城市地下管網(wǎng)腐蝕與防護措施研究

【摘要】：隨著我國城市化建設(shè)的迅速發(fā)展，城市天然氣供氣、給排水成為建設(shè)工程中的重點設(shè)施，是為城市居民提供生活便利性的首要前提。天然氣、水、石油、化工等物質(zhì)的輸送幾乎是以金屬管道為主，而這些管道又需要長時期的埋入地下，由于地下土壤環(huán)境十分復(fù)雜，再加上管道所輸送介質(zhì)都含有一定的腐蝕性，因而地下管網(wǎng)極為容易遭到腐蝕，一旦管道因腐蝕而造成漏水、漏氣、漏油等事故，不僅將會給人們的日常生活造成影響，而且會污染環(huán)境甚者會造成重大的災(zāi)難事故。為此，如何對城市地下管網(wǎng)腐蝕進行有效的防護是當前城市建設(shè)工作者亟待解決的問題。

【關(guān)鍵詞】：城市地下網(wǎng)管；腐蝕原因；防護措施；土壤環(huán)境；輸送介質(zhì)

城市地下管網(wǎng)擔負著水系統(tǒng)的運送與排污、天然氣的輸送等重要職能，是城市現(xiàn)代化發(fā)展水平的衡量標志。隨著城市化建設(shè)腳步的加快，地下管網(wǎng)的建設(shè)工程也在大幅度的增加，原有管網(wǎng)設(shè)施老化、功能減弱、安全性低等問題日益突出，管網(wǎng)泄露問題頻繁發(fā)生，影響了城市的正常運作與發(fā)展。由于地下管網(wǎng)事故發(fā)生的原因具有高復(fù)復(fù)雜性，經(jīng)統(tǒng)計分析管網(wǎng)腐蝕成為泄露事故發(fā)生的主要原因之一。因此，有必要在城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中造成各種管線腐蝕的因素進行全面的分析，進而有針對性的加強對城市地下管網(wǎng)的防護措施，以期能夠提高地下管線的抗腐蝕性與耐久性。

1城市地下管網(wǎng)腐蝕原因分析

1.1地下管網(wǎng)內(nèi)部缺陷造成的腐蝕

城市基礎(chǔ)設(shè)施施工單位在地下管網(wǎng)的鋪設(shè)過程對管材選擇不當或是對管材質(zhì)量未經(jīng)過嚴格的審查，使得管材內(nèi)部中含有大量的雜質(zhì)、金屬組織分布不均勻、存在殘余應(yīng)力等大量的缺陷，這些缺陷都會造成管網(wǎng)在使用中出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，嚴重影響了地下管網(wǎng)的安全性與可靠性。

1.2地下管網(wǎng)施工缺陷造成的腐蝕

地下管網(wǎng)在其運輸或鋪設(shè)過程中，由于操作人員的操作不當或未嚴格按照施工流程進行施工，如管道焊接質(zhì)量差、新舊管網(wǎng)鏈接差異等問題，都可能會造成地下管網(wǎng)不同程度的損傷，從而引起管線腐蝕，如果這些施工缺陷不引起高度重視，將會給管線后期安全的服役帶來潛在危害，同時對于后期的維修工作也會帶來極大不便。

1.3地下管網(wǎng)環(huán)境造成的腐蝕

1.3.1溫度與壓力因素

對于一些冬季需要供暖的城市，需要埋入蒸汽輸送管道，由于其所需要輸送的介質(zhì)具有較高的溫度，使得地下管線的表面溫度可能會超過六十度，同時也會造成管線周圍土壤溫度的升高，這就有可能造成溫差原電池的腐蝕現(xiàn)象。同時管線表面的溫度差異，將會使得管線產(chǎn)生溫度應(yīng)力，從而與管線周圍土壤之間發(fā)生摩擦，進而產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。

1.3.2土壤因素

土壤是造成地下管網(wǎng)外表腐蝕的主要因素之一，因土壤腐蝕而造成的管網(wǎng)泄露事故頻頻發(fā)生。土壤腐蝕與管線周圍土壤的含水量、含鹽量、含氣量、電阻率、酸堿度、微生物含量、有機質(zhì)含量、氣候條件、溫度條件及管線材質(zhì)等有關(guān)。例如，土壤中的含水量超標，將會增加鹽類溶解，形成電解質(zhì)，進而對管線造成腐蝕。如土壤中的含氧量超標，將會使得金屬管線發(fā)生氧化反應(yīng)，價電位升高，從而成為了腐蝕原電池的陰極，而對于含氧量比較少的土壤就成為了腐蝕原電池的陽極，從而引起電化學(xué)腐蝕。

1.4雜散電流對地下管網(wǎng)造成的腐蝕

現(xiàn)代化城市具有用電單位密集、用電量大等特點，使得土壤中存在較多的雜散電流，尤其是在電解廠和電鍍廠附近更為嚴重，這些雜散電流一部分被地下網(wǎng)管中的某些部位所吸收，還有一部分滲入到土壤中，對地下管網(wǎng)造成電化學(xué)腐蝕。

2城市地下管網(wǎng)腐蝕采取的防護措施

由于影響城市地下管網(wǎng)腐蝕的因素非常復(fù)雜，因而有針對性的開展防護措施，同時，對于地下城市的管網(wǎng)建設(shè)施工由專門的技術(shù)人員進行安裝與管理，

從而有效延長管網(wǎng)的服役期限，降低管網(wǎng)腐蝕造成重大事故發(fā)生率。

2.1合理選擇材料，增加保護涂層

在選擇地下管網(wǎng)時，要根據(jù)其不同的用途及所埋入環(huán)境選擇不同的材料，如在金屬中加入合金元素，這樣可以有效防止金屬的腐蝕，提高材料的抗腐蝕性。如在鋼中可以加入鎳制成的不銹鋼來提高材料的抗腐蝕能力。此外，還可以在金屬管道表面增加涂層保護，經(jīng)過固化后形成一道防腐絕緣層，阻止金屬與外界物質(zhì)之間發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)，從而有效的防止了材料的腐蝕。

2.2改善周圍環(huán)境，防止金屬腐蝕

地下管網(wǎng)周圍環(huán)境是造成其腐蝕的重要因素之一。為此，通過控制管道周圍的溫度與濕度、降低土壤中的含氧量、減少腐蝕介質(zhì)的濃度等方式改善環(huán)境因素

可以有效的防止或減少管道的腐蝕。同時還可以將一些能降低腐蝕速率的物質(zhì)添加到腐蝕介質(zhì)中，防止或減少金屬的腐蝕。

2.3完善地下網(wǎng)管建設(shè)標準體系，合理施工

由于不同城市之間的土壤結(jié)構(gòu)與地質(zhì)特點具有的顯著差異，這就意味著每個城市的地下管網(wǎng)鋪設(shè)環(huán)境不同。而且各類地下管線的接觸點比較多，對于某條管線進行腐蝕防護時會造成大量的電流損失，為了能夠有效的保障防護效果，就必須對所有的接觸點采取電絕緣的方式來減少影響范圍，為此，國家城市規(guī)劃建設(shè)部門應(yīng)該完善地下管網(wǎng)建設(shè)標準體系，有效的約束各個行業(yè)及企業(yè)進行地下管網(wǎng)的鋪設(shè)行為，將地下管網(wǎng)建設(shè)劃分成若干個區(qū)域，同時對各個區(qū)域中地下管網(wǎng)建設(shè)做好詳細的規(guī)劃工作，如對于在地鐵的建設(shè)過程中，如何對地下管網(wǎng)進行調(diào)整，對于老化的、安全性低的地下管網(wǎng)建議采用什么材質(zhì)的金屬來替換等問題，防患于未然，從根源上避免出現(xiàn)管網(wǎng)腐蝕的現(xiàn)象。

2.4加強陰、陽極保護

目前，在全世界范圍內(nèi)對地下管網(wǎng)腐蝕問題，普遍采用的是陰極保護與覆蓋層保護相結(jié)合的保護方法來延長管網(wǎng)的服役壽命。這也是當前比較經(jīng)濟和環(huán)保的有效防護措施。這種方式的主要特點是通過犧牲陽極來達到陰極保護的目的，這樣使得電流分布能夠更加合理，避免對其它管線造成干擾。同時能夠有效的彌補管網(wǎng)保護層缺陷而引起的腐蝕，并且能減少陰極保護的電能消耗。

2.5加強地下管網(wǎng)監(jiān)測措施

對于城市已經(jīng)服役管網(wǎng)及新建管網(wǎng)，要對其周邊環(huán)境及金屬成分進行動態(tài)的監(jiān)測，從而通過數(shù)據(jù)分析獲得被腐蝕的管網(wǎng)信息及預(yù)測可能被腐蝕的管網(wǎng)部分，這樣就能及時的采取相應(yīng)措施來預(yù)防管網(wǎng)事故的發(fā)生，降低安全事故發(fā)生率。

3結(jié)語

綜上所述，城市地下管網(wǎng)的腐蝕通常是一個漸變的過程，一旦因腐蝕而發(fā)生管網(wǎng)的泄露，將會給人口密集的現(xiàn)代化城市帶來極大的經(jīng)濟損失，同時還會造成嚴重的環(huán)境污染，甚者還會引發(fā)爆炸、坍塌、火災(zāi)等嚴重的災(zāi)難事故。因此，國家及各地政府在城市政工工程的建設(shè)過程中，應(yīng)切實的重視對管網(wǎng)材料的審查與監(jiān)督，積極的開發(fā)防腐蝕性強、耐久性長、質(zhì)量可靠的管網(wǎng)材料與新產(chǎn)品，針對其可能出現(xiàn)的腐蝕問題，有效開展相應(yīng)的防護措施，使之能夠滿足現(xiàn)代化城市快速發(fā)展的需求。

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作者簡介：唐維（1974-），女，漢族，廣西省全州縣人，學(xué)士學(xué)位， 助理工程師，單位：中國石油吉林石化公司污水處理廠，研究方向：地下管網(wǎng)。