1、前言

　　隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，采用管道輸油輸氣的優(yōu)點(diǎn)日益突顯出來。輸油管道基本上都采用碳素鋼無縫鋼管、直縫電阻焊鋼管和螺旋焊縫鋼管。埋地輸油輸氣管道，當(dāng)金屬管道和周圍介質(zhì)接觸時(shí)，由于發(fā)生化學(xué)作用或電化學(xué)作用而引起其表面銹蝕。因此，了解腐蝕發(fā)生的原因，采取有效的防護(hù)措施，有著十分重大的意義。

　　2、埋地管線的腐蝕環(huán)境及金屬腐蝕機(jī)理

　　材料與其所處環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)的、電化學(xué)的或物理的作用而引起的材料破壞和變質(zhì)稱為腐蝕。

　　2.1埋地管線腐蝕環(huán)境。土壤是具有固、液、氣三相的毛細(xì)管多孔性的膠質(zhì)體，土壤的空隙為空氣和水所充滿，水中含有一定的鹽使土壤具有離子導(dǎo)電性;土壤物理化學(xué)性質(zhì)的不均勻性和金屬材質(zhì)的電化學(xué)不均勻性，構(gòu)成了埋地管道的電化學(xué)腐蝕條件，從而產(chǎn)生土壤腐蝕。

　　(1)土壤復(fù)雜環(huán)境破壞金屬表面的保護(hù)膜，微生物侵蝕及植物根系對涂層的穿透。

　　(2)土壤中擴(kuò)散速率不同的氧氣在金屬表面形成的大電池腐蝕。

　　(3)腐蝕產(chǎn)生的沉淀物進(jìn)一步加速金屬腐蝕的速度。

　　(4)金屬自身雜質(zhì)成分而形成微電池腐蝕。

　　上述過程相互交融，或隨著環(huán)境和生物的不同單獨(dú)或同時(shí)對管道破壞在一些缺氧的土壤中有細(xì)菌(硫酸鹽還原菌)參加了腐蝕過程，細(xì)菌的作用是參加電極反應(yīng)將可溶硫酸鹽轉(zhuǎn)化為硫化氫與鐵作用，產(chǎn)生細(xì)菌腐蝕。

　　2.2、腐蝕機(jī)理。金屬的腐蝕是指金屬在周圍介質(zhì)作用下，由于化學(xué)變化、電化學(xué)變化或物理溶解作用而產(chǎn)生的破壞或變質(zhì)。

　　2.2.1 化學(xué)腐蝕。化學(xué)腐蝕是指金屬表面與非電介質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的破壞。其特點(diǎn)為在一定條件下，非電解質(zhì)中的氧化劑與金屬表面的原子相互作用而形成腐蝕產(chǎn)物，腐蝕過程中電子在金屬與氧化劑之間直接傳遞，沒有電流產(chǎn)生。

　　2.2.2 電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕是指金屬表面與離子導(dǎo)電的介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)作用而產(chǎn)生的破壞，其特點(diǎn)在于電化學(xué)腐蝕歷程可分為兩個(gè)相對獨(dú)立并可同時(shí)進(jìn)行的過程。

　　2.3 腐蝕性研究進(jìn)展。一般來講，埋于地下的金屬管道，經(jīng)過一段時(shí)間(一般為6～8年)的運(yùn)行，部分管段防腐蝕層可能出現(xiàn)老化、剝離或破損現(xiàn)象，管體產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕，局部地段開始出現(xiàn)穿孔、泄露。

　　2.3.1 腐蝕檢測的內(nèi)容。對于長輸管道來說，腐蝕檢測主要包括兩方面的內(nèi)容：環(huán)境腐蝕能力和管道的腐蝕狀況。對管道腐蝕現(xiàn)狀的檢測可以摸清管道當(dāng)前存在的問題和過去的腐蝕結(jié)果，對環(huán)境腐蝕能力的檢測可以分析腐蝕原因以及對將來的腐蝕程度進(jìn)行預(yù)測，以采取相應(yīng)的防腐措施。

　　2.3.2 管道沿途土壤腐蝕性研究。土壤是一個(gè)由氣、液、固三相物質(zhì)組成的復(fù)雜系統(tǒng)，張合平通過管道金屬與土壤間的原電池、土壤含水量、土壤電阻率、土壤酸度、土壤所含鹽分、土壤孔隙率、雜散電流、微生物腐蝕等幾方面分析了土壤對管道腐蝕的影響，并應(yīng)用德國標(biāo)準(zhǔn)對土壤腐蝕性進(jìn)行評價(jià)。

　　2.3.3 腐蝕速率的研究。在土壤的腐蝕性評價(jià)工作中，廣泛采用現(xiàn)場埋片試驗(yàn)法，然后用失重法測定腐蝕速率。由于土壤腐蝕的埋片試驗(yàn)周期很長，一般為10～30年。因此，在較短的時(shí)間內(nèi)獲得可靠的土壤腐蝕速率數(shù)據(jù)，是土壤腐蝕研究一直追求的目標(biāo)。

　　2.3.4 雜散電流對埋地管道的腐蝕。減少地鐵迷流腐蝕一方面要盡可能減少漏泄電流，另一方面要對各種地下設(shè)施和金屬結(jié)構(gòu)物采取相應(yīng)的防護(hù)措施。

　　2.3.5 地磁引起的電流的影響。CP的目的是使管線的電位保持在-850mV(相對于土壤)。不需要電位達(dá)到太負(fù)，因?yàn)槟菢右矔?huì)引起有害的化學(xué)反應(yīng)。然而與地磁引起的電流(GIC)有聯(lián)系的管/地電位很容易超過CP電位，而因此使保護(hù)失效。GIC的基本物理原理非常簡單，磁場的瞬間變化產(chǎn)生了電場。

　　3、常用防護(hù)方法

　　對于輸送管線外壁來說，由于埋入地下的金屬管壁經(jīng)常受到土壤中大氣、水質(zhì)和酸堿鹽介質(zhì)的電化學(xué)腐蝕作用，極易腐蝕而報(bào)廢，所以管道外壁應(yīng)根據(jù)不同的環(huán)境特點(diǎn)，因地制宜地采用不同的保護(hù)方案。同時(shí)由于口徑越大的管線對外防腐層結(jié)構(gòu)性能要求越高，所以在防腐層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要加以特殊考慮。

　　3.1 涂層保護(hù)。涂層保護(hù)是在金屬表面覆以防腐絕緣層，是管道防腐最基本的也是必須采取的措施。管道涂上防腐材料后，經(jīng)過固化而形成油漆膜，能夠牢固結(jié)合在金屬表面上，使金屬表面同外界嚴(yán)密隔絕，阻止金屬與外界物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)，從而防止了金屬腐蝕。

　　3.1.1常用防腐層。目前，國內(nèi)外用于埋地管道的外防腐層主要有六種，即：石油瀝青、聚乙烯膠帶、聚乙烯夾克、熔結(jié)環(huán)氧粉末、煤焦油瓷漆、環(huán)氧煤瀝青。這六種防腐層在我國已有相應(yīng)的國標(biāo)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

　　3.1.2存在問題

　　3.1.2.1防腐層局部剝離的原因：防腐層老化。埋地輸油管道服役一定年限后，防腐層逐漸趨于老化，與鋼管的粘接性、柔韌性、電絕緣性等性能指標(biāo)逐漸下降。b、陰極剝離。陰極保護(hù)在防止鋼管電化學(xué)腐蝕方面效果顯著，但也會(huì)給管道帶來負(fù)面影響。管道在陰極反應(yīng)中析出氫氣，而氫氣產(chǎn)生的壓力可導(dǎo)致防腐層與鋼管表面的剝離(即陰極剝離)。c、防腐層施工質(zhì)量及性能。管道防腐層的施工質(zhì)量對其耐剝離的性能有很大影響，尤其是在涂敷前鋼管的表面處理工序，若達(dá)不到有關(guān)規(guī)范所要求的等級，將引起管道防腐層剝離。

　　3.1.2.2防腐層局部剝離的危害：對陰極保護(hù)電流的屏蔽作用。管道防腐層與鋼管表面剝離后，保護(hù)電流到達(dá)被保護(hù)金屬表面的數(shù)量減少，即陰極保護(hù)電流受到屏蔽。b、管道的應(yīng)力腐蝕。處于陰極保護(hù)狀態(tài)下的埋地管道，在防腐層剝離部位由應(yīng)力腐蝕開裂引發(fā)的事故是埋地管道的主要破壞形式之一。

　　3.2 雜散電流排流保護(hù)。當(dāng)有雜散電流存在時(shí)，通過排流可以實(shí)現(xiàn)對管道陰極保護(hù)，這時(shí)雜散電流就成了陰極保護(hù)的電流源。

　　3.3 合理選材。影響金屬腐蝕的因素包括金屬的本性和外界介質(zhì)兩個(gè)方面。就金屬本身來說，金屬越活潑就越容易失去電子而被腐蝕。

　　3.4 管線的在線檢側(cè)與評估。埋地管道腐蝕情況的檢測方法有很多，但各有其優(yōu)缺點(diǎn)，如何選擇較為合理的方法使檢測的精確度高、定位準(zhǔn)確、劣化狀態(tài)判定精確、所花費(fèi)的人力物力最少是檢測較為關(guān)鍵的問題。國內(nèi)對壓力管道的安全評定還處于起步階段，華東理工大學(xué)的李培寧等提出了局部減薄缺陷管道在彎曲與內(nèi)壓載荷下的塑性失效評定方法及周向面型缺陷管道在拉、彎、扭、內(nèi)壓聯(lián)合作用下的失效評定曲線族評定法及U因子評定法。

　　4、結(jié)論和建議

　　隨著世界范圍內(nèi)埋地油氣管線因腐蝕產(chǎn)生的損失的增大，在過去的時(shí)間里里，對防腐技術(shù)所用到的基礎(chǔ)理論的研究引起了國際范圍的高度重視，涌現(xiàn)了一大批優(yōu)秀的理論和技術(shù)研究成果，并預(yù)示著技術(shù)的新突破。

　　合理的腐蝕防護(hù)應(yīng)從設(shè)計(jì)開始，產(chǎn)生腐蝕的原因是多方面的，針對產(chǎn)生腐蝕的原因應(yīng)做出全面具體分析，設(shè)計(jì)全面有效的防腐方案，從而有效地延緩管道的腐蝕，延長大修周期，節(jié)約費(fèi)用。需要對埋地管道的腐蝕模型和理論進(jìn)行量化，任何一個(gè)理論只有上升到能用數(shù)學(xué)公式表示的理論高度時(shí)，才能真正解決大量的問題，腐蝕也不例外，這也是將室內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)放大應(yīng)用于實(shí)際管道的必經(jīng)之路。通過風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究建立一套比較科學(xué)的評價(jià)方法，通過多方面因素的綜合分析來指導(dǎo)決策，就會(huì)減少失誤，同時(shí)也可以減輕管理者的壓力。在對埋地管道進(jìn)行全面檢測的基礎(chǔ)上，建立埋地管線腐蝕及防護(hù)數(shù)據(jù)庫。