金屬管道腐蝕害特征及預(yù)防對策研究

張 博，艾 東，許匯源，馬麗雯

（1.中石化川氣東送天然氣管道有限公司，湖北 武漢 430000；2.湖北省地質(zhì)局第七地質(zhì)大隊(duì)，湖北 宜昌 443100）

氣體運(yùn)輸管道一般埋藏在地下一定深度，通過長距離的管道輸送，提高氣體運(yùn)輸?shù)慕?jīng)濟(jì)性。通過對生產(chǎn)現(xiàn)場的分析研究，管道輸送是最為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的運(yùn)輸方法，因此，受到了廣泛的應(yīng)用[1]。

金屬管道通常要穿越不同水文地質(zhì)和氣候環(huán)境的復(fù)雜地區(qū)，地質(zhì)環(huán)境條件的差異性和內(nèi)外動力地質(zhì)作用變化很大，受其控制和影響，管道沿線地質(zhì)災(zāi)害類型較多。由于土壤中含有腐蝕性介質(zhì)，使金屬管道形成原電池，引起管道的腐蝕穿孔，給管道的安全運(yùn)行帶來危害。

管道施工質(zhì)量也影響到金屬管道運(yùn)行的安全性，對金屬管道實(shí)施陰極保護(hù)技術(shù)措施，在金屬管道系統(tǒng)施工過程中，如果陰極保護(hù)系統(tǒng)建設(shè)未能達(dá)標(biāo)，沒有更好的顯示器保護(hù)效果，會引起更加嚴(yán)重的金屬管道腐蝕，從而影響金屬管道的使用壽命。

1 金屬管道防腐蝕措施分析

為了提高金屬管道運(yùn)輸?shù)陌踩\(yùn)行效率，降低管道的腐蝕速度，采取必要的技術(shù)措施，對金屬管道實(shí)施防護(hù)處理，并達(dá)到預(yù)期生產(chǎn)效率。

1.1 涂層防護(hù)技術(shù)措施

對金屬管道實(shí)施外部的涂層技術(shù)措施，能夠提高金屬管道的耐腐蝕特性，通過優(yōu)選合適的管材，并結(jié)合涂層技術(shù)措施，提高管線使用效率，延長管線的服役年限，提高金屬管道運(yùn)輸效率。利用煤焦油磁漆進(jìn)行涂層，吸收性較低，抗植物根莖的穿透能力強(qiáng)，絕緣性能較好，能夠提高金屬管道的耐腐蝕性。

液體聚氯脂涂層，其固化時間較短，有效的防止陰極的剝離，強(qiáng)化對陰極保護(hù)系統(tǒng)的作用，提高金屬管道抗腐蝕性能[2]。

各種涂層技術(shù)措施的應(yīng)用，需要按照涂層技術(shù)的要求，確保涂層完成的施工質(zhì)量，保證金屬管道的外部涂層，達(dá)到絕緣保護(hù)作用，防止各種介質(zhì)對金屬管道的腐蝕。

加強(qiáng)對金屬管道埋地設(shè)計(jì)和施工，降低第三者侵害幾率，在埋藏金屬管道的位置時，應(yīng)加注警示標(biāo)志，防止其他施工單位在進(jìn)行工程建設(shè)時引起管道破裂，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

1.2 陰極保護(hù)技術(shù)措施

為了降低金屬管道的腐蝕速度，實(shí)施陰極保護(hù)措施，將被保護(hù)的管道作為陰極，將其保護(hù)起來，防治金屬管道發(fā)生腐蝕。

具體實(shí)施的措施為犧牲陽極的保護(hù)措施，另外會外加電流的陰極保護(hù)措施。

對不同的金屬管道系統(tǒng)實(shí)施不同的陰極保護(hù)措施，經(jīng)過氣體輸送現(xiàn)場的實(shí)驗(yàn)研究，陰極保護(hù)技術(shù)措施是最為有效的防腐蝕措施，在氣體輸送現(xiàn)場得到廣泛的應(yīng)用。優(yōu)選最佳的作為陽極材料，對氣體輸送管道進(jìn)行有效保護(hù)，防止金屬管道發(fā)證嚴(yán)重腐蝕，從而使其發(fā)生安全隱患，導(dǎo)致人身傷害及財(cái)產(chǎn)損失。

2 金屬管道腐蝕原因分析

氣體輸送金屬管道的腐蝕原因可以歸納為兩大類：其分主觀與客觀，主觀的腐蝕性原因包括防腐蝕措施、施工質(zhì)量、管道維修是否及時、運(yùn)輸管理以及認(rèn)為破壞等原因；客觀原因有管線所處的環(huán)境、輸送介質(zhì)的化學(xué)成分及其腐蝕性，以及輸送工藝的物理因素等。

具體來說，我國金屬管道的主要腐蝕原因按其輕重順序歸納出以下幾個方面：

①埋地金屬管道受到土壤腐蝕的影響：土壤是一個具有多相、多孔電解質(zhì)與復(fù)雜的、非均勻膠體體系，可以形成類型各異的腐蝕電池。一般來講，土壤當(dāng)中含鹽量比較大、透氣性強(qiáng)、濕度大，因此當(dāng)土壤內(nèi)PH值與電阻值小時，對金屬管道的腐蝕性是最大的。另外，土壤中還含有微生物、細(xì)菌及存在雜散電流干擾時，也會加劇金屬管道的腐蝕。②施工質(zhì)量不高造成的影響；金屬管道外壁腐蝕的許多事例是由于施工質(zhì)量不高所引起，這問題在許多金屬管道建筑中存在較為普遍，從而影響金屬管道的預(yù)期壽命。因此，不僅要嚴(yán)格控制防腐層材料的質(zhì)量，而且應(yīng)該嚴(yán)格施工工序質(zhì)量管理，以保證最終防腐層的良好的質(zhì)量。③金屬管道防腐補(bǔ)口，我國早期的金屬運(yùn)輸管道大多沒有內(nèi)防腐涂層，由于長期金屬管道的輸送介質(zhì)，一般都經(jīng)過了出硫及脫水等處理，其內(nèi)壁腐蝕性較小。而金屬管道由于其高含水和強(qiáng)腐蝕性等原因，內(nèi)壁的腐蝕相對很嚴(yán)重。近年來，為了使金屬管道減少被腐蝕程度，已經(jīng)做到管道內(nèi)部防腐涂層，但由于管道接頭受到焊接高溫的影響，使熱影響區(qū)的內(nèi)涂層失效，造成腐蝕電流集中，仍出現(xiàn)突發(fā)性、局部性腐蝕穿孔現(xiàn)象。④部分管線的陰極保護(hù)效果不好，目前我國的陰極保護(hù)技術(shù)已經(jīng)接近國外先進(jìn)水平，形成我國的標(biāo)準(zhǔn)化形式。管線普遍采用了覆蓋層與陰極保護(hù)的聯(lián)合保護(hù)方式，但在運(yùn)行中容易出現(xiàn)以下幾種問題：第一，儀器設(shè)備可靠性差，故障多，影響了陰極保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行；第二，陰極保護(hù)系統(tǒng)中所采用的陰極規(guī)格品種少，配套性差，影響工程選用；第三，陰極保護(hù)管理不嚴(yán)格，有的單位無陰極保護(hù)崗，對陰極保護(hù)的信息收集不全面。一旦遇到上述幾種情況，就要加以防范。

3 防治對策研究

氣體輸送金屬管道河溝道水毀災(zāi)害發(fā)育具有類型多樣、點(diǎn)多面廣、成因復(fù)雜、潛在危害巨大等特點(diǎn)，為了避免和減輕災(zāi)害發(fā)生造成嚴(yán)重后果，保障能源干線運(yùn)行安全，需統(tǒng)籌規(guī)劃、因地制宜采取切實(shí)可行的防治對策。

3.1 防治分級與分期

（1）災(zāi)害點(diǎn)防治分級

①重點(diǎn)防治點(diǎn)：風(fēng)險評級為中、管道淺埋、沖刷深度大于管道埋深、水工保護(hù)措施嚴(yán)重?fù)p毀的點(diǎn)列為重點(diǎn)防治災(zāi)點(diǎn)；根據(jù)以上原則共確定了12處重點(diǎn)防治點(diǎn)。②次重點(diǎn)防治點(diǎn)：風(fēng)險評級為較低、沖刷深度一般、水工保護(hù)措施局部損毀的點(diǎn)的列為次重點(diǎn)防治點(diǎn),確定共有33處災(zāi)害點(diǎn)。③一般防治點(diǎn)：風(fēng)險評級為低、沖刷深度小、水工保護(hù)措施完好的作為一般防治點(diǎn)，確定共有85處災(zāi)害點(diǎn)。

（2）防治分期

河溝道水毀災(zāi)害治理計(jì)劃按照時間劃分為近期、中期和遠(yuǎn)期3期安排實(shí)施。①近期目標(biāo)：對風(fēng)險概率等級為中的河溝道水毀災(zāi)害，水毀災(zāi)害體穩(wěn)定性較差，失穩(wěn)可能性大，導(dǎo)致管道嚴(yán)重扭曲變形、破裂或斷裂而必須中斷輸氣的，需開展排險或?yàn)?zāi)害勘察、設(shè)計(jì)的，按有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行工程治理。共有21處災(zāi)害點(diǎn)。②中期目標(biāo)：對風(fēng)險概率等級為較低的河溝道水毀災(zāi)害，按有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行局部損毀擋墻、水保修復(fù)、重點(diǎn)巡檢或簡易監(jiān)測，共有24處災(zāi)害點(diǎn)。③遠(yuǎn)期目標(biāo)：對風(fēng)險概率等級為較低、低的河溝道水毀災(zāi)害，按有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范進(jìn)行巡檢或簡易監(jiān)測，共計(jì)有85處災(zāi)害點(diǎn)。

3.2 防治措施

（1）加強(qiáng)巡查監(jiān)測

對調(diào)查出的水毀災(zāi)害點(diǎn)，根據(jù)災(zāi)害的實(shí)際情況，確定金屬管道沿線共計(jì)130處河溝道水毀災(zāi)害點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)巡查及簡易監(jiān)測。

（2）開展工程治理

在預(yù)防為主的指導(dǎo)方針下，對部分水毀災(zāi)嚴(yán)重的行工程治理是必不可少的，工程治理方案制定的總體原則是技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠。

根據(jù)調(diào)查情況，確定金屬管道沿線共計(jì)33處河溝道水毀災(zāi)害隱患建議進(jìn)行工程治理，治理措施主要有：護(hù)底混凝土、箱涵、擋墻修復(fù)等措施。

4 結(jié)論

通過對氣體輸送金屬管道腐蝕及其防護(hù)措施的分析，提高氣體運(yùn)輸金屬管道的耐腐蝕特性，延長氣體輸送金屬管道的使用壽命，保證輸送管道的平穩(wěn)運(yùn)行，并達(dá)到預(yù)期的輸送效率。

氣體輸送管道受特殊地質(zhì)環(huán)境條件控制，河溝道水毀災(zāi)害具有類型多樣、點(diǎn)多面廣、潛在危害巨大等特點(diǎn)。近年來隨著極端天氣的頻發(fā)，同時由于人類工程活動加劇，水毀災(zāi)害在汛期的發(fā)生尤為集中。因此，河溝道水毀災(zāi)害防治必須強(qiáng)化管理、突出重點(diǎn)、分類實(shí)施。根據(jù)災(zāi)害的類型、形成條件、誘發(fā)因素等，有針對性地采取防治措施，把災(zāi)害可能造成的損失降到最低。

對氣體輸送金屬管道運(yùn)行過程實(shí)施安全風(fēng)險管理，檢測腐蝕變形的管道部位，立即采取應(yīng)急處理措施，對管道進(jìn)行搶修，避免金屬管道泄漏，從而影響到整個輸送系統(tǒng)的正常運(yùn)行。