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埋地管道的腐蝕分析及防護(hù)措施

文檔作者：楊洪春文檔來源：濟(jì)南濟(jì)鋼鐵合金廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月15日
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第36卷第6期
2014年12月
山 東
Shandong
冶 金
Metallurgy
Vnl_36 No．6
December 2014
“ 4 L 4 “ ‘
j經(jīng)驗交流}
毒1 1 1 1 — — — 1 —
埋地管道的腐蝕分析及防護(hù)措施
楊洪春
(濟(jì)南濟(jì)鋼鐵合金廠．山東濟(jì)南250105)
摘 要：分析了埋地管道土壤腐蝕、微生物腐蝕和雜散電流腐蝕的原因，提出了外涂層保護(hù)、電化學(xué)保護(hù)、雜散電流排流保
護(hù)等埋地管道外腐蝕的防護(hù)措施。
關(guān)鍵詞：埋地管道；外腐蝕；影響因素；控制措施
中圖分類號：TG172 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1004—4620(2014)06—0067—02
管道是工業(yè)生產(chǎn)與民用設(shè)施的重要組成部分，
也是管道運(yùn)輸中的主要設(shè)施。隨著我國石化工業(yè)的
迅速發(fā)展以及城市公用設(shè)施建設(shè)速度的提高 目前，
石油、天然氣等能源的輸送依靠管道來實現(xiàn)n 。管
道的敷設(shè)方式主要有架空和埋地兩種，其中以埋設(shè)
在地下為主，管道的腐蝕與防護(hù)問題關(guān)系到管道的
可靠性以及使用壽命等。
1 埋地管道腐蝕原因分析
埋地管道受著多種腐蝕，主要腐蝕情況有土壤
腐蝕、微生物腐蝕和雜散電流腐蝕。
1．1 土壤腐蝕
土壤是具有固、液、氣三相的毛細(xì)管多孔性的膠
質(zhì)體，土壤的空隙被空氣和水充滿，水中含有一定量
的鹽使土壤具有離子導(dǎo)電性；土壤物理化學(xué)性質(zhì)的
不均勻性和金屬材質(zhì)的電化學(xué)不均勻性，構(gòu)成了埋
地管道的電化學(xué)腐蝕條件，從而產(chǎn)生土壤腐蝕 。
管道在土壤中的電化學(xué)腐蝕過程可以由3個步
驟組成 ]。1)在陽極區(qū)，鐵溶解變成鐵離子金屬電
解質(zhì)(土壤)中，其化學(xué)反應(yīng)式為Fe一2e— Fe (陽極
反應(yīng))。2)電子由電位較低的陽極區(qū)沿管道流到電
位較高的陰極區(qū)。故腐蝕電流從高電位流向低電
位，即從陰極區(qū)沿鋼管流向陽極區(qū)，再流入電解質(zhì)
(土壤)，然后流向陰極區(qū)。3)在陰極區(qū)，電子流至陰
極區(qū)后被電解質(zhì)(土壤)中能吸收電子的物質(zhì)所吸
收。其電化學(xué)反應(yīng)式為：1／20：+H：O+2e---+20H一(中
性或堿性)或2H +2e一一H (酸性)。電化學(xué)腐蝕是埋
地管道腐蝕的主要因素。埋地管道的腐蝕除電化學(xué)
腐蝕外，還有管道跟土壤中接觸到的物質(zhì)(一般為非
電解質(zhì))直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的一種腐蝕，稱為
化學(xué)腐蝕。該種類型腐蝕的化學(xué)反應(yīng)較為簡單，主
收稿日期：2014—04—03
作者簡介：楊洪春，男，1983年生，2007年畢業(yè)于山東建筑大學(xué)金屬
材料工程專業(yè)?，F(xiàn)為濟(jì)南濟(jì)鋼鐵合金廠助理工程師，從事生產(chǎn)技
術(shù)管理工作。
要是金屬跟氧化劑之間的氧化還原反應(yīng)。
1．2 微生物腐蝕
金屬微生物腐蝕(MIC)的危害性已越來越受到
人們的重視-s 。據(jù)相關(guān)調(diào)查研究表明，管道外部的
腐蝕沉積有27％與MIC有關(guān) ]。
1)嗜氧菌的腐蝕。微生物在新陳代謝過程中產(chǎn)
生的一些無機(jī)酸和有機(jī)酸，造成環(huán)境惡劣，從而加速
埋地管道的腐蝕。如氧化鐵桿菌，它能使Fe 氧化
成Fe ，而Fe 有很強(qiáng)的氧化性能，可把硫化物氧化
成硫酸而加速埋地管道腐蝕。即使沒有硫化物存
在，也能加速電化學(xué)腐蝕的陽極過程 ]。此外，嗜氧
菌還通過在金屬表面產(chǎn)生氧濃差電池而促進(jìn)腐蝕。
2)厭氧菌的腐蝕。硫酸鹽還原菌(SRB)是微生
物腐蝕中最重要的菌隨]。SRB在自然界分布很廣，
是典型的專性厭氧菌，在特定的條件下參與埋地管
道的腐蝕過程。硫酸鹽還原菌容易在pH值為6～
8、透氣性差的土壤中繁殖。其生活過程中，需要氫
或某些還原物質(zhì)將硫酸鹽還原成硫化物：S042-'~"8
[H]一s +4H：0。
反應(yīng)生成的S 一與Fe 反應(yīng)生成FeS，從而促進(jìn)了
陽極的離子化反應(yīng)：Fe。 +s Fes』，。Booth早在
1968年就通過實驗證明FeS有陰極去極化作用，并
且隨著濃度提高其去極化趨勢愈大 。Gonzalez J E
Gn。。等同樣認(rèn)為厭氧腐蝕可能主要是由于鐵的硫化
物充當(dāng)去極化劑而不是通過細(xì)菌直接除掉氫。
1．3 雜散電流腐蝕
雜散電流是在地下流動的防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計之外對
金屬管道產(chǎn)生腐蝕破壞作用的電流，主要是由于各
種用電設(shè)備的接地與漏電，電焊機(jī)的漏電、高壓電力
線在附近埋地管道上感應(yīng)產(chǎn)生的二次交流電等。雜
散電流腐蝕包括直流雜散電流腐蝕和交流雜散電流
腐蝕。直流雜散電流腐蝕原理與電解腐蝕類似；交
流雜散電流是埋地管道附近高壓電力線產(chǎn)生的二次
感應(yīng)交流電產(chǎn)生的腐蝕，其腐蝕量較小，但集中腐蝕
性強(qiáng)。
2014年12月 山東冶金 第36卷
2 埋地管道防腐蝕措施
2．1 外涂層保護(hù)
外涂層保護(hù)是在被保護(hù)的埋地管道表面形成一
個連續(xù)性電絕緣材料薄層，它的作用是隔離被保護(hù)
體與周圍電解質(zhì)以及非電解質(zhì)的直接接觸。管道外
防腐層的選用應(yīng)遵循下列原則 ：1)技術(shù)可靠，防腐
蝕性能好，具有較好的機(jī)械性能和絕緣性能，水滲透
率低，耐陰極剝離性好，耐植物根穿刺，乃微生物腐
蝕，與鋼質(zhì)管道粘結(jié)力強(qiáng)，易于補(bǔ)扣、補(bǔ)傷等；2)經(jīng)濟(jì)
合理，既能達(dá)到防腐蝕效果，又能節(jié)約費(fèi)用；3)因地
制宜，根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)設(shè)備及施工水平，能達(dá)到設(shè)計
的要求，滿足工程的需要。目前，國內(nèi)埋地管道已經(jīng)
采用的防腐蝕外涂層有石油瀝青、煤焦油瓷器
(CTE)、擠出聚乙烯、熔結(jié)環(huán)氧粉末(FBE)、聚乙烯
兩層結(jié)構(gòu)(2PE)、聚乙烯三層結(jié)構(gòu)(3PE)、環(huán)氧煤瀝
青和聚乙烯膠帶等 。
2．2 電化學(xué)保護(hù)
電化學(xué)保護(hù)可分為陰極保護(hù)和陽極保護(hù)n 。陽
極保護(hù)是在金屬表面通人足夠的陽極電流，使金屬
電位向正的方向移動，達(dá)到并保持在鈍化區(qū)，從而防
止金屬的腐蝕。陰極保護(hù)是在金屬表面通以足夠的
陰極電流，使金屬表面陰極極化，成為電化學(xué)電池中
電位均一的陰極，從而防止其表面的腐蝕。目前，用
于埋地管道電化學(xué)保護(hù)的方法主要是陰極保護(hù)。陰
極保護(hù)有犧牲陽極法、強(qiáng)制電流保護(hù)法兩種方法n 。
1)犧牲陽極法。將被保護(hù)的金屬和一種可以提
高保護(hù)電流的金屬或合金(即犧牲陽極)相連，使被
保護(hù)體極化從而降低腐蝕速率。在犧牲陽極保護(hù)法
中，作為犧牲陽極材料必須能滿足以下要求n ：①化
學(xué)穩(wěn)定性好，自腐蝕率小且腐蝕均勻，有高而穩(wěn)定的
電流效率；②單位重量產(chǎn)生的電流量大，不易極化，
溶解均勻；③腐蝕產(chǎn)物不污染環(huán)境，無公害，產(chǎn)物易
脫落；④ 材料來源廣，加工容易，價格低廉。常用的
犧牲陽極品種有鎂基、鋅基和鋁基合金三類。
2)強(qiáng)制電流保護(hù)法。將被保護(hù)金屬與外加電源
負(fù)極相連，由外部電源提供保護(hù)電流，以降低腐蝕速
率。由輔助陽極、參比電極、直流電源和連接電纜組
成。作為輔助陽極材料應(yīng)滿足以下要求n j：①導(dǎo)電
性能好；②排流量大；③耐腐蝕，消耗量小，壽命長；
④具有一定的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨、耐沖擊振動；⑤容易
加工、易于安裝；⑥材料易得、價格便宜。輔助陽極
常用的有金屬氧化物、鈦鍍鉑、柔性陽極、磁性氧化
鐵陽極、硅鐵和石墨等。
2．3 雜散電流排流保護(hù)
管道沿線與高壓輸電線路近距離平行時，高壓
6R
輸電線、電氣化鐵路會對埋地鋼質(zhì)管道造成干擾，從
而加劇其腐蝕。依據(jù)被干擾管道陽極區(qū)有無正負(fù)極
性交變采用不同的排流方式，不變時采用直流排流，
交變時采用極性排流，比較復(fù)雜時采用強(qiáng)制排流。
趙晉云等 用排流與陰極保護(hù)相結(jié)合的方式進(jìn)行
排流保護(hù)。在管道與輕軌平行管段采用排流保護(hù)，
在管道兩端利用陰極保護(hù)對雜散電流的抑制作用來
降低對管道的干擾影響，從而使管道得到保護(hù)。
3 結(jié)語
綜上所述，外涂層保護(hù)是使埋地管道外壁與接
觸介質(zhì)隔離，實現(xiàn)全面保護(hù)，該種保護(hù)方式主要針對
均勻腐蝕而言。陰極保護(hù)主要是針對防腐蝕涂層的
破損處。由于涂層破損位置的不確定性，必須使整
條管道都處于陰極保護(hù)的范圍內(nèi)。隨著高壓輸電線
路的建設(shè)以及鐵路線的電氣化改造等，雜散電流對
埋地管道的干擾越來越受到人們的重視。為了長期
地、有效地對埋地管道進(jìn)行保護(hù)，需要綜合運(yùn)用外涂
層保護(hù)、電化學(xué)保護(hù)以及雜散電流排流保護(hù)。
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