埋地金属管道腐蚀穿孔原因分析及防护技术

摘要：文章以埋地金属管道腐蚀穿孔原因分析及防护技术为研究对象，首先简单介绍了金属管道腐蚀类型，并分析了腐蚀过程。其次讨论了埋地金属管道腐蚀穿孔的原因，最后结合具体原因，提出了一些针对的防护技术，仅供参考。

关键词：埋地金属管道;腐蚀穿孔;原因;防护技术

中图分类号：TE988.2 文献标识码：A 文章编号：1001-5922（2019）12-0115-04

当下天燃气、石油等运输采用的都是埋地金属管道，相较于其他管道运输方式，埋地金属管道运输更能节省成本，提升资源利用率。但埋地金属管道由于长期在地下环境中运行，很容易受各种腐蚀原因影响出现穿孔问题。不仅会导致运输的介质泄露，带来巨大的经济损失，同时还会对环境带来严重的污染。因此有必要对埋地金属管道腐蚀穿孔原因进行分析，并提出一些针对性防护技术，从而促使腐蚀穿孔问题得到妥善解决。

1 金属管道腐蚀类型及过程分析

金属管道腐蚀简单来说就是金属管道受到外界条件的影响，导致组成管道的金属物质通过化学反应转化为其它物质的过程，一般的金属管道的变质与破坏便是金属管道的腐蚀。金属管道腐蚀可分为多种类型形式。

1.1按照腐蚀机理来划分

金属管道腐蚀可分为3种，①物理腐蚀，具体是指在金属本身不变质的前提下，因外力因素破坏所产生的腐蚀，比如卖地金属管道受外界机械开挖施工影响，导致金属管道表面遭受损伤，由此引起的腐蚀属于物理腐蚀;②化学腐蚀：金属管道与其它环境或物质接在接触过程中所引发的腐蚀破坏，本质上就是金属管道的金属物质与所处环境物质产生的氧化还原反应的结果。③电化学腐蚀：具体是指金属管道处于一种特定的电解质溶液中，使得管道金属成为电解质溶液的电极所发生的一种腐蚀现象[1]。

1.2按照腐蚀形式进行划分

金属管道腐蚀可分为以下2种，①均匀性腐蚀，简单来说就是金属管道表面出现整体性的腐蚀;②局部腐蚀，简单来说就是指金属管道表面某部分因外力破坏或接触到腐蚀物质，导致金属部分出现变质问题，最终导致整个管道金属的整体性被严重破坏的一种现象。

1.3按照腐蚀环境进行划分

金属管道腐蚀又可分为3种，他们分别是大气腐蚀、土壤腐蚀与电解液腐蚀，而卖地金属管道由于常年埋于地下，因此经常会受到后两种类型的腐蚀。

管道金属在腐蚀过程中，金属物质本身会发生一定的变化，这种变化主要表现在金属合价变化方面。金属物质往往会与土壤中的一些物质发生氧化还原反应，金属物质因此会被氧化，与之相应的，土壤中的一些物质也会被还原，这一整个氧化还原的过程就是金属管道被腐蚀的过程[2]。以铁质金属管道为例：在铁质金属的阳极，铁会产生一些电子，能够与土壤腐蚀液进行反应，电子因此会产生流动，通常会形成腐蚀电流，使得铁金属出现腐蚀问题。其中铁金属阳极反应为：Fe→Fe2+ +2e。如果是在酸性溶液中，整体环境PH比较低，因此阴极反应还会释放氢气，具体过程为：2H+ +2e→H2。如果土壤腐蚀环境呈碱性，通常氧含量比较多，此时在金属阴极，会出现以下反应：O2+2H2O+4e→4OH-，最终导致管道金属被腐蚀。

2 埋地金属管道腐蚀穿孔的原因

2.1土壤因素

对于埋地金属管道腐蚀而言，外腐蚀占据的情况占大多数，因此外腐蚀的原因也比较复杂。从埋地金属所处环境来看，主要腐蚀穿孔原因包含两方面，一方面是土壤因素所引起，其中土壤因素具体包括以下内容。

2.1.1土壤的电阻率因素

当下有很多研究资料均可表明：土壤电阻率大越大，属管道的腐蚀速度越慢，反之，土壤电阻率越小，金属管道在土壤中的腐蚀速度也就越快。

2.1.2土壤含水率因素的影响

水分本身对于金属就有着加强的腐蚀性，因此土壤的含水量对埋地金属管道的腐蚀也有着较大的影响[3]。据相关研究表明，土壤含水量大小针对于埋地金属管道腐蚀速率数值的影响，通常存在一个极限值。如果土壤原本的含水量比较低，那么受下雨或其他因素影响，土壤含水量在增加的同时，金属管道的腐蚀速率也在不断增加，但当增加到一个最大值时，那么含水量继续增加，针对埋地金属腐蚀速率不仅不会出现增加现象，反而還会从最大值向下跌落。但实际上，土壤含水量与外界环境变化有着密切的关系，经常会出现时降时升现象，这种现象往往会进一步加重土壤对金属管道的腐蚀。

2.1.3土壤PH因素影响

一般情况下，土壤整体偏向于酸性，这是因为土壤中的一些微生物会通过代谢产生一些酸性物质，再加上当下受一些酸性污染物的影响，从而导致土壤PH数值越来越小，从而对埋地金属管道造成严重的腐蚀，从上文介绍了金属管道腐蚀过程来看，金属管道所释放的电子很容易与土壤中的氢离子结合，产生大量氢气，导致埋地金属管道腐蚀愈发的严重。

2.1.4土壤含盐量因素

一般土壤中的含盐量为0.10088%～0.115%，如果土壤含盐量在这一基础上继续升高，土壤对于埋地简述管道的腐蚀性就会越强。尤其是土壤中各种盐分物质会形成电解液，导致土壤导电率增加，从而导致埋地金属管道出现严重的电化学腐蚀问题。除此之外，土壤温度、微生物因素，也会对金属管道的腐蚀带来一定的影响。比如土壤温度每升高20℃，那么土壤对金属的腐蚀速度将会加快1倍。因此日常需要加强管道防护，尽量避免管道金属物质与土壤直接接触，可有效降低土壤对埋地金属管道带来的腐蚀影响[4]。

2.1.5杂散电流的影响

一般情况下，针对于电车、电气化铁路、以接地为回路的输配电系统、电解装置等，在其规定的电路中，通常会有一些流动的电流，在上述装置具体运行过程中，一部分电流会自回路中直接流入大地之中，从而在土壤之中形成杂散电流。当土壤环境中存在埋地金属构件时，这些杂散电流的一部分又可能流入、流出埋地金属管道，从而对金属管道产生干扰腐蚀。根据腐蚀干扰源的不同，可分为直流干扰腐蚀与交流干扰腐蚀。并且相较于一般的土壤腐蚀，杂散电流腐蚀程度要更加剧烈，且造成的后果也严重的多。

2.2非土壤因素所引起

非土壤因素所引起主要包含以下两种，一种是人为因素，比如建筑施工开挖失误误触碰埋地金属管道，导致金属管道表面的防护层被破坏，从而加剧埋地金属管道腐蚀。又如在实际进行埋地管道的维修时，操作人员实际维护操作不够规范，从而增加了管道腐蚀穿孔的风险[5]。比如在进行管道补口前，没有清除干净外部的残留物，除锈工作不彻底，防腐漆涂刷不全面，这些都会导致埋地金属管道出现腐蚀穿孔问题。另一种是管道内腐蚀因素所引起，埋地金属管道在经过长期运行后，通常会在管道的内部出现结垢现象，导致管道通畅性遭受不利影响，在实际进行清洁时，往往需要一些带有腐蚀性的化学药品，比如盐酸，从而对管道内壁造成一定的腐蚀。再加上一些埋地金属管道所输送的物质本身就具有一定的腐蚀性，长期运行往往会造成管道内壁的出现严重的腐蚀甚至穿孔问题[6]。

3 埋地金属管道防护技术分析

3.1外涂层防护技术

外涂层防护技术可以说是一种最为简单直接的一种防护技术，简单来说就是在埋地金属管表面涂抹一层隔离物质，有效将其与土壤环境隔离开来，从而达到防腐的目的。在具体实施方面，可包含以下几种。

3.1.1采用熔结环氧粉末进行外涂层防护

这种防腐涂层本身有着非常良好的适应性，在大多数土壤环境中都能够使用。尤其是在定向穿越地段会土质较粘的土壤环境中，采用这种涂层有着非常好的效果。但在一些地下水位较高或者布满岩石的地段，并不适合采用这种防护涂层技术。

3.1.2PE防护涂层技术

这种涂层防护技术在任意一种土壤中均有着良好的适应性，特别是在埋管施工强度要求高的地段中进行使用，比如碎石土壤、石方段等。

3.1.3石油沥青涂层

利用石油沥青作为管道的防腐涂层，最为显著的优势实际施工较为简单，所花费的成本也比较低，一般在完成涂层后，在其表面进行缠带保护处理即可。并在相较于其他外部涂层保护技术，该技术有着更长的使用年限，一般在土壤环境没有太大变化的前提下，能够起到20至30年的防腐效果[7]。但本身也具备一些缺陷，比如土壤适应性差、不够耐温，实际施工工艺也会对周边环境带来一定的污染等。需要结合实际，谨慎选择使用。

3.1.4煤焦油瓷漆涂层

这种外部防腐土层非常适合用于机械强度小、土壤腐蚀性强的环境之中，尤其是针对那些植物生长茂盛、地下水位高的土壤环境中进行应用。但这一技术也有着明显的缺陷，比如容易污染环境，本身还具有一定的毒性，因此不提倡在居民区使用。

3.2电化学防护技术

电化学防腐技术又被称为电化学修复技术，技术原理核心是2种电化学保护的形式。

3.2.1牺牲阳极保护

通过采用还原性较强的金属与被保护的埋地管道进行相连，成功形成一个原电池，其中还原性较强的金属作为保护极，不断发生氧化反应使得自身被不断的消耗，由此能够在电解质环境中形成一种保护电流回路，有着的保护埋地金属管道不遭受电化学腐蚀。

3.2.2外加电流保护方式

在具体实施方面，主要是通过利用外部的直流电源施加电流，将被保护对象（埋地金属管道）与电源负极相连，辅助阳极连接正极，从而在土壤电解质环境中形成电流回路，有效保护埋地金属免遭电化学腐蚀，其中也包括杂乱电流的腐蚀。

3.3针对杂乱电流腐蚀的防护技术

针对因杂乱电流引起的埋地管道腐蚀，除了采用电化学防护技术进行金属管道防腐，还可以选择控制杂散电流产生的源头，有效降低杂散电流产生量，从而达到保护埋地金属管道的目的。在实际应用过程中，在管道设计制作之初，就要做好对其的钝化防护处理。例如在完成金属管道生产后，可在其外壁进行绝缘材料涂刷，有效降低杂乱电流对金属管道的影响，还可以在埋地金属管道与电路交叉位置处，做好绝缘膜的敷设，防止杂乱电流在土壤中任意传播，影响埋地管道。还可以立足于管道的一些关键部位，比如法兰、关键接触面等，做好绝缘法兰、垫层装设，有效隔绝杂散电流，避免埋地金属管道遭受電化学腐蚀影响。

除此之外，还可以采用排流法，有效将杂乱电流从土壤中排除：在具体应用上，包含2种方式。

3.3.1智能控制接地排流

这一方法原理为利用不同材料具有不同电位的特点，做好不同接地材料的选择，比如选择的材料要求两种电位值相反，同时在埋地金属管道之上，还应安装专门的智能控制器，从而能够及时了解埋地金属管道电位变化的信息，在发现可异常的电位后，控制器会迅速作出反应，通过发出相应的控制指令，做好管道调整，不断提升接地材料的电阻，从而帮助管道更好的释放电流，降低外来杂乱电流对管道的影响，最终实现埋地管道杂乱电流的智能化排除。

3.3.2采用强制排流技术

强制排流顾名思义，就是完全将埋地管道附近杂乱电流排除，从根本避免杂乱电流对埋地管道的影响。在这一过程中，需要采用大功率电源作为控制的核心，同时依靠采集单元的电流信息采集功能，实现对埋地管道电位的变化实时了解，并及时作出反馈，在中央处理器发布一系列指令的控制下，借助电源补偿/吸收电流特性，有效实现杂散电流的消除，从而对埋地管道进行有效的保护[8]。

3.4内腐蚀防护技术

为防止埋地金属管道因从内部腐蚀导致穿孔问题出现，在具体防护方面，可以采用内涂层或衬里保护技术，预防。加缓蚀剂的方法既经济又有效。通过在管道内部进行涂层或衬里，能够让电解质与金属管道隔离开来，从而能够很大程度上削弱金属管道内壁腐蚀的影响。一般情况下，内涂层的涂料包含很多种类，并且实际涂刷工艺也比较简单，有着非常良好的的适应性，使得管道不易结垢，有着非常高的性价比高[9]。尤其是在运用内防护和内挤涂等智能补口工艺后，管道内防腐效果得到了更为显著的提升。

3.5缓蚀防腐技术

缓蚀防腐技术是一种辅助性埋地金属管道防腐技术，在实际进行埋地管道施工时，通过添加一些缓蚀剂，能够有效降低管道内部腐蚀的影响，经过测试，在加入缓蚀剂后，管道内部缓蚀率大于75%，有着非常良好的防护效果。缓蚀防腐技术一般不能使用，往往需要配合其他防护施工技术才能起到更大的作用效果。在实际选择缓蚀剂时，需要结合实际进行考虑，一般有有机/无机缓蚀剂两种材料可供选择，从当下我国埋地金属管道管道腐蚀原因的来看，选择有机缓蚀剂更能凸显出防腐的效果。除此之外。还应注意加强埋地管道的后续维护管理工作，需要定期组织专业人员做好对管道的防腐检修工作，消除管道腐蚀隐患，在完成检修之后还应做好相应记录，实现对管道防腐的的全面控制，从而为埋地管道安全稳定运行提供充足的保障[10]。

4 结语

综上所述，埋地技术管道作为我国重要的基础设施之一，在输送“石油”、“天然气”等方面发挥着非常重要的作用。一旦出现管道腐蚀穿孔问题，将会酿成重大的安全事故。因此需要充分了解埋地管道的腐蚀穿孔原因，并结合原因，提出一些防护解决措施，从而有效保障埋地金属管道能够安全稳定的运行。

参考文献

[1]杨磊.埋地金属管道腐蚀穿孔的控制探讨[J].化工管理，2018（14）：233.

[2]石路.埋地金属管道腐蚀穿孔原因与防护策略[J].全面腐蚀控制，2018（6）：11-13.

[3]史学东.XN油田埋地管道腐蚀穿孔原因与防护措施[J].石油和化工设备，2018（9）：82-83.

[4]沙风生.埋地金属管道腐蚀防护分析及建议[J].全面腐蚀控制，2018（8）：74-76.

[5]金兆波，林辉.浅谈埋地金属管道腐蚀与防护[J].科教导刊一电子版（上旬），2018（9）：273.

[6]吴亚群.金属管道的外腐蚀原因及防腐措施[J].世界有色金属，2018（4）：252+254.

[7]李循迹，宋文文，周理志，等.阴极保护电绝缘装置内腐蚀穿孔分析[J].腐蚀科学与防护技术，2017（03）：328-332.

[8]封琼，张亚萍，汪洋，等.基于埋地金属管道杂散電流的腐蚀与防护[J].腐蚀与防护，2017（02）：91-95+118.

[9]柴明.石油天然气管道腐蚀与防护技术分析[J].石化技术，2017，24（11）：47.

[10]孙东艳.浅谈埋地金属管道管理方法及建议[J].化学工程与装备，2017（1）：152-154.

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