燃气管道腐蚀的原因

编号：SY-AQ-03700

( 安全管理)

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燃气管道腐蚀的原因

Causes of gas pipeline corrosion

燃气管道腐蚀的原因

导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。在安全管

理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关

系更直接，显得更为突出。

一、电化学腐蚀

燃气钢管的管壁与作为电解质的土壤或水相接触，产生电化学反应，使阳极区的金属离子不断电离而受到腐蚀，即为电化学腐蚀。电化学腐蚀既可腐蚀内壁，也可以腐蚀外壁。通常埋地钢管的外壁腐蚀是以电化学腐蚀为主的。

(一)基本原理

任何金属浸没在电解液中都会向溶液释放正离子。当某种金属浸没在该种金属盐的标准溶液中时，即得到该金属的标准溶液电位，其值与假定等于零的标准氢电极的电位之间的电位差即为标准电极电位。

各种金属按其标准电极电位的顺序排列成电化学次序，如表

10-4所示。

若将电极电位不同的两种金属(锌和铜)浸入水和硫酸组成的电

解质中，既成原电池。如图10-2所示。用外部电池将两极连通时，电子就会从锌电极流向铜电极，即由负电位流向正电位，电流方向则从阴极(铜)流向极(锌)。阳极锌离子Zn++

不断离开金属，与电解质中硫酸根离子SO--

4

结合；在阴极聚集的电子与氢离子H+

结合，在阴极表面释出氢气。这个过程的结果是阴极(铜)被极化，阳极(锌)被腐蚀。

表10-4常用金属标准电极电位

锂

Li+

-3.03V

镍

Ni++

-0.23V

钾

K+

-2.925V 锡

Sn++ -0.14V 钠

Na+

-2.713V 铅

Pb++ -0.126V 镁

Mg++ -2.371V 氢

H+

铝

Al+++ -1.66V 铜

Cu++ +0.337V 锌

Zn++ -0.762V 汞

Hg++ +0.792V 铬

Cr++ -0.74V 银

Ag+

+0.7994V

铁

Fe++

-0.44V

铂

Pt++

+1.2V

镉

Cd++

-0.402V

金

Au+++

+1.45V

埋地钢管由于金属本身结构的不均匀，表面粗糙度不同，以及作为电解质的土壤物理化学性质不均匀，含氧量不同，pH值不同等

因素，因而产生电化学反应，使阳极区的金属离子不断电离而受到腐蚀。图10-3说明组成电解质的土壤性质不同，会引起电化学腐蚀。

图10-2原电池工作原理

图10-3土壤不均匀性引起的腐蚀

由于砾石和砂子透气性好。而粘土透气性差，埋在不同地段的钢管将产生电位差，管道在阳极区受到腐蚀。

燃气钢管的电化学腐蚀过程可以看成由3个环节组成。如图

10-4所示。

1．在阳极区，铁溶解，变成铁离子进入电解质(土壤)中。其化学反应式如下：

Fe→Fe++

+2e(阳极反应)

2．电子由电位较低的阳极区沿管道流到电位较高的阴极区。故腐蚀电流从高电位流向低电位，即从阴极区沿钢管流向阳极区，再流入电解质(土壤)，流回阴极区。同时，阳离子与阴离子也在电解质中相应地移动；阳离向阴极区移动，阴离子向阳极区移动。

3.在阴极区，电子流至阴极区后，被电解质(土壤)中能吸收电子的物质(离子或分子)所接受。其电化学反应式如下：

这3个环节是相联系的，如果其中一个环节停止进行，则整个腐蚀过程也就停止了。当阳极反应与阴极反应等速进行时，腐蚀电流就不断地从阳极区流经电解质(土壤)进入阴极区，在阳极区产生Fe(OH)2

。

Fe++

+2OH-→Fe(OH)2

Fe(OH)2

被氧化，就形成铁锈。其反应式：

此外，两种不同材料的管道相连，也会引起电化学腐蚀。图10-5所示为铜管与钢管相连产生的腐蚀情况。

图10-4燃气钢管电化学腐蚀过程示意图

图10-5铜管与钢管相连引起的腐蚀

埋地地壤中的铜管与钢管，都将向电解质(土壤)释放正离子，但

由于金属的电化学性质不同，由表10-1可见，铜的标准电极电位值比铁的大，故在电解质(土壤)中，铁将产生比铜更多的负电荷，电子由铁电极流向铜电极，因而作为阳极的钢管不断被腐蚀，而铜管作为阴极而被极化。

同样，当镀锌钢管与钢管相连，也会引起电化学腐蚀。图10-6所示为镀锌钢管与钢管相连产生的腐蚀情况。

图10-6镀锌钢管与钢管相连引起的腐蚀

埋在土壤中的镀锌钢管与钢管，由于锌的标准电极电位比铁低，因此在电解质(土壤)中，镀锌钢管产生比铁更多的负电荷，电子由镀锌钢管流向钢管，故作为阳极的镀锌钢管将不断被腐蚀。

(二)影响腐蚀速度的因素

土壤是具有固、液、气三相的毛细管多孔性的胶质体，土壤的空隙为被气和水所充满。土壤中的水含有一定的盐，使土壤具有离子导电性，成为电解质。

土壤的物理化学性质不均匀性，会影响到土壤对金属的腐蚀性，加上金属材质的电化学不均匀性，这就构成了腐蚀电池的条件。在