許偉(中國特種設(shè)備檢測(cè)研究院、國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局油氣管道工程技術(shù)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(hù)

許偉(中國特種設(shè)備檢測(cè)研究院、國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局油氣管道工程技術(shù)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(guān)。將金屬管道埋于地下成為普遍采取的一種長(zhǎng)距離運(yùn)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(yán)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(xì)菌的影響而快速的被腐蝕變薄，嚴(yán)重的時(shí)候可能引起管道的爆破，嚴(yán)重影響生產(chǎn)安全，也造成了成本的巨大損失。所以，對(duì)金屬管道腐蝕與防護(hù)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(diǎn)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(chǔ)上，介紹本文最重要的金屬在土壤中腐蝕的防護(hù)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(jìn)一步的研究金屬腐蝕做好充分的準(zhǔn)備。

金屬管道；生產(chǎn)；土壤腐蝕；防護(hù)

0 引言

管道的運(yùn)用不僅僅在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，在民用設(shè)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(yùn)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(shè)施建設(shè)速度的一路高歌猛進(jìn)，管道建設(shè)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(hù)問題一直成為最大的問題，這很顯然的關(guān)系到了管道的可靠性以及管道的使用壽命，是促進(jìn)金屬管道不斷向前發(fā)展所必須要面臨的首要問題。

當(dāng)金屬管道被埋在地下，經(jīng)常會(huì)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(xué)和電化學(xué)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(xué)反應(yīng)，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(xué)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(yán)重。

1 金屬在土壤中的腐蝕特點(diǎn)

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(dǎo)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(dǎo)致不同土壤具有不同的腐蝕性。又由于土壤具有相對(duì)穩(wěn)定的特性，因此土壤腐蝕和我們常見的其他電化學(xué)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(jìn)行傳送，土壤的空隙又決定了土壤的密實(shí)度，也在一定程度上影響了土壤對(duì)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(yán)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(dāng)土壤中含水量不斷增加，土壤的腐蝕率就是不斷增加，但當(dāng)土壤中的含水量多大一個(gè)極值時(shí)，也就是土壤中的可溶鹽已經(jīng)被水完全溶解的時(shí)候，此時(shí)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(shí)，土壤的腐蝕率不會(huì)隨著上升反而會(huì)使腐蝕率下降。通常是水分含量低于10%，土壤的腐蝕率就會(huì)大大降低。

③電阻率的影響。土壤電阻率和電導(dǎo)率都與土壤的含水量、含鹽量、孔隙度等很多因素有關(guān),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(dǎo)率越高，腐蝕的速度就會(huì)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(huì)降低，增加了土壤的電導(dǎo)率，導(dǎo)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(jìn)行流動(dòng)，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?？斓摹?/p>

(3)土壤中的微生物的影響。土壤中微生物對(duì)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(yùn)動(dòng)的結(jié)果。有的微生物參加點(diǎn)擊反應(yīng)，造成了腐蝕速度的大大增快。

(4)溫度的影響。溫度對(duì)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(huì)使土壤變得松散，這樣又會(huì)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(yán)重時(shí)會(huì)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(shí)常出現(xiàn)，2006年4月份，某化工廠沿水埋地管道在#2機(jī)出線處因土壤腐蝕造成的管道破裂，導(dǎo)致泄露，水流沖擊附近#4號(hào)中壓線基礎(chǔ)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(dá)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(yīng)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(hù)措施，保護(hù)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(hù)措施

4.1 改善金屬的本質(zhì)

金屬在土壤中會(huì)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?cè)谏a(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(qiáng)防腐蝕能力。

4.2 形成保護(hù)層

金屬在土壤中被腐蝕是由于金屬表面缺乏各種保護(hù)層所致。所以在金屬管道制造時(shí)，需要在金屬表面覆蓋各種保護(hù)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?，F(xiàn)如今工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用的保護(hù)層分為金屬保護(hù)層和非金屬保護(hù)層，主要采用的方法是點(diǎn)化學(xué)方法、化學(xué)方法以及物理方法所實(shí)現(xiàn)的。

4.3 改善腐蝕環(huán)境

環(huán)境對(duì)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(duì)金屬管道的腐蝕。

5 結(jié)語

隨著如今工業(yè)化的不斷發(fā)展，金屬管道的運(yùn)用也是越來越廣泛，但是埋地金屬管道腐蝕問題也成為當(dāng)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(jìn)行防護(hù)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>

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

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[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(hù),2007,28(11):587-589.