土壤污染與鋼質燃氣管道的腐蝕思考

張晉敏（惠州市城市燃氣發展有限公司，廣東 惠州 516001）

土壤污染與鋼質燃氣管道的腐蝕思考

張晉敏（惠州市城市燃氣發展有限公司，廣東 惠州 516001）

本文結合土壤污染的現狀及主要物質，闡述了埋地鋼制燃氣管道的腐蝕的主要問題，通過必然存在的關聯性分析，重點對鋼制燃氣管道的防腐蝕的具體措施進行了探討和思考，為保障埋地鋼管的安全運行提供了啟發。

土壤；污染；燃氣；鋼管；腐蝕

近年來，伴隨我國經濟快速增長，粗放的經濟方式以及淡薄的監管發展理念推動了環境壓力的不斷走高。蔚藍的天空、生機盎然的大地漸行漸遠，一切都在有形或無形中不斷感受到各種污染的傷害，而土壤的污染尚未引起足夠的重視。最近，因土壤污染導致的食品藥品安全事件頻頻發生，但其實土壤的污染影響不僅僅局限于此，對工業的影響也漸漸在擴散，城鎮鋼質燃氣管道的腐蝕就是其中一種。

1 土壤污染現狀

根據國家環境保護部與國土資源部開展的近十年的全國土壤污染狀況調查，土壤環境狀況總體不容樂觀，污染類型以無機型為主，有機型次之，復合型污染比重較小。從土壤污染的主要物質類別不同分為以下幾種：

1.1 重金屬污染

我國多數城市近郊土壤都存在不同程度的重金屬污染。由于重金屬污染物載土壤中移動性差、滯留時間長、不能被微生物降解等特征，對鋼制燃氣管道的影響較為長遠。以某市為例，資料表明土壤重金屬污染雖然尚處于早期階段，但土壤中Cu、Zn、Ni、Cr、Pb、Cd、As、Hg等差異性存在，市域南部重金屬污染指數相對較高，且存在高濃度區域。

1.2 有機污染

由于污水、化肥、農藥等長期存在，土壤中的有毒有害化合物不斷積累，嚴重時可能帶來災難性的后果，即所謂的“化學定時炸彈”。我國每年化肥施用量超過4100萬t，農藥量達50萬～60萬t，農田平均施用農藥13.9 kg/hm2。直接進入土壤的農藥，大部分可被土壤吸附，殘留于土壤中的農藥，由于生物和非生物的作用，形成具有不同穩定性的中間產物或最終產物無機物。

1.3 大氣、固體、生物廢物等污染

土壤作為一個開放的系統，受多種因素的影響。大氣中的二氧化硫、氮氧化物等有害物質發生反應形成酸雨，通過沉降和降水而降落到地面，引起土壤酸化。冶金工業排放的金屬氧化物粉塵，則在重力作用下以降塵形式進入土壤。一些建筑垃圾固體廢物、污泥、生物廢物也直接排放于土壤之中。如禽畜飼養場的廄肥和屠宰場的廢物，作為肥料，如不進行物理和生化處理，則其中的寄生蟲、病原菌和病毒等同樣引起土壤污染。

2 鋼質燃氣管道的腐蝕

鋼質燃氣管道由于其可承受高壓、堅固不變形、成熟工藝等優良特點廣泛應用于城鎮埋地燃氣管道，在穿越河流、鐵路等特殊地區時是聚乙烯管材及符合管材無法替代的，但管材的防腐要求及工藝也要求較高。埋地鋼質燃氣管道的腐蝕主要分為以下幾種：

2.1 電化學腐蝕

電化學腐蝕是指金屬和外部相關介質的反應過程中有局部電流產生的腐蝕，土壤性質是影響管道腐蝕速度的主因之一。土壤電阻率越低電化學腐蝕速度越快；相反，電阻率越高，電化學腐蝕速度越慢。通常可按土壤電阻率確定等級：土壤電阻率ρ＜50Ω·m為高腐蝕性土壤；50≤ρ＜100Ω·m為中腐蝕性；ρ≥100Ω·m為低腐蝕性。

2.2 化學腐蝕

是指金屬直接和各種介質接觸發生化學反應引起的金屬變化過程。化學腐蝕包括管道外腐蝕和管道內腐蝕。管道外化學腐蝕對管道損傷較大，一般為區域面積腐蝕，常導致管壁厚度變薄，通常情況下與電化學腐蝕同時存在。化學腐蝕不止對鋼制管道本身，對防腐層的損害也非常大.

2.3 雜散電流腐蝕

由于外界各種電氣設備的漏電和接地，在土壤中形成了雜散電流。其中直流電對鋼管腐蝕最為嚴重，如電氣化鐵路、直流焊機、外殼接地、陰極保護等。有實驗證明曾在電子顯微鏡下觀察被土壤腐蝕的金屬，有種形狀為略帶彎曲的圓柱體細菌，長度約為2×10-6m，并長有一根鞭毛。細菌依靠鞭毛的伸曲，使其軀體向前移動。由于它依賴于硫酸鹽還原反應而生存的，所以人們稱它為硫酸鹽還原菌。它對金屬腐蝕作用的解釋，率先由屈菲(Kuhv)提出，在缺氧條件下，金屬雖然難以發生吸氧腐蝕，但可進行析氫腐蝕，土壤中多含有硫酸鹽，產生生物催化作用，使SO42-離子氧化被吸附的氫，從而促使析氫腐蝕順利進行。

3 對于土壤污染的鋼質燃氣管道防護措施

3.1 管道線路的優化

輸配管道路由設計時可通過調整管道埋深、走向方式盡量避開土壤污染區域，如礦山、金屬冶煉區、化工、印染、農藥、電子工業園區，長期使用化肥農藥的農林用地。按照相關規范對高鐵輕軌等電氣化鐵路、外殼接地工業、陰極保護應用的區域滿足間距要求。

3.2 防腐工藝選擇

埋地鋼質管道的防腐技術及應用已十分成熟，如石油瀝青防腐、環氧煤瀝青、聚乙烯粘帶、焦油瓷漆外防腐、溶結環氧粉末外涂、聚乙烯防腐層、犧牲陽極陰極保護、強制電流陰極保護等。但需考慮針對不同的土壤類型選擇合適的防腐工藝，發揮更好的與自然環境的隔離作用。

3.3 特殊防護

了解土壤污染類型，有機物、無機物或雜散電流等，污染較為嚴重地區應進行專業污染安全評價，根據評價調整防護措施。其次，在管道敷設后進行針對性防護，在回填土中施用化學改良劑或采取生物改良措施中和污染物，增強土壤凈化能力。具體為向土壤中施用石灰、堿性磷酸鹽、氧化鐵、碳酸鹽和硫化物等化學改良劑，加速有機物的分解，使重金屬固定在土壤中，降低重金屬在土壤及土壤植物體的遷移能力，使其轉化成為難溶的化合物。

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