埋地金属管道外壁腐蚀原因及防治措施

埋地金属管道外壁腐蚀原因及防治措施

作者：彭松

来源：《中国科技博览》2019年第02期

[摘 要]金属管道长期埋置地下， 受化学腐蚀和电化学腐蚀的影响， 最终导致金属管道腐蚀穿孔。为了减小管道的腐蚀速度， 延长管道的使用寿命， 分析了埋地管道的腐蚀原因及主要腐蚀因素， 并提出了几点有效的防腐措施。

[关键词]金属管道腐蚀；腐蚀穿孔；腐蚀因素；防腐措施

中图分类号：G63 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）02-0060-01

管道壁厚的损耗意味着管道结构完整性的降低，因此油气田管道腐蚀将直接或间接引起管道事故发生。腐蚀不仅影响管道的正常生产和运行，造成能源浪费和经济损失，同时由于油气介质具有易燃、易爆和易扩散的特性，还将造成环境污染和安全事故。近几年腐蚀穿孔事故频发，管道防腐工作已成为该油田当务之急，而管道腐蚀风险识别是该油田管道安全环保运行的重中之重

1 金属管道外腐蚀影响因素分析

金属腐蚀是金属与周围介质发生化学或电化学作用， 转变成金属化合物而使结构遭到破坏， 从而引起功能下降的一种现象。埋地管道腐蚀按照腐蚀部位划分为内腐蚀和外腐蚀。 内壁腐蚀是介质中的水在管道内壁生成一层亲水膜并形成原电池所发生的电化学腐蚀， 或者是其他有害物质（硫化氢、硫化物 、二氧化碳等 ）直接与金属作用引起的化学腐蚀。外壁腐蚀的情况比较复杂， 须从管道所处的具体环境进行分析。埋地金属管道外腐蚀主要受管道埋设环境因素的影响。环境因素可概括为土壤因素和非土壤因素两大类。 前者直接与土壤性质有关， 金属管道在土壤中的腐蚀主要是电化学腐蚀， 在腐蚀过程中会形成各种腐蚀电池， 最终会导致金属构件腐蚀穿孔。后者是由电性因素引起的强迫溶解。 1.1 土壤影响因素评价

埋地管道与土壤接触而引起的腐蚀是一种自然腐蚀过程， 且这种腐蚀占腐蚀总量比例是最大的， 可以说研究埋地金属管道的腐蚀问题， 就是研究其与土壤接触问题。影响埋地管线腐蚀的土壤因素主要有土壤电阻率 、土壤含水率 、土壤酸度、土壤含盐量 、土壤的氧化还原电位、土壤中的微生物等。 1.1.1土壤电阻率

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土壤的电阻率与土壤的孔隙度 、含水量、温度土壤组成及含盐量等许多因素有关。 一般认为，土壤电阻率越小、土壤的腐蚀性越强。 例如土壤的电阻率在 1 000 ～ 2 000 Ω· m范围内， 表明其导电性好。土壤导电性强， 腐蚀速度大， 导电性差， 腐蚀速度低。 但土壤导电性对微电池腐蚀影响不大。 1.1.2土壤含水率

土壤的含水量对金属管道腐蚀的影响很大当土壤中含水量很高时， 扩散渗透的氧量会减少，这时腐蚀程度降低。但是随着土壤含水量的减少， 氧的去极化会变易， 腐蚀速度增加；当土壤含水量降到约10%以下时， 水分短缺， 阳极极化， 这时腐蚀速度又会急速降低。在实际的腐蚀情况下， 埋得较浅的 、含水量少的部分的金属管道是阴极， 埋得较深、接近地下水位的管道是氧浓差电池的阳极， 使金属管道受到腐蚀。 1.1.3土壤酸度

土壤酸度的来源很复杂， 有的来自土壤中的酸性矿物质， 有的来自生物和微生物生命活动所形成的有机酸和无机酸， 也有的来自工业污染等人类活动造成的土壤污染。金属管道在酸性较强的土壤中， 受到的腐蚀会比较严重。因为在酸性条件下， 氢的去极化过程能顺利进行， 强化了整个腐蚀过程。 金属管道在中性和碱性土壤中， 受腐蚀影响不大。但是， 当土壤中含大量有机酸时， 其pH值虽然接近于中性 ， 但其腐蚀性仍然很强。 1.1.4土壤含盐量

在土壤电解质中的阳离子一般是钾 、钠 、镁、钙等离子， 阴离子是碳酸根 、氯和硫酸根离子。土壤中可溶性盐的含量一般在2%以内。 土壤含盐量愈高， 土壤导电越强， 腐蚀越严重。但碱金属钙、镁离子在非酸性土壤中能形成难溶的氧化物和碳酸盐， 在金属表面上形成保护层， 减少腐蚀。土壤中的阴离子对金属的腐蚀性影响很大，因为阴离子对土壤腐蚀电化学过程有直接影响，土壤中 Cl-含量愈高 ， 土壤腐蚀性愈强。 1.2 非土壤影响因素

引起埋地管线腐蚀的非土壤因素主要产生于杂散的直流电流和高压输电线在土壤中感应产生的交流电流， 这些均会导致管线的电腐蚀。 交流干扰引起的腐蚀要比直流干扰引起的腐蚀强度小得多。大约为直流干扰的 1%或更小。

非土壤因素里还有电偶腐蚀， 缝隙腐蚀和磨损腐蚀等。 它们都会对管道腐蚀的寿命产生重要影响。 2 防治措施

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管道腐蚀是一个世界性的问题之一， 腐蚀的发生有其必然性。金属管道腐蚀主要是电化学腐蚀， 为减缓管道在土壤中的电化学腐蚀， 通常采用的方法有外涂层法和阴极保护法。 2.1 外涂层

外涂层是管道腐蚀的主要防腐手段， 起绝缘隔离作用， 避免腐蚀介质和金属管道接触， 从根本上防止管道的电化学腐蚀。目前应用较多的涂层有： （1）溶解环氧粉末（FBE）防护层

FBE粉末保护层由环氧树脂基料、固化剂 、助剂和填料组成。 该涂层具有高的反应活性和较好的附着性能及耐腐蚀性能。 但在低温下易脆， 抗冲击性差。 适用于盐泽， 沼泽等土壤环境。

（2）煤焦油瓷漆防护层

煤焦油瓷漆防护层具有优异的防腐、防水和绝缘性能以及良好的金属附着性能， 广泛用作陆上和海底管道的内外涂层， 在国外已有百年的使用历史。 这种材料能有效的抵抗水、土壤介质 、有机物和微生物的侵蚀 ， 是一种经济且有效的防腐材料。 但该涂层耐温性能差， 易机械损伤。主要用于地下水位高和沼泽地段的土壤环境。 （3）石油沥青防护层

这种材料资源丰富。 毒性小， 抗水 、抗盐、抗碱性好。但它化学稳定性及抗微生物腐蚀性差，绝缘电阻率低， 耐温性差， 使用寿命短。主要用于非石方地区。 2.2 阴极保护

阴极保护是外涂层方法的补充手段， 专为外涂层缺陷处提供电化学保护。 当外覆盖层出现不同程度的破损时， 能够提供外加电流以阻止和减缓管道的腐蚀破坏， 对于管道的腐蚀防护起着重要作用。

阴极保护有两种方法。一是在被保护的金属上连接一种电位更负的金属或合金作为阳极， 使被保护金属变成阴极从而得到保护， 这称为牺牲阳极保护法。 另一种方法是外加直流电源，通过辅助阳极给被保护的金属通以恒定电流， 电源的正极与辅助阳极连接， 使阴极极化， 以减轻和防止腐蚀， 这称为外加电流阴极保护法。 3 结语

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（1） 首先要摸清管道腐蚀特点及原因， 才能有的放矢地进行腐蚀防护。 因此， 要重视管道腐蚀监测与检测技术的应用。（2） 每种腐蚀控制措施都有其适应性的一面，也存在不同程度的局限性。 应根据管道使用的具体条件， 因地制宜、经济合理地选择应用。（3）钢管内涂材料， 推荐使用厚膜型环氧或聚氨酯环氧类涂料， 并采用工厂机械喷涂预制。（4） 涂层加阴极保护系统联合使用是保护埋地管道腐蚀的不可缺少的措施。（5） 保证材料和施工质量。再好的材料和工艺， 如果没有严格完善的施工和质量保证， 最终将无法达到应有的效果。（6） 对实用的新型材料和技术， 要尽快制定和完善相应的制造、设计、施工和检验标准。

参考文献：

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彭松（1984—），男，大庆油田有限责任公司第六采油厂试验大队试验一队副队长工作，地面工程专业。