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1、1.地下金属管道管道是工业生产与民用设施的重要组成部分，也是管道运输中的主要设施。随着我国石化工业的迅速发展及城市公用设施建设速度的提高，管道建设也在飞速发展。管道埋设在地下，土壤的腐蚀与防护问题一直是关系到管道可靠性及使用寿命的关键因素。当金属和周围介质接触时，由于发生化学和电化学作用而引起的破坏叫做金属的腐蚀。金属材料受到周围土壤介质的化学，电化学作用而产生的破坏，称为金属的土壤腐蚀。埋地金属管道的腐蚀发生在含水的环境下，在性质上属电化学过程。随由于着环境及土壤性质的改变，金属管道的土壤腐蚀越来越严重。1.1 管道腐蚀的危害性1 管道的腐蚀会造成巨大的经济损失随着油气田的不断开发生产，国家
2、对管道运输和储存的投入也不断加大，从而地下的管道网络不断扩大。 中原油田频繁腐蚀穿孔，造成大量原油泄漏，农田污染。仅中原油田胡状油田19911993 年被迫停产 750 井次，影响原油产量 9600 吨，损失 1651 万元，污染赔偿费 318 万元。1993 年中原油田生产系统因腐蚀造成的经济损失达 1.6 亿元。 我国石化工业（仅指原石化总公司所属企业）1989 年因腐蚀造成的经济损失约 20亿元。 从上述因腐蚀造成的危害实例，我们可看出腐蚀问题关系到石油工业的生存及发展。有关资料报道，世界各国每年仅管道腐蚀造成的损失，美国约为 20 亿美元，英国约17 亿美元，德国和日本各为 33 亿美
3、元。据美国国家输送安全局统计有 74%是腐蚀造成的。2 管道腐蚀会影响管道系统可靠性以及其使用寿命 美国 45%管道损坏是由于外壁腐蚀引起的。 19811987 年前苏联输气管道事故统计表明，总长约 24 万 km 的管线上曾发生事故 1210 次，其中外腐蚀 517 次，占事故的 42.7%；内腐蚀 29 次，占 2.4%。 我国的地下油气管道投产 12 年后即发生腐蚀穿孔的情况已屡见不鲜。3 带来灾难性的事故 1965 年 3 月美国一输油管线因应力腐蚀破裂而着火，造成 17 人死亡。 1980 年 3 月北海油田一采油平台发生腐蚀疲劳破坏，致使 123 人丧生。3.防护的意义 重视腐蚀问
4、题，防止或减缓腐蚀的危害，加强天然气管道的防腐蚀工作，提高防腐蚀技术水平和管理水平不仅有明显的经济效益，也有重大的社会效益，对天然气工业的发展至关重要。实践证明：当采用了有效的防腐蚀措施和科学管理，30的腐蚀是可预防的。按美国每年的腐蚀损失量，就可节省 1000 亿美元。2 金属在土壤中的腐蚀特点由于土壤具有多相性和不均匀性, 并且具有很多微孔可以渗透水及气体, 因此不同土壤具有不同的腐蚀性, 又由于土壤具有相对的稳定性, 使得土壤腐蚀和其他电化学腐蚀过程不同。在土壤中, 氧的传递通过土壤孔隙输送, 其传送速取决于土壤的结构和湿度, 在不同的土壤中氧的渗透率会有很大差别。在土壤中除具有可能生成
5、的多相组织不均一性有关的腐蚀微电池外, 还会因土壤介质的宏观差别而造成宏腐蚀电池。宏腐蚀电池的种类有:(1) 长距离输油管道穿越不同土壤形成的宏腐蚀电池。(2) 管体不同材料差异埋在土壤中产生的宏腐蚀电池。(3) 由于管道埋深不同, 上、下部土壤的密实性, 含氧等差别造成管道上下部电极电位不同形成宏腐蚀电池。3 土壤腐蚀的影响因素（1） 土壤性质。土壤的孔隙度、含水量、电阻率、pH 值以及含盐量等对土壤的腐蚀性有极大影响。(a) 孔隙度的影响。土壤的孔隙有利于氧气的渗入和水分保存, 孔隙度越大管道腐蚀越严重。(b) 土壤中含水量的影响。随着含水量增加腐蚀速率增加, 当含水量超过一定值以后, 由
6、于水量增加氧的扩散渗透受到阻碍, 土壤中的可溶性盐已全部溶解, 即尽管含水量增加, 但不再有新的盐分溶解, 从而使腐蚀速率减小。当土壤中含水在 10%以下时, 由于水分的短缺,土壤电阻加大, 腐蚀速率急速降低。(c) 电阻率的影响。土壤电阻率与土壤的含水量、含盐量、孔隙度等很多因素有关, 土壤电阻率越小腐蚀速率越高。(d) pH 值的影响。我国大部分土壤属中性, pH 值在 6 8 之间, 随着pH 值的降低腐蚀速率增加。(e) 含盐量的影响。一般土壤中的含盐量为 010088% 0115%, 土壤中含盐量越大电导率也越大, 从而提高土壤的腐蚀性。当土壤中含 CaCO3 时, 其腐蚀速率随 C
7、aCO3 含量的增加而降低。(2) 杂散电流的影响。电车、电气化铁路、以接地为回路的输配电系统、电解装置等, 在其规定的电路中流动的电流, 其中一部分自回路中流出, 流入大地、水等环境中, 形成了杂散电流。当环境中存在埋地管线或金属构筑物时, 杂散电流的一部分又可能流入、流出埋地管线或金属构筑物, 产生干扰腐蚀。根据腐蚀干扰源的不同, 可分为直流干扰和交流干扰。杂散电流腐蚀程度, 要比一般的土壤腐蚀剧烈得多。(3) 土壤中的微生物的影响。硫酸盐还原菌生存在土壤中是一种厌氧菌, 它参加电极反应, 将可溶的硫酸盐转化为硫化氢, 加速了腐蚀作用。(4) 温度的影响。温度对腐蚀速度有很大影响, 一般来
8、讲, 温度每升高20, 腐蚀速度加快一倍。4 金属管道在土壤中的腐蚀机理金属材料受到周围土壤介质的化学，电化学作用而产生的破坏，称为属的腐蚀。埋地金属管道的腐蚀发生在含水的环境下，在性质上属电化学过程。潮湿的土壤是电解质。金属管道的腐蚀过程涉及金属失去电子（氧化反应）的过程，见式（1 ）,而失去的电子被另外的还原反应所消耗，例如氧和水的还原反应，分别见式（2 ）和式(3):氧化反应一般称为阳极反应，而还原反应一般称为阴极反应，两个电化学反应对腐蚀的发生是必不可少的，氧化反应造成了金属的实际损失。5 金属管道在土壤腐蚀中的防护措施（1）改善金属的本质根据不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金，或在
9、金属中添加合金元素，提高其耐蚀性，可以防止或减缓金属的腐蚀。例如，在钢中加入镍制成不锈钢可以增强防腐蚀能力。(2) 形成保护层在金属表面覆盖各种保护层，把被保护金属与腐蚀性介质隔开，是防止金属腐蚀的有效方法。工业上普遍使用的保护层有非金属保护层和金属保护层两大类。它们是用化学方法，物理方法和电化学方法实现的(3 ) 改善腐蚀环境改善环境对减少和防止腐蚀有重要意义。例如，减少腐蚀介质的浓度，除去介质中的氧，控制环境温度、湿度等都可以减少和防止金属腐蚀。也可以采用在腐蚀介质中添加能降低腐蚀速率的物质（称缓蚀剂）来减少和防止金属腐蚀。(4) 电化学保护法电化学保护法是根据电化学原理在金属设备上采取措施，使之成为腐蚀电池中的阴极，从而防止或减轻金属腐蚀的方法。
