埋地管道腐蚀机理及应对措施

埋地管道腐蚀机理及应对措施

摘要：介绍了埋地管道的腐蚀机理，分析了影响腐蚀的因素，从内、外防腐蚀、阴极保护等方面论述了防腐蚀的应对措施，并指出了防腐蚀层、阴极保护并重的防腐蚀措施的重要性。

关键词埋地管道;腐蚀机理;影响因素;对策;

引言

管道是流体长距离输送的主要方式之一，多为隐蔽工程（地下或水下），属半永久性金属设施。对于埋地管道来说，腐蚀是威胁其长期安全运行的主要因素。管道腐蚀问题遍及国民经济和国防建设的各个部门，大量的管道、构件和阀门等因腐蚀而损坏报废，既给国民经济带来巨大损失，也给生产生活造成极大的困难，为了防止或减缓腐蚀速度，有必要大力深入研究腐蚀的原理和应对措施。

一、管道腐蚀机理分析

地下管道的腐蚀按照“腐蚀”的定义，是指物质与环境作用所发生的破坏。具体到地下管道，就外部环境而言，是管道材料与土壤环境介质发生的化学、物理化学、电化学作用，导致管道的局部或整体的破坏。作为管道的材料，主要有金属（铸铁、钢、钢筋）和混凝土等，特别是钢铁材料，主要是经受电化学腐蚀，而混凝土则受到化学、物理化学腐蚀。此外，管道内部的腐蚀是发生在管道材质与所运送的介质（气、水等）之间的化学、电化学作用，由于介质的不同，其腐蚀情况也有很大差别。 埋地管道一般用于输送油、气，常遇到的腐蚀介质是硫化氢、二氧化碳、有机硫化物、盐、地层水、矿物质及氧等。硫化氢水溶液是弱酸，二氧化碳的腐蚀是困扰世界石油工业、同时也是困扰国内油气工业发展的一种常见的腐蚀，台面状腐蚀是腐蚀过程最严重的现象。关于它的腐蚀机理，一般都认为是溶解在水中的二氧化碳和水反应生成碳酸，而后再和金属离子发生反应使之被腐蚀，这一机理也很好地解释了水化学作用和在现场一旦发生上述过程时，局部腐蚀会突然变得非常严重等现象。另外氧腐蚀原理氧腐蚀是最普通的一种腐蚀，凡有空气、水、水蒸气存在的场合均会发生氧腐蚀。腐蚀过程中铁、氧和水化合形成铁锈。氧腐蚀的速率受水中溶解氧含量影响，随着水中溶解氧含量的增加腐蚀速率也增加。总的来说：除去氧腐蚀，其他基本都属于酸和金属离子的化学反应。

二、影响管道腐蚀的因素

1.影响硫化氢腐蚀的因素影响硫化氢腐蚀的因素有硫化氢质量浓度、酸碱值、温度、压力、液体烃类等。含硫天然气腐蚀性的决定因素是天然气中硫化氢的分析，而不仅是硫化氢的含量。

2.影响二氧化碳腐蚀的因素主要有压力、温度及水的组成。在一定温度下，随着二氧化碳分压增加，溶液酸碱值下降；随着温度的升高，二氧化碳溶解度下降，溶液酸碱值上升。天然气中的二氧化碳引起的腐蚀类型是深坑型腐蚀和冲蚀，随着二氧化碳分压的增加腐蚀加剧。含硫天然气中的二氧化碳会加速硫化氢对钢质管道的腐蚀。

3.土壤腐蚀的影响因素土壤腐蚀性不是由单一指标决定的，必须综合考虑多种因素。影响埋地钢质管道腐蚀速度的因素是多方面的，而且各种因素的交互作用也比较复杂。通常有以下几个因素。

①使用材料通常为碳钢：碳钢的成分对土壤腐蚀的影响不大，但材料本身的相结构和组织变化（如焊缝及热影响区）对土壤腐蚀则比较敏感。

②土壤温度：土壤温度会提高会加速土壤腐蚀电化学反应中阴极的扩散过程和离子化过程。土壤温度还对土壤的电阻率、盐、空气、水含量、微生物活动产生影响。土壤温度每升高1摄氏度，土壤的电阻率将提高约百分之二；过高的温度还将促进钢质管道的防护层材料老化；温度升高，微生物活动增强，也会使腐蚀作用增大。可见，土壤温度并不能作为一个评价土壤腐蚀的独立指标，但它能改变土壤的物化性能，从而影响土壤的腐蚀性。

③土壤的氧化还原电位：土壤的氧化还原电位是一个综合反映土壤介质氧化还原强度强弱的指标。土壤的氧化还原电位较高时，土壤的氧化性强，加速钢质管道的腐蚀，反之腐蚀减慢。土壤的透气性好时，氧含量较高，土壤处于强氧化条件。由此可见管道埋地时回填土夯实程度也影响着土壤的腐蚀性。土壤的氧化还原电位愈低，土壤中微生物对钢质管道的腐蚀作用将愈强。有时土壤氧化还原电位值与土壤中微生物的数量有很好的对应关系，这是仍在研究的课题。但这对于有机质高的土壤介质微生物腐蚀性的预测，还是有参考价值的。

④微生物腐蚀：亦称细菌腐蚀，是指细菌在特定的条件下，参与埋地钢质管道的腐蚀过程。厌氧的硫酸盐还原菌容易在酸碱值为6-8、透气性差的土壤中和污染海域的海底污泥中繁殖。其生活过程中，需要氢或某些还原物质将硫酸盐还原成硫化物，影响土壤腐蚀的因素还有杂散电流、盐含量、水与空气的含量、气候条件、土壤的排水能力和引起覆盖层破坏的土壤能力等。总之，影响土壤腐蚀性的因素很多，影响的途径各不相同，而且它们之间多数存在着交互作用，并可能随时间而变化。

三、埋地管道腐蚀应对措施

采用涂层材料进行防腐蚀的理论依据是管道金属如果与周围土壤环境接触隔离，则不会发生腐蚀。虽然靠涂料自身对腐蚀控制不是尽善尽美的，但正确使用时还是非常有效的，但是如果对管道进行涂层和阴极保护的联合保护将会使防护更为有效。当涂层被使用的时候，合适的选择和使用涂层能对大多数管道表面提供必要的保护，管道如果涂覆完好可以使保护超过99％，如加上阴极保护则可以实现完全保护。各种类型的涂料性能和限制条件、特性和如何施工不相同，

但是作为埋地系统金属管道的涂层类型材料应具有以下理想特性：有效的电绝缘体；有效的阻水能力；施工性能：涂层在管道上的施工可以通过某一种方法，它不会明显的影响管道的性质并且具有最小的缺陷；抵抗针孔随时间发展的能力；与管道表面良好的附着力；抵抗正常的加工、保管(紫外线降解)和安装的能力：抗阴极剥离性：由于许多管道被阴极保护，涂层与阴极保护必须相容。需要的阴极保护量与涂层的质量和完整性是直接成比例的，阴极保护的阴极可能驱使水通过涂层而且使针孔周围的粘接界面有剥离的趋势，没有涂层能完全抵御阴极保护引起的损害，当要求大电流时，可能产生杂散电流和干扰问题；容易修补：由于不存在绝对完整的管道涂层，我们希望能够进行一些现场修补以及焊接区域的现场涂装。检查相容性和遵循生产商的说明。现场修补永远不会像原始涂层那样好，应该进行彻底的检验。O磅对环境无毒害作用。根据环境和健康标准，一些涂层材料一直被限制、约束或禁止使用。石棉毛毡和含有溶剂的底漆已经要求由玻璃钢和改性溶剂取代，因健康和环境的原因要求消除一些致癌物质。这些是影响目前管道涂层变化的主要因素。

除上面的特点外，选择管道涂层时还应该考虑管道所处的环境、输送介质情况和造价等因素。为管道工程项目选择涂层体系时，设计的最重要的特征是涂层稳定性。为此需要的是涂层化合物在管道安装后和稳定的回填后具有高电阻值，而且随着时间的推移电阻损失很少。管道涂层遭遇破坏的一个主要原因是不当使用。不当使用的高质量材料是毫无用处，因此管道涂层的质量不仅仅体现在它的施工质量上。对施工单位的评价，应考虑下面几点：经验；信誉；可靠性；严格遵守涂料生产商的产品说明书；现代化施工设备；质量控制。

结束语

总之, 要正确地选择、实施管道防腐蚀工程，需要尽可能地了解以下两方面的情况：

①所用涂料特性及限制条件等；

②实地调查管道工程所处的各种条件以及管道加工制作信息。

只有全面地了解这些信息，在选择合适的保护涂层体系时，才能够提出切实有效的方法，并提出完备的施工说明书和检查项目。在有效实施后确保达到最好的涂层效果。

参考文献

［1］刘玉琴.冯燕桃.彭轩采油用小口径地下管道薄层防腐蚀涂料配方探讨[会议论文]-2007

［2］张海梅.许国良.彭金花屏障防腐涂料在自来水管道防腐工程中的应用[会议论文]-2000