金屬管道在土壤中的腐蝕與防護

許偉(中國特種設備檢測研究院、國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局油氣管道工程技術研究中心， 北京 100029)

(China Special Equipment Inspection and Research Institute 、Oil and Gas Pipeline Engineering Research Center of AQSIQBeijing 100029)

金屬管道在土壤中的腐蝕與防護

許偉(中國特種設備檢測研究院、國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局油氣管道工程技術研究中心， 北京 100029)

(China Special Equipment Inspection and Research Institute 、Oil and Gas Pipeline Engineering Research Center of AQSIQBeijing 100029)

在如今的工業(yè)生產(chǎn)中，許多工程都已經(jīng)離不開金屬管道了，比如水、石油、天然氣等的輸送就和金屬管道密切相關。將金屬管道埋于地下成為普遍采取的一種長距離運輸方式，給人們的生產(chǎn)生活帶來了許多的方便。但是，埋于地下的金屬管道也出現(xiàn)了弊端，那就是金屬管道的腐蝕變得越來越嚴重了，埋在地下的金屬管道由于受到土壤中的電解質(zhì)、氧含量及其細菌的影響而快速的被腐蝕變薄，嚴重的時候可能引起管道的爆破，嚴重影響生產(chǎn)安全，也造成了成本的巨大損失。所以，對金屬管道腐蝕與防護方面的研究顯得極其重要。本文就從目前金屬管道在土壤中腐蝕的特點以及影響金屬管道腐蝕的原因入手，旨在找到金屬管道的發(fā)展現(xiàn)狀。在此基礎上，介紹本文最重要的金屬在土壤中腐蝕的防護措施，為以后生產(chǎn)中防止金屬的腐蝕方面提供一些方法和借鑒，為以后進一步的研究金屬腐蝕做好充分的準備。

金屬管道；生產(chǎn)；土壤腐蝕；防護

0 引言

管道的運用不僅僅在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，在民用設施等方面也是大有發(fā)展，所以，成為目前很受歡迎的一種運輸方式。隨著我國石油化工企業(yè)的飛速發(fā)展以及城市公共設施建設速度的一路高歌猛進，管道建設也隨著不斷地發(fā)展之中。將管道埋在地下，一方面節(jié)約了地表的空間，另一方面也為人們的生活提供了方便。但是，其中的土壤腐蝕與防護問題一直成為最大的問題，這很顯然的關系到了管道的可靠性以及管道的使用壽命，是促進金屬管道不斷向前發(fā)展所必須要面臨的首要問題。

當金屬管道被埋在地下，經(jīng)常會和周圍的物質(zhì)發(fā)生接觸，這樣的接觸使管道發(fā)生化學和電化學作用，從而引起的破壞叫做金屬的腐蝕。金屬管道在埋地后通常發(fā)生腐蝕的原因在與土壤周圍的物質(zhì)與金屬管道產(chǎn)生了腐蝕的化學反應，所以才造成了腐蝕，這在我們看來就稱為金屬的腐蝕。埋地金屬管道的通常是腐蝕發(fā)生在含水的環(huán)境下的，在性質(zhì)上屬電化學的過程。由于隨著環(huán)境及其土壤性質(zhì)的不斷改變，金屬的腐蝕也變得越來越嚴重。

1 金屬在土壤中的腐蝕特點

不同的土壤氧氣和水的含量是不同的，主要是由于土壤本身的不均勻性導致土壤中經(jīng)常出現(xiàn)不同的孔，孔的大小又影響了空氣和水分的輸送，導致不同土壤具有不同的腐蝕性。又由于土壤具有相對穩(wěn)定的特性，因此土壤腐蝕和我們常見的其他電化學腐蝕又有區(qū)別。在土壤中，氧氣的傳送不同于在地表上都是一樣的，在土壤中氧氣的傳送主要是通過土壤的空隙進行傳送，土壤的空隙又決定了土壤的密實度，也在一定程度上影響了土壤對金屬管道的腐蝕效果。

2 土壤腐蝕的影響因素

(1)土壤性質(zhì)。金屬管道在土壤中的腐蝕很大程度上是土壤中的介質(zhì)所影響的。比如土壤的電阻率、土壤的氧含量、含水量、pH值、孔隙度等都是影響腐蝕的重要因素。

①孔隙度的影響。土壤孔隙度的大小是影響土壤腐蝕的最基本的因素，影響著氧的輸送，氧輸送得越多管道就越容易被腐蝕，就比如說沙土、泥土和黏土，其中沙土的土壤腐蝕就遠遠高于了泥土和黏土。也就是說，通常土壤的孔隙越大管道腐蝕也就越嚴重。

②土壤中含水量的影響。含水量的大小與腐蝕率呈現(xiàn)出一條拋物線的特質(zhì)。當土壤中含水量不斷增加，土壤的腐蝕率就是不斷增加，但當土壤中的含水量多大一個極值時，也就是土壤中的可溶鹽已經(jīng)被水完全溶解的時候，此時的腐蝕率是最高的。但是，隨著含水量再繼續(xù)增加，土壤中已經(jīng)沒有可以溶解的鹽分時，土壤的腐蝕率不會隨著上升反而會使腐蝕率下降。通常是水分含量低于10%，土壤的腐蝕率就會大大降低。

③電阻率的影響。土壤電阻率和電導率都與土壤的含水量、含鹽量、孔隙度等很多因素有關,土壤電阻率越小腐蝕速率越高。換句話說，也就是土壤中電導率越高，腐蝕的速度就會不斷地加快。

④pH 值的影響。我國大部分土壤屬中性，pH 值在6～ 8之間，隨著pH 值的降低腐蝕速率增加。就比如我國南方的酸性土壤與北方的堿性土壤相比，南方的金屬土壤腐蝕率就遠遠高于了堿性土壤的腐蝕率。

⑤含鹽量的影響。土壤中含鹽量的大小也影響著土壤的腐蝕率。含鹽量越高，土壤的電阻率就會降低，增加了土壤的電導率，導致腐蝕的速度不斷加快。

(2)雜散電流的影響。電車、電氣化鐵路、以接地為回路的輸配電系統(tǒng)、電解裝置等，在規(guī)定的電路中進行流動，其中有一部分自回路中流出，流入大地、水等環(huán)境中，形成了雜散電流。雜散電流一部分在流入流出的過程中，產(chǎn)生干擾腐蝕，通常分為直流干擾和交流干擾，這是由于干擾源的不同而形成的。雜散電流的腐蝕速度相較于一般土壤的腐蝕是非?？斓?。

(3)土壤中的微生物的影響。土壤中微生物對金屬管道的腐蝕作用是必不可少的了，并不是由于微生物本身的腐蝕性，而是微生物生命運動的結果。有的微生物參加點擊反應，造成了腐蝕速度的大大增快。

(4)溫度的影響。溫度對土壤的腐蝕的作用也是不可小覷的。通常土壤的腐蝕速度是與溫度成正比的，也就是說，土壤的腐蝕隨著溫度的不斷增加而變快；但是，另一方面，溫度的增加又會使土壤變得松散，這樣又會使土壤的腐蝕速度變慢。

3 土壤腐蝕帶來的危害

化工生產(chǎn)行業(yè)有許多的金屬管道被埋于地下，由于土壤的腐蝕造成了管道壁變薄，嚴重時會發(fā)生管道腐蝕局部穿孔發(fā)生爆管的危害，給安全生產(chǎn)帶來了巨大的隱患。這樣的例子時常出現(xiàn)，2006年4月份，某化工廠沿水埋地管道在#2機出線處因土壤腐蝕造成的管道破裂，導致泄露，水流沖擊附近#4號中壓線基礎形成了一定的沖擊坑；2005年9月，供水源管道線發(fā)生爆破，爆破造成了深達4m的沖擊坑并摧毀了附近的一間閑置廠房……由此可以看出，金屬管道在土壤下被腐蝕所造成的危害是非常大的，應該引起大家的高度重視，做好金屬管道在土壤腐蝕中的防護措施，保護企業(yè)的生產(chǎn)以及人員的安全。

4 金屬管道在土壤腐蝕中的防護措施

4.1 改善金屬的本質(zhì)

金屬在土壤中會被腐蝕，很大程度上是由于金屬的材料所致。所以，要想減少腐蝕就要制造出與土壤腐蝕因子相克的材料，這就要求我們在生產(chǎn)的過程中根據(jù)不同的用途選擇不同的材料組成耐蝕合金，或在金屬中添加合金元素，提高其耐蝕性，可以防止或減緩金屬在土壤中的腐蝕速度。例如，在鋼中加入鎳制成不銹鋼可以增強防腐蝕能力。

4.2 形成保護層

金屬在土壤中被腐蝕是由于金屬表面缺乏各種保護層所致。所以在金屬管道制造時，需要在金屬表面覆蓋各種保護層，把腐蝕金屬的介質(zhì)與金屬管道分離開來，防止金屬管道被快速的腐蝕。現(xiàn)如今工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用的保護層分為金屬保護層和非金屬保護層，主要采用的方法是點化學方法、化學方法以及物理方法所實現(xiàn)的。

4.3 改善腐蝕環(huán)境

環(huán)境對金屬在土壤中的腐蝕具有非常大的作用，無論是環(huán)境中的氧的含量或是溫度的高低，以及空氣的濕度，都影響著金屬在土壤中腐蝕的速度。所以，要想使金屬管道不易腐蝕或者腐蝕的速度減慢，就必須人為的改變周圍的環(huán)境。控制環(huán)境中的溫度和濕度，除去介質(zhì)中的氧的含量等都可以從不同程度上減少腐蝕或者防止腐蝕。另一方面的人為改變環(huán)境則是通過在介質(zhì)中添加能夠降低腐蝕速率的物質(zhì)來降低土壤周圍環(huán)境對金屬管道的腐蝕。

5 結語

隨著如今工業(yè)化的不斷發(fā)展，金屬管道的運用也是越來越廣泛，但是埋地金屬管道腐蝕問題也成為當今金屬管道在發(fā)展中所遇到的重大挑戰(zhàn)。因此，如何減少金屬管道在土壤中的腐蝕，如何進行防護成為未來金屬管道向前發(fā)展所必須要解決的難題。以上的幾種方法希望能夠?qū)Υ擞兴鶐椭?/p>

[1]吳翠松.金屬管道在土壤中的腐蝕與防護[J].科技風,2009(14):223-225.

[2]孫勇.埋地金屬管道的腐蝕與防護[J].化工裝備技術,2005,26(3):73-75.

[3]東北輸油管理局工程處.地下長輸管道土壤環(huán)境腐蝕性防護狀況帶狀圖[J].1994.

[4]王文和,沈士明.埋地管道外腐蝕致因事故樹分析[J].腐蝕與防護,2007,28(11):587-589.