壤的環境

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

3 結語

埋地輸油氣、水等管道、管網的泄漏，特別是煉油、化工、化纖、化肥、制藥等企業管道、設備的跑、冒、滴、漏，除了損失大量的有用介質外，又造成嚴重的環境污染，甚至引起火災、爆炸、塌毀等災難性事故。分析探索尋找經濟合理的管道防腐控制措施是管道運行系統中非常重要的工作,通過科學的防腐控制方法經濟評價和在管道設計或施工中都應重視防腐的重要性。

[1]在役輸氣管道腐蝕剩余壽命預測技術研究周方勤成都:西南石油大學,2006.

[2]城市燃氣管道剩余強度和剩余壽命評價徐佳佳武漢:華中科技大學,2006.

[3]深圳市燃氣管網的腐蝕原因分析及對策陳珩重慶:重慶大學,2003.

[4]埋地鋼質管道腐蝕防護模糊綜合評價技術研究劉春波北京:北京工業大學,2007.

[5]腐蝕管道剩余強度研究白清東大慶:大慶石油學院，2006.

[6]煤焦油瓷漆及其在現代環境下的應用夏煒東,趙正友油氣儲運,2001,20(10):24-27.