埋地金屬管道腐蝕穿孔原因分析及防護技術

潘永澤

摘要：文章以埋地金屬管道腐蝕穿孔原因分析及防護技術為研究對象，首先簡單介紹了金屬管道腐蝕類型，并分析了腐蝕過程。其次討論了埋地金屬管道腐蝕穿孔的原因，最后結合具體原因，提出了一些針對的防護技術，僅供參考。

關鍵詞：埋地金屬管道;腐蝕穿孔;原因;防護技術

中圖分類號：TE988.2 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2019）12-0115-04

當下天燃氣、石油等運輸采用的都是埋地金屬管道，相較于其他管道運輸方式，埋地金屬管道運輸更能節省成本，提升資源利用率。但埋地金屬管道由于長期在地下環境中運行，很容易受各種腐蝕原因影響出現穿孔問題。不僅會導致運輸的介質泄露，帶來巨大的經濟損失，同時還會對環境帶來嚴重的污染。因此有必要對埋地金屬管道腐蝕穿孔原因進行分析，并提出一些針對性防護技術，從而促使腐蝕穿孔問題得到妥善解決。

1 金屬管道腐蝕類型及過程分析

金屬管道腐蝕簡單來說就是金屬管道受到外界條件的影響，導致組成管道的金屬物質通過化學反應轉化為其它物質的過程，一般的金屬管道的變質與破壞便是金屬管道的腐蝕。金屬管道腐蝕可分為多種類型形式。

1.1按照腐蝕機理來劃分

金屬管道腐蝕可分為3種，①物理腐蝕，具體是指在金屬本身不變質的前提下，因外力因素破壞所產生的腐蝕，比如賣地金屬管道受外界機械開挖施工影響，導致金屬管道表面遭受損傷，由此引起的腐蝕屬于物理腐蝕;②化學腐蝕：金屬管道與其它環境或物質接在接觸過程中所引發的腐蝕破壞，本質上就是金屬管道的金屬物質與所處環境物質產生的氧化還原反應的結果。③電化學腐蝕：具體是指金屬管道處于一種特定的電解質溶液中，使得管道金屬成為電解質溶液的電極所發生的一種腐蝕現象[1]。

1.2按照腐蝕形式進行劃分

金屬管道腐蝕可分為以下2種，①均勻性腐蝕，簡單來說就是金屬管道表面出現整體性的腐蝕;②局部腐蝕，簡單來說就是指金屬管道表面某部分因外力破壞或接觸到腐蝕物質，導致金屬部分出現變質問題，最終導致整個管道金屬的整體性被嚴重破壞的一種現象。

1.3按照腐蝕環境進行劃分

金屬管道腐蝕又可分為3種，他們分別是大氣腐蝕、土壤腐蝕與電解液腐蝕，而賣地金屬管道由于常年埋于地下，因此經常會受到后兩種類型的腐蝕。

管道金屬在腐蝕過程中，金屬物質本身會發生一定的變化，這種變化主要表現在金屬合價變化方面。金屬物質往往會與土壤中的一些物質發生氧化還原反應，金屬物質因此會被氧化，與之相應的，土壤中的一些物質也會被還原，這一整個氧化還原的過程就是金屬管道被腐蝕的過程[2]。以鐵質金屬管道為例：在鐵質金屬的陽極，鐵會產生一些電子，能夠與土壤腐蝕液進行反應，電子因此會產生流動，通常會形成腐蝕電流，使得鐵金屬出現腐蝕問題。其中鐵金屬陽極反應為：Fe→Fe2+ +2e。如果是在酸性溶液中，整體環境PH比較低，因此陰極反應還會釋放氫氣，具體過程為：2H+ +2e→H2。如果土壤腐蝕環境呈堿性，通常氧含量比較多，此時在金屬陰極，會出現以下反應：O2+2H2O+4e→4OH-，最終導致管道金屬被腐蝕。

2 埋地金屬管道腐蝕穿孔的原因

2.1土壤因素

對于埋地金屬管道腐蝕而言，外腐蝕占據的情況占大多數，因此外腐蝕的原因也比較復雜。從埋地金屬所處環境來看，主要腐蝕穿孔原因包含兩方面，一方面是土壤因素所引起，其中土壤因素具體包括以下內容。

2.1.1土壤的電阻率因素

當下有很多研究資料均可表明：土壤電阻率大越大，屬管道的腐蝕速度越慢，反之，土壤電阻率越小，金屬管道在土壤中的腐蝕速度也就越快。

2.1.2土壤含水率因素的影響

水分本身對于金屬就有著加強的腐蝕性，因此土壤的含水量對埋地金屬管道的腐蝕也有著較大的影響[3]。據相關研究表明，土壤含水量大小針對于埋地金屬管道腐蝕速率數值的影響，通常存在一個極限值。如果土壤原本的含水量比較低，那么受下雨或其他因素影響，土壤含水量在增加的同時，金屬管道的腐蝕速率也在不斷增加，但當增加到一個最大值時，那么含水量繼續增加，針對埋地金屬腐蝕速率不僅不會出現增加現象，反而還會從最大值向下跌落。但實際上，土壤含水量與外界環境變化有著密切的關系，經常會出現時降時升現象，這種現象往往會進一步加重土壤對金屬管道的腐蝕。

2.1.3土壤PH因素影響

一般情況下，土壤整體偏向于酸性，這是因為土壤中的一些微生物會通過代謝產生一些酸性物質，再加上當下受一些酸性污染物的影響，從而導致土壤PH數值越來越小，從而對埋地金屬管道造成嚴重的腐蝕，從上文介紹了金屬管道腐蝕過程來看，金屬管道所釋放的電子很容易與土壤中的氫離子結合，產生大量氫氣，導致埋地金屬管道腐蝕愈發的嚴重。

2.1.4土壤含鹽量因素

一般土壤中的含鹽量為0.10088%～0.115%，如果土壤含鹽量在這一基礎上繼續升高，土壤對于埋地簡述管道的腐蝕性就會越強。尤其是土壤中各種鹽分物質會形成電解液，導致土壤導電率增加，從而導致埋地金屬管道出現嚴重的電化學腐蝕問題。除此之外，土壤溫度、微生物因素，也會對金屬管道的腐蝕帶來一定的影響。比如土壤溫度每升高20℃，那么土壤對金屬的腐蝕速度將會加快1倍。因此日常需要加強管道防護，盡量避免管道金屬物質與土壤直接接觸，可有效降低土壤對埋地金屬管道帶來的腐蝕影響[4]。

2.1.5雜散電流的影響

一般情況下，針對于電車、電氣化鐵路、以接地為回路的輸配電系統、電解裝置等，在其規定的電路中，通常會有一些流動的電流，在上述裝置具體運行過程中，一部分電流會自回路中直接流入大地之中，從而在土壤之中形成雜散電流。當土壤環境中存在埋地金屬構件時，這些雜散電流的一部分又可能流入、流出埋地金屬管道，從而對金屬管道產生干擾腐蝕。根據腐蝕干擾源的不同，可分為直流干擾腐蝕與交流干擾腐蝕。并且相較于一般的土壤腐蝕，雜散電流腐蝕程度要更加劇烈，且造成的后果也嚴重的多。

2.2非土壤因素所引起

非土壤因素所引起主要包含以下兩種，一種是人為因素，比如建筑施工開挖失誤誤觸碰埋地金屬管道，導致金屬管道表面的防護層被破壞，從而加劇埋地金屬管道腐蝕。又如在實際進行埋地管道的維修時，操作人員實際維護操作不夠規范，從而增加了管道腐蝕穿孔的風險[5]。比如在進行管道補口前，沒有清除干凈外部的殘留物，除銹工作不徹底，防腐漆涂刷不全面，這些都會導致埋地金屬管道出現腐蝕穿孔問題。另一種是管道內腐蝕因素所引起，埋地金屬管道在經過長期運行后，通常會在管道的內部出現結垢現象，導致管道通暢性遭受不利影響，在實際進行清潔時，往往需要一些帶有腐蝕性的化學藥品，比如鹽酸，從而對管道內壁造成一定的腐蝕。再加上一些埋地金屬管道所輸送的物質本身就具有一定的腐蝕性，長期運行往往會造成管道內壁的出現嚴重的腐蝕甚至穿孔問題[6]。

3 埋地金屬管道防護技術分析

3.1外涂層防護技術

外涂層防護技術可以說是一種最為簡單直接的一種防護技術，簡單來說就是在埋地金屬管表面涂抹一層隔離物質，有效將其與土壤環境隔離開來，從而達到防腐的目的。在具體實施方面，可包含以下幾種。

3.1.1采用熔結環氧粉末進行外涂層防護

這種防腐涂層本身有著非常良好的適應性，在大多數土壤環境中都能夠使用。尤其是在定向穿越地段會土質較粘的土壤環境中，采用這種涂層有著非常好的效果。但在一些地下水位較高或者布滿巖石的地段，并不適合采用這種防護涂層技術。

3.1.2PE防護涂層技術

這種涂層防護技術在任意一種土壤中均有著良好的適應性，特別是在埋管施工強度要求高的地段中進行使用，比如碎石土壤、石方段等。

3.1.3石油瀝青涂層

利用石油瀝青作為管道的防腐涂層，最為顯著的優勢實際施工較為簡單，所花費的成本也比較低，一般在完成涂層后，在其表面進行纏帶保護處理即可。并在相較于其他外部涂層保護技術，該技術有著更長的使用年限，一般在土壤環境沒有太大變化的前提下，能夠起到20至30年的防腐效果[7]。但本身也具備一些缺陷，比如土壤適應性差、不夠耐溫，實際施工工藝也會對周邊環境帶來一定的污染等。需要結合實際，謹慎選擇使用。

3.1.4煤焦油瓷漆涂層

這種外部防腐土層非常適合用于機械強度小、土壤腐蝕性強的環境之中，尤其是針對那些植物生長茂盛、地下水位高的土壤環境中進行應用。但這一技術也有著明顯的缺陷，比如容易污染環境，本身還具有一定的毒性，因此不提倡在居民區使用。

3.2電化學防護技術

電化學防腐技術又被稱為電化學修復技術，技術原理核心是2種電化學保護的形式。

3.2.1犧牲陽極保護

通過采用還原性較強的金屬與被保護的埋地管道進行相連，成功形成一個原電池，其中還原性較強的金屬作為保護極，不斷發生氧化反應使得自身被不斷的消耗，由此能夠在電解質環境中形成一種保護電流回路，有著的保護埋地金屬管道不遭受電化學腐蝕。

3.2.2外加電流保護方式

在具體實施方面，主要是通過利用外部的直流電源施加電流，將被保護對象（埋地金屬管道）與電源負極相連，輔助陽極連接正極，從而在土壤電解質環境中形成電流回路，有效保護埋地金屬免遭電化學腐蝕，其中也包括雜亂電流的腐蝕。

3.3針對雜亂電流腐蝕的防護技術

針對因雜亂電流引起的埋地管道腐蝕，除了采用電化學防護技術進行金屬管道防腐，還可以選擇控制雜散電流產生的源頭，有效降低雜散電流產生量，從而達到保護埋地金屬管道的目的。在實際應用過程中，在管道設計制作之初，就要做好對其的鈍化防護處理。例如在完成金屬管道生產后，可在其外壁進行絕緣材料涂刷，有效降低雜亂電流對金屬管道的影響，還可以在埋地金屬管道與電路交叉位置處，做好絕緣膜的敷設，防止雜亂電流在土壤中任意傳播，影響埋地管道。還可以立足于管道的一些關鍵部位，比如法蘭、關鍵接觸面等，做好絕緣法蘭、墊層裝設，有效隔絕雜散電流，避免埋地金屬管道遭受電化學腐蝕影響。

除此之外，還可以采用排流法，有效將雜亂電流從土壤中排除：在具體應用上，包含2種方式。

3.3.1智能控制接地排流

這一方法原理為利用不同材料具有不同電位的特點，做好不同接地材料的選擇，比如選擇的材料要求兩種電位值相反，同時在埋地金屬管道之上，還應安裝專門的智能控制器，從而能夠及時了解埋地金屬管道電位變化的信息，在發現可異常的電位后，控制器會迅速作出反應，通過發出相應的控制指令，做好管道調整，不斷提升接地材料的電阻，從而幫助管道更好的釋放電流，降低外來雜亂電流對管道的影響，最終實現埋地管道雜亂電流的智能化排除。

3.3.2采用強制排流技術

強制排流顧名思義，就是完全將埋地管道附近雜亂電流排除，從根本避免雜亂電流對埋地管道的影響。在這一過程中，需要采用大功率電源作為控制的核心，同時依靠采集單元的電流信息采集功能，實現對埋地管道電位的變化實時了解，并及時作出反饋，在中央處理器發布一系列指令的控制下，借助電源補償/吸收電流特性，有效實現雜散電流的消除，從而對埋地管道進行有效的保護[8]。

3.4內腐蝕防護技術

為防止埋地金屬管道因從內部腐蝕導致穿孔問題出現，在具體防護方面，可以采用內涂層或襯里保護技術，預防。加緩蝕劑的方法既經濟又有效。通過在管道內部進行涂層或襯里，能夠讓電解質與金屬管道隔離開來，從而能夠很大程度上削弱金屬管道內壁腐蝕的影響。一般情況下，內涂層的涂料包含很多種類，并且實際涂刷工藝也比較簡單，有著非常良好的的適應性，使得管道不易結垢，有著非常高的性價比高[9]。尤其是在運用內防護和內擠涂等智能補口工藝后，管道內防腐效果得到了更為顯著的提升。

3.5緩蝕防腐技術

緩蝕防腐技術是一種輔助性埋地金屬管道防腐技術，在實際進行埋地管道施工時，通過添加一些緩蝕劑，能夠有效降低管道內部腐蝕的影響，經過測試，在加入緩蝕劑后，管道內部緩蝕率大于75%，有著非常良好的防護效果。緩蝕防腐技術一般不能使用，往往需要配合其他防護施工技術才能起到更大的作用效果。在實際選擇緩蝕劑時，需要結合實際進行考慮，一般有有機/無機緩蝕劑兩種材料可供選擇，從當下我國埋地金屬管道管道腐蝕原因的來看，選擇有機緩蝕劑更能凸顯出防腐的效果。除此之外。還應注意加強埋地管道的后續維護管理工作，需要定期組織專業人員做好對管道的防腐檢修工作，消除管道腐蝕隱患，在完成檢修之后還應做好相應記錄，實現對管道防腐的的全面控制，從而為埋地管道安全穩定運行提供充足的保障[10]。

4 結語

綜上所述，埋地技術管道作為我國重要的基礎設施之一，在輸送“石油”、“天然氣”等方面發揮著非常重要的作用。一旦出現管道腐蝕穿孔問題，將會釀成重大的安全事故。因此需要充分了解埋地管道的腐蝕穿孔原因，并結合原因，提出一些防護解決措施，從而有效保障埋地金屬管道能夠安全穩定的運行。

參考文獻

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