浅析埋地碳钢管道腐蚀及防护

刘佳 郭超 张欣(中国石油工程建设公司，北京 100101)

金属的腐蚀是指金属在周围介质(最常见的是液体和气体)作用下，由于化学变化、电化学变化或物理溶解而产生的破坏。金属要发生腐蚀必须有外界物质的作用，且这种作用是发生在金属与介质的相界上。因此，金属腐蚀是包括材料和环境介质两者在内的一个具有反应作用的体系。本文主要探讨介质为土壤的情况下的金属腐蚀原因及防护问题。

1 土壤参量对金属腐蚀的影响

土壤腐蚀属于电化学腐蚀，但由于土壤的组成和性质是复杂多变的，不同土壤的腐蚀性相差很大，因此了解土壤的腐蚀性，土壤的结构、组成等变化与对材料腐蚀的影响是必要的。

1.1 孔隙度(透气性)

较大的孔隙度有利于氧渗透和水分的保存，它们都是腐蚀初始发生的促进因素。透气性良好似乎加速腐蚀过程，但还必须考虑到透气性良好的土壤也更易生成具有保护能力的腐蚀产物层，阻碍金属阳极溶解，使腐蚀速度减慢。因此透气性对土壤腐蚀的影响有许多相反的实例[2]。

1.2 含水量

土壤的含水量的大小对金属管道腐蚀的影响非常明显。当土壤中含水量很高时，氧扩散受阻、腐蚀减小，伴随着含水量减小，氧去极化变得容易，腐蚀速度随之增加；当含水量降到大约10%以下时，由于水分短缺，阳极极化和土壤电阻率增大，腐蚀速度反而急剧降低[1]。

1.3 酸度

大部分土壤属于中性范围，pH值介于6-8之间，酸性土壤pH值介于8-10之间，酸性土壤的pH值介于3-6之间。随着土壤酸度增高土壤的腐蚀性增加。

1.4 含盐量

土壤中含盐量是评价土壤腐蚀因素的一项重要指标，含盐量大，导电率增加，这样就增加了土壤的腐蚀速率[2]。氯离子对土壤的腐蚀有促进作用，可以直接参与金属的电化学溶解反应，因此在海边或接近盐场的土壤，腐蚀性都很强。而碱土金属钙、镁离子在非酸性土壤中形成难溶性的氧化物和碳酸盐，在金属表面形成保护层，可降低金属腐蚀。

1.5 电阻率

土壤电阻率与土壤的孔隙度、含水量、含盐量等因素有关。电阻率越小、腐蚀性越严重。

1.6 氧化还原电位

这是土壤充气程度的一个基本指标。氧化还原电位高表明氧水平高。氧化还原值低，有利于厌氧微生物的活动[3]。

2 防止土壤腐蚀的措施

2.1 覆盖保护层

常用的有焦油沥青、环氧煤沥青、聚乙烯塑料胶带等。为了提高防护寿命，近期发展的重防腐涂料有熔结环氧粉末涂层、三层聚乙烯防腐涂层已经得到广泛应用。

2.2 阴极保护

目前世界各国埋地管道都采用联合保护方法，即覆盖层和阴极保护相结合的方法来延长管道的寿命，这也是一种最有效和经济的方法。这既能弥补保护层有缺陷时的不足，又可减少阴极保护电能或牺牲阳极的消耗。通常情况下，应把钢铁阴极的电位控制在-0.85V(相对硫酸铜参比电极)以达到完全保护。在有硫酸盐还原菌存在时，电位要维持更负一些。

2.3 局部改变土壤的环境

通过改变土壤孔隙度、含水量、酸度、含盐量的方法来调整局部土壤的腐蚀性。例如在酸度高的土壤里，在地下构件周围填充石灰石，或向构件周围移入侵蚀性小的土壤可以减小腐蚀性。

3 结语

埋地输油气、水等管道、管网的泄漏，特别是炼油、化工、化纤、化肥、制药等企业管道、设备的跑、冒、滴、漏，除了损失大量的有用介质外，又造成严重的环境污染，甚至引起火灾、爆炸、塌毁等灾难性事故。分析探索寻找经济合理的管道防腐控制措施是管道运行系统中非常重要的工作,通过科学的防腐控制方法经济评价和在管道设计或施工中都应重视防腐的重要性。

[1]在役输气管道腐蚀剩余寿命预测技术研究周方勤成都:西南石油大学,2006.

[2]城市燃气管道剩余强度和剩余寿命评价徐佳佳武汉:华中科技大学,2006.

[3]深圳市燃气管网的腐蚀原因分析及对策陈珩重庆:重庆大学,2003.

[4]埋地钢质管道腐蚀防护模糊综合评价技术研究刘春波北京:北京工业大学,2007.

[5]腐蚀管道剩余强度研究白清东大庆:大庆石油学院，2006.

[6]煤焦油瓷漆及其在现代环境下的应用夏炜东,赵正友油气储运,2001,20(10):24-27.