城市埋地钢质燃气管道腐蚀原因及对策许俊城Word文档下载推荐.docx
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防腐层的完整性对管道的保护作用很明显。
提出了城市埋地管道的腐蚀防护对策。
关键词:
城市埋地管道;
开挖;
现场检测;
腐蚀原因;
对策
中图分类号:
TE832.2文献标识码:
A文章编号:
1001-4012（200704-0171-05
THECORROSIONCAUSESOFURBANBURIEDSTEEL-MADEGASPIPELINEANDITSANTICORROSIVECOUNTERMEASURES
XUJun-cheng
（GuangzhouGasCompany,Guangzhou510060,China
SONGXin-zhi,CHENGuo-hua
（InstituteofSafetyEngineering,IECEofSouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510641,China
Abstract:
AnexcavatinginvestigationofaburiedpipelinecarriedoutinacityofSouthernChinaisdiscussedinthispaper.Thesoilenvironment,thecoatingcsfailureandsurfacecorrosionformsandmicrocosmiccomponentsofthesteelweredetectedandanalyzed.Itisshownthatthesoilalongthepipelinewasseriouslycorrosivemainlyattributedtosoilmoisturecontentandstraycurrentinterference,moreover,theCl-andSO2-4couldalsoacceleratethecorrosioncourse.Inclusionsespeciallythesulfideinthesteelmadethecorrosioneasiertooccuranddevelopalongtheinclusion.ThelackofCPalsowasoneofthecorrosionreasonsthatcausedthepipelinecsfailure.Keepthecoatingintactmadeanobviouseffecttopipecsanticorrosiveprotection.Somemeasurestosolvecorrosionproblemsareobtainedinthispaper.
Keywords:
Urbanburiedpipeline;
Excavation;
Fielddetection;
Corrosioncause;
Countermeasures
0引言
随着燃气技术的进步和城市建设的发展,埋地钢质燃气管道腐蚀检测技术水平与日俱增并越来越受到人们的极大关注。
目前,针对埋地燃气管道腐蚀状况的检测、评价方法和手段已经很多,而开挖检测是其中一种最直接也是最准确的方法,开挖后不
收稿日期:
2006-12-07
基金项目:
广州市科技计划项目资助（2005Z1-16021
作者简介:
许俊城（1964-,男,高级工程师,硕士。
仅能对燃气管道埋设环境的土壤腐蚀性进行检测,而且在检测管道腐蚀状况的同时还可对防腐层的防护性能等进行评价。
但由于开挖成本较高,且受地理及环境条件限制较多,目前国内已有针对长输管道的开挖检测报导,但专门针对城市埋地燃气管道进行的开挖检测和腐蚀失效分析的研究报导却极少,这无疑阻碍或拖缓了对城市埋地管道腐蚀原因和失效方式的研究进展。
笔者以华南地区某市区内的一条埋地钢质燃气管道为研究对象,利用开挖检测、宏观观察和微观分析等手段,研究城市埋地钢质燃气管道的腐蚀失效方式,对其腐蚀原因进行剖析,
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并针对性地提出了防护对策,这对于改进城市新建埋地管道的防腐管理水平,延长在役管道的使用寿命将具有十分重要的指导意义。
笔者的目标管道总长约24m,其中一段约8m长的管段采用三层PE防腐,剩余管段采用聚乙烯胶带防腐。
该管道规格<
273mm@6mm,材质为Q235-A螺旋焊缝钢管,平均深埋1.1m,属中压管网,于2002年建成投产,至开挖时已使用4年,未设阴极保护措施。
在开挖现场,发现该管段所处的土壤环境水位较高,加之开挖后周围土壤与开挖处土壤之间形成的压力差作用,导致管段周边出现大量积水;
此外,开挖现场还发现管体有一处发生穿孔漏气,整体腐蚀状况十分严重。
1腐蚀失效原因分析
1.1土壤腐蚀性环境测试
土壤腐蚀属于电化学腐蚀。
在土壤中,管道腐蚀的主要控制过程是氧的去极化,即氧与管体金属流失的电子结合生成OH-,土壤的空隙被空气和水填满,土壤中含有一定量的可溶性盐,与土壤中的水一起,使土壤具有了一定的导电性,成为电解质;
再加上土壤和钢材本身的电化学不均匀性,这就构成了腐蚀原电池的条件。
土壤中直接或间接影响其腐蚀性的原因有很多,有土壤的质地、电阻率、含水量、pH值及钢在土壤中的自腐蚀电位等。
（1土壤质地土壤质地直接影响土壤电阻率,一般砂质疏松的土壤电阻率高,粘重和紧实的土壤电阻率低。
质地不同的土壤中氧的扩散速率不同,持水透水性也不同,因此土壤颗粒和质地是一个重要的物理性质,它们对土壤腐蚀有一定影响。
（2影响土壤腐蚀性的特征参数目前,国内常用的土壤腐蚀性分级标准见表1。
对目标管道沿线的土壤腐蚀性有关参数和管段埋藏深度的新鲜土样进行了检测和采集,结果列于表2。
由表2知,目标管段沿线土壤属强腐蚀性土壤,这个结论与华南地区常年高温高湿的气候情况和城市内错综复杂的电磁场环境是相吻合的。
因此,造成目标管道腐蚀破坏的土壤环境因素主要来自于土壤含水量的影响和管道周边土壤中杂散电流的干扰。
1.2防腐层性能评价
三层PE防腐层综合了熔结环氧粉末和聚乙烯的特点,具有较高的机械强度和防水渗透性能,但对管道表面的处理要求很高,且由于是非渗透性防腐层,所以易产生阴极屏蔽,与阴极保护系统的匹配性差[2]。
聚乙烯胶带防腐层具有较好的绝缘防腐性能和抗杂散电流的能力,但对施工要求高,抗冲击性差、抗土壤挤压应力的能力低,因粘结力差和电阻值高而易产生阴极屏蔽[3]。
从防腐层的外观来看,无论是聚乙烯胶带还是三层PE涂层,粘结力均较好,无大面积的开裂、剥
表1国内土壤腐蚀性分级标准
Tab.1Generaldomesticgradingcriteriaforsoilcorrosivecharacteristics[1]
评价指标土壤电阻率
/8#m
土壤含水量
/%
氧化还原电位
/mV
地电位梯度
/mV#m-1
pH
管地电位
/V（CSE
严重<
2012~25<
100>
2.5<
4.5>
-0.55
重<
2010~12,25~30100~2004.5~5.5-0.45~-0.55中20~507~10,30~40200~4000.5~2.55.5~7.0-0.30~-0.45轻>
503~7,>
40>
400<
0.57.0~8.5-0.15~-0.30很轻>
50<
3>
0.5>
8.5<
-0.15
表2目标管段土壤腐蚀性参数的测量结果
Tab.2Measurementresultsofsoilcorrosivecharacteristicparametersoftheobjectpipeline
/mV
测量结果26.0221.16222.34.7/176.5-0.26评价等级中严重中严重中轻
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落现象出现,也无明显的施工安装时意外损伤或人为破坏的痕迹,但防腐层局部部位有破损,且可观察到因腐蚀产物聚积而将防腐层拱起的现象。
1.3管体腐蚀失效分析
（1宏观观察从现场埋地管道的腐蚀外形来看,均匀腐蚀和局部腐蚀（点蚀的情况并存,但腐蚀点总体较少。
考虑到不同的腐蚀类型,试验选取5个试样作为研究对象。
A试样是由一个局部腐蚀
坑从中间切开得到,该腐蚀坑最大局部蚀深为2.38mm;
B试样外表面没有明显的腐蚀坑,壁厚为5.90mm;
C试样取自采用三层PE防腐的管段,外表面有一处已穿孔,穿孔尺寸为9.34mm@7.96mm;
D试样外表面呈典型的均匀腐蚀,平均蚀坑深度不到2mm;
E试样外表面有较为严重的局部腐蚀,最大蚀坑深度为3.28mm。
（2微观分析分别将5个试样用超声波酒精清洗后烘干,取C,D和E三个试样在XL-30FEG型扫描电镜和DX4I型X射线能谱仪下观察其腐蚀表面形貌,测试其腐蚀产物成分。
将A和B试样的纵断面抛光,用4%硝酸酒精溶液侵蚀后,用光学显微镜观察其组织形态,并分别放置在XL-30FEG型扫描电镜及DX4I型能谱仪下观察其夹杂物缺陷形貌,鉴别其成分。
图1a和图1b是C试样的腐蚀表面形貌和腐蚀产物的能谱分析结果,在穿孔部位的附近有氯元素存在。
在强腐蚀介质土壤中,Cl-能够渗透过金属的氧化膜,使金属的钝化膜受到破坏,膜受到破坏的地方成为电偶的阳极,其余未被破坏的基体部分则成为阴极,使金属表面形成钝化活化电池,由于阳极面积比阴极面积小,阳极电流密度大,很快就被腐蚀成为小孔,加上氯化物水解,造成孔内酸度增加,产生自催化酸化效应,使小孔进一步腐蚀直至穿孔。
图2a和图2b是D试样的外腐蚀表面形貌和能谱分析结果,氧化产物中除了硅、锰之外,还有硫元素的存在,说明土壤中有多种盐类参与了腐蚀过程。
图3a中可观察到在E试样外表面腐蚀坑的周围,有大量的盐类结晶在腐蚀表面析出,这些析出物的结晶形态类似硅灰石,呈针状和纤维状,对照图3b中的能谱分析结果,发现腐蚀产物局部含有较多氯和硅等成分,推测结晶可能是由于土壤中的氯化物和硅酸盐类等附着在腐蚀产物表面而形成的。
A试样的纵断面含有较多夹杂物,呈点簇状、链条状分布,且数量较多,尺寸较大,X射线衍射发现
（a穿孔处的局部腐蚀形貌
（b腐蚀产物的能谱图（含氯和硫元素
图1C试样的表面腐蚀形貌和腐蚀产物的能谱图
Fig.1Thesurfacecorrosionappearanceandenergy
spectrumdiagramofcorrosionproductofsample
C
（a外表面局部腐蚀形貌
（b腐
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