埋地管道腐蚀的原理

埋地管道腐蚀的原理
石油、天然气埋地管道防腐层的破损、剥离和老化等，会造成管道的腐蚀、穿孔、泄露，给企业带来严重的财产损失，给公众和环境带来危害。

我国的地下油气管线投产1-2年后即发生腐蚀穿孔的情况屡见不鲜，它不仅造成因穿孔而引起的油、气泄漏损失，以及由于维修所带来的材料、人力上的浪费和停产停工造成的损失，而且还可能因腐蚀引起火灾。

埋地管道长期埋在地下，由于环境的各异，会发生不同形式的腐蚀。

通常见到的埋地管道的腐蚀大致有化学腐蚀、电化学腐蚀、微生物腐蚀等。

化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。

金属直接和介质接触引起的金属离子的溶解过程，在金属表面均匀发生，腐蚀速度缓慢。

钢铁在空气中或土壤里的腐蚀就属于化学腐蚀。

电化学腐蚀是金属表面与导电的介质发生电化学作用而产生的破坏，也就是金属和电解质组成原电池所发生的金属电解过程。

其实质是浸在电解质溶液中的金属表面上形成了以金属为阳极的腐蚀电池。

包括异金属接触产生的腐蚀原电池、钢管本身成分含量复杂产生的原电池、氧浓差产生腐蚀原电池、盐浓差腐蚀原电池和直流杂散电流腐蚀、交流杂散电流腐蚀。

铁质管道自腐蚀过程如图1。

电化学腐蚀是埋地管道常见的一种腐蚀形式，在电解质溶液中，铁原子失去电子而变成可以自由移动的离子，化学反应式如下：
Fe=Fe2++ 2e
其它自然电位高的原子得到铁原子失去的电子而显负电性，这样铁原子所带的电子就从铁原子转移到其它电位高的原子上面。

通过进一步的反应，带电物质溶入溶液或参与发生析氢的反应。

电化学腐蚀过程中，杂散电流的腐蚀是埋地管道腐蚀破坏中危害最严重的一种腐蚀形式。

一般情况下，设计或规定回路以外流动的电流统称杂散电流。

杂散电流的来源十分广泛，它可能发生于电焊及电解的过程当中。

杂散电流在进入管道时，管地电位为负，这时的电流对管道起到一定程度的保护作用。

但是当杂散电流在靠近杂散电流源负极的时候，管地电位变为正，此时的杂散电流不再对管道起保护作用，转而加速埋地管道的腐蚀。

在靠近杂散电流源的部位，管道的铁原子失去电子而变成自由移动的离子，溶解到土壤当中去。

杂散电流的腐蚀速度比较快，是一般的电化学腐蚀所不能比拟的。

自然电位腐蚀的腐蚀电位很低，在没有杂散电流时腐蚀电池两极电位差仅0.65V左右，杂散电流存在时，管道的电位可达8～9V。

资料表明，对于壁厚为8～9mm的钢质管道，快则几个月就发生穿孔[4]。

由此可以看出，杂散电流的腐蚀对埋地管道的影响是不容忽视的。

腐蚀微生物主要是在自然界中参与硫、铁元素循环的菌类，它们主要是通过氧化元素硫和还原性硫化物，最终产生硫酸或者氢硫酸腐蚀金属的。

由于不注重微生物的腐蚀作用，使得微生物腐蚀常给地下管线带来严重危害，造成经济上的损失。

从国内外管网所发生的事故原因可以看出，人为造成的破坏性事故占第一位，管道的腐蚀破坏(包括应力腐蚀开裂)占第二位。

后者往往不易察觉，或常被忽视，所以管道的防腐工作无疑应提到重要的议事日程。