埋地金屬管道腐蝕穿孔:一文讀懂原因、補(bǔ)漏洞方法
當(dāng)下天燃?xì)?、石油等運(yùn)輸采用的都是埋地金屬管道,相較于其他管道運(yùn)輸方式,埋地金屬管道運(yùn)輸更能節(jié)省成本,提升資源利用率。但埋地金屬管道由于長(zhǎng)期在地下環(huán)境中運(yùn)行,很容易受各種腐蝕原因影響出現(xiàn)穿孔問題。不僅會(huì)導(dǎo)致運(yùn)輸?shù)慕橘|(zhì)泄露,帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失,同時(shí)還會(huì)對(duì)環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染。因此有必要對(duì)埋地金屬管道腐蝕穿孔原因進(jìn)行分析,并提出一些針對(duì)性防護(hù)技術(shù),從而促使腐蝕穿孔問題得到妥善解決。
一、埋地金屬管道腐蝕穿孔的原因
1.1土壤因素
對(duì)于埋地金屬管道腐蝕而言,外腐蝕占據(jù)的情況占大多數(shù),因此外腐蝕的原因也比較復(fù)雜。從埋地金屬所處環(huán)境來看,主要腐蝕穿孔原因包含兩方面,一方面是土壤因素所引起,其中土壤因素具體包括以下內(nèi)容。
(1)土壤的電阻率因素
當(dāng)下有很多研究資料均可表明:土壤電阻率大越大,屬管道的腐蝕速度越慢,反之,土壤電阻率越小,金屬管道在土壤中的腐蝕速度也就越快。
(2)土壤含水率因素的影響
水分本身對(duì)于金屬就有著加強(qiáng)的腐蝕性,因此土壤的含水量對(duì)埋地金屬管道的腐蝕也有著較大的影響,據(jù)相關(guān)研究表明,土壤含水量大小針對(duì)于埋地金屬管道腐蝕速率數(shù)值的影響,通常存在一個(gè)極限值。如果土壤原本的含水量比較低,那么受下雨或其他因素影響,土壤含水量在增加的同時(shí),金屬管道的腐蝕速率也在不斷增加,但當(dāng)增加到一個(gè)最大值時(shí),那么含水量繼續(xù)增加,針對(duì)埋地金屬腐蝕速率不僅不會(huì)出現(xiàn)增加現(xiàn)象,反而還會(huì)從最大值向下跌落。但實(shí)際上,土壤含水量與外界環(huán)境變化有著密切的關(guān)系,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)時(shí)降時(shí)升現(xiàn)象,這種現(xiàn)象往往會(huì)進(jìn)一步加重土壤對(duì)金屬管道的腐蝕。
(3)土壤PH因素影響
一般情況下,土壤整體偏向于酸性,這是因?yàn)橥寥乐械囊恍┪⑸飼?huì)通過代謝產(chǎn)生一些酸性物質(zhì),再加上當(dāng)下受一些酸性污染物的影響,從而導(dǎo)致土壤PH 數(shù)值越來越小,從而對(duì)埋地金屬管道造成嚴(yán)重的腐蝕,從上文介紹了金屬管道腐蝕過程來看,金屬管道所釋放的電子很容易與土壤中的氫離子結(jié)合,產(chǎn)生大量氫氣,導(dǎo)致埋地金屬管道腐蝕愈發(fā)的嚴(yán)重。
(4)土壤含鹽量因素
一般土壤中的含鹽量為0.10088%~0.115%,如果土壤含鹽量在這一基礎(chǔ)上繼續(xù)升高,土壤對(duì)于埋地管道的腐蝕性就會(huì)越強(qiáng)。尤其是土壤中各種鹽分物質(zhì)會(huì)形成電解液,導(dǎo)致土壤導(dǎo)電率增加,從而導(dǎo)致埋地金屬管道出現(xiàn)嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕問題。除此之外,土壤溫度、微生物因素,也會(huì)對(duì)金屬管道的腐蝕帶來一定的影響。比如土壤溫度每升高20℃,那么土壤對(duì)金屬的腐蝕速度將會(huì)加快1倍。因此日常需要加強(qiáng)管道防護(hù),盡量避免管道金屬物質(zhì)與土壤直接接觸,可有效降低土壤對(duì)埋地金屬管道帶來的腐蝕影響。
(5)雜散電流的影響
一般情況下,針對(duì)于電車、電氣化鐵路、以接地為回路的輸配電系統(tǒng)、電解裝置等,在其規(guī)定的電路中,通常會(huì)有一些流動(dòng)的電流,在上述裝置具體運(yùn)行過程中,一部分電流會(huì)自回路中直接流入大地之中,從而在土壤之中形成雜散電流。當(dāng)土壤環(huán)境中存在埋地金屬構(gòu)件時(shí),這些雜散電流的一部分又可能流入、流出埋地金屬管道,從而對(duì)金屬管道產(chǎn)生干擾腐蝕。根據(jù)腐蝕干擾源的不同,可分為直流干擾腐蝕與交流干擾腐蝕。并且相較于一般的土壤腐蝕,雜散電流腐蝕程度要更加劇烈,且造成的后果也嚴(yán)重的多。
1.2非土壤因素所引起
非土壤因素所引起主要包含以下兩種,一種是人為因素,比如建筑施工開挖失誤誤觸碰埋地金屬管道,導(dǎo)致金屬管道表面的防護(hù)層被破壞,從而加劇埋地金屬管道腐蝕。又如在實(shí)際進(jìn)行埋地管道的維修時(shí),操作人員實(shí)際維護(hù)操作不夠規(guī)范,從而增加了管道腐蝕穿孔的風(fēng)險(xiǎn)。比如在進(jìn)行管道補(bǔ)口前,沒有清除干凈外部的殘留物,除銹工作不徹底,防腐漆涂刷不全面,這些都會(huì)導(dǎo)致埋地金屬管道出現(xiàn)腐蝕穿孔問題。另一種是管道內(nèi)腐蝕因素所引起,埋地金屬管道在經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行后,通常會(huì)在管道的內(nèi)部出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象,導(dǎo)致管道通暢性遭受不利影響,在實(shí)際進(jìn)行清潔時(shí),往往需要一些帶有腐蝕性的化學(xué)藥品,比如鹽酸,從而對(duì)管道內(nèi)壁造成一定的腐蝕。再加上一些埋地金屬管道所輸送的物質(zhì)本身就具有一定的腐蝕性,長(zhǎng)期運(yùn)行往往會(huì)造成管道內(nèi)壁的出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕甚至穿孔問題。
二、埋地金屬管道防護(hù)解決辦法
2.1外涂層防護(hù)技術(shù)
外涂層防護(hù)技術(shù)可以說是一種最為簡(jiǎn)單直接的一種防護(hù)技術(shù),簡(jiǎn)單來說就是在埋地金屬管表面涂抹一層隔離物質(zhì),有效將其與土壤環(huán)境隔離開來,從而達(dá)到防腐的目的。在具體實(shí)施方面,可包含以下幾種。
(1)采用熔結(jié)環(huán)氧粉末進(jìn)行外涂層防護(hù)
這種防腐涂層本身有著非常良好的適應(yīng)性,在大多數(shù)土壤環(huán)境中都能夠使用。尤其是在定向穿越地段會(huì)土質(zhì)較粘的土壤環(huán)境中,采用這種涂層有著非常好的效果。但在一些地下水位較高或者布滿巖石的地段,并不適合采用這種防護(hù)涂層技術(shù)。
(2) PE防護(hù)涂層技術(shù)
這種涂層防護(hù)技術(shù)在任意一種土壤中均有著良好的適應(yīng)性,特別是在埋管施工強(qiáng)度要求高的地段中進(jìn)行使用,比如碎石土壤、石方段等。
(3)石油瀝青涂層
利用石油瀝青作為管道的防腐涂層,最為顯著的優(yōu)勢(shì)實(shí)際施工較為簡(jiǎn)單,所花費(fèi)的成本也比較低,一般在完成涂層后,在其表面進(jìn)行纏帶保護(hù)處理即可。并在相較于其他外部涂層保護(hù)技術(shù),該技術(shù)有著更長(zhǎng)的使用年限,一般在土壤環(huán)境沒有太大變化的前提下,能夠起到20至30年的防腐效果。
(4) 煤焦油瓷漆涂層
這種外部防腐土層非常適合用于機(jī)械強(qiáng)度小、土壤腐蝕性強(qiáng)的環(huán)境之中,尤其是針對(duì)那些植物生長(zhǎng)茂盛、地下水位高的土壤環(huán)境中進(jìn)行應(yīng)用。但這一技術(shù)也有著明顯的缺陷,比如容易污染環(huán)境,本身還具有一定的毒性,因此不提倡在居民區(qū)使用。
2.2電化學(xué)防護(hù)技術(shù)
電化學(xué)防腐技術(shù)又被稱為電化學(xué)修復(fù)技術(shù),技術(shù)原理核心是2種電化學(xué)保護(hù)的形式。
(1)犧牲陽極保護(hù)
通過采用還原性較強(qiáng)的金屬與被保護(hù)的埋地管道進(jìn)行相連,成功形成一個(gè)原電池,其中還原性較強(qiáng)的金屬作為保護(hù)極,不斷發(fā)生氧化反應(yīng)使得自身被不斷的消耗,由此能夠在電解質(zhì)環(huán)境中形成一種保護(hù)電流回路,有著的保護(hù)埋地金屬管道不遭受電化學(xué)腐蝕。
(2)外加電流保護(hù)
在具體實(shí)施方面,主要是通過利用外部的直流電源施加電流,將被保護(hù)對(duì)象 (埋地金屬管道) 與電源負(fù)極相連,輔助陽極連接正極,從而在土壤電解質(zhì)環(huán)境中形成電流回路,有效保護(hù)埋地金屬免遭電化學(xué)腐蝕,其中也包括雜亂電流的腐蝕。
2.3針對(duì)雜亂電流腐蝕的防護(hù)技術(shù)
針對(duì)因雜亂電流引起的埋地管道腐蝕,除了采用電化學(xué)防護(hù)技術(shù)進(jìn)行金屬管道防腐,還可以選擇控制雜散電流產(chǎn)生的源頭,有效降低雜散電流產(chǎn)生量,從而達(dá)到保護(hù)埋地金屬管道的目的。在實(shí)際應(yīng)用過程中,在管道設(shè)計(jì)制作之初,就要做好對(duì)其的鈍化防護(hù)處理。例如在完成金屬管道生產(chǎn)后,可在其外壁進(jìn)行絕緣材料涂刷,有效降低雜亂電流對(duì)金屬管道的影響,還可以在埋地金屬管道與電路交叉位置處,做好絕緣膜的敷設(shè),防止雜亂電流在土壤中任意傳播,影響埋地管道。還可以立足于管道的一些關(guān)鍵部位,比如法蘭、關(guān)鍵接觸面等,做好絕緣法蘭、墊層裝設(shè),有效隔絕雜散電流,避免埋地金屬管道遭受電化學(xué)腐蝕影響。
2.4內(nèi)腐蝕防護(hù)技術(shù)
為防止埋地金屬管道因從內(nèi)部腐蝕導(dǎo)致穿孔問題出現(xiàn),在具體防護(hù)方面,可以采用內(nèi)涂層或襯里保護(hù)技術(shù),預(yù)防。加緩蝕劑的方法既經(jīng)濟(jì)又有效。通過在管道內(nèi)部進(jìn)行涂層或襯里,能夠讓電解質(zhì)與金屬管道隔離開來,從而能夠很大程度上削弱金屬管道內(nèi)壁腐蝕的影響。一般情況下,內(nèi)涂層的涂料包含很多種類,并且實(shí)際涂刷工藝也比較簡(jiǎn)單,有著非常良好的的適應(yīng)性,使得管道不易結(jié)垢,有著非常高的性價(jià)比高。尤其是在運(yùn)用內(nèi)防護(hù)和內(nèi)擠涂等智能補(bǔ)口工藝后,管道內(nèi)防腐效果得到了更為顯著的提升。
2.5 緩蝕防腐技術(shù)
緩蝕防腐技術(shù)是一種輔助性埋地金屬管道防腐技術(shù),在實(shí)際進(jìn)行埋地管道施工時(shí),通過添加一些緩蝕劑,能夠有效降低管道內(nèi)部腐蝕的影響,經(jīng)過測(cè)試,在加入緩蝕劑后,管道內(nèi)部緩蝕率大于75%,有著非常良好的防護(hù)效果。緩蝕防腐技術(shù)一般不能使用,往往需要配合其他防護(hù)施工技術(shù)才能起到更大的作用效果。在實(shí)際選擇緩蝕劑時(shí),需要結(jié)合實(shí)際進(jìn)行考慮,一般有有機(jī)/無機(jī)緩蝕劑兩種材料可供選擇,從當(dāng)下我國(guó)埋地金屬管道管道腐蝕原因的來看,選擇有機(jī)緩蝕劑更能凸顯出防腐的效果。除此之外。還應(yīng)注意加強(qiáng)埋地管道的后續(xù)維護(hù)管理工作,需要定期組織專業(yè)人員做好對(duì)管道的防腐檢修工作,消除管道腐蝕隱患,在完成檢修之后還應(yīng)做好相應(yīng)記錄,實(shí)現(xiàn)對(duì)管道防腐的全面控制,從而為埋地管道安全穩(wěn)定運(yùn)行提供充足的保障。
三、結(jié)語
綜上所述,埋地技術(shù)管道作為我國(guó)重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一,在輸送“石油”、“天然氣”等方面發(fā)揮著非常重要的作用。一旦出現(xiàn)管道腐蝕穿孔問題,將會(huì)釀成重大的安全事故。因此需要充分了解埋地管道的腐蝕穿孔原因,并結(jié)合原因,提出一些防護(hù)解決措施,從而有效保障埋地金屬管道能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行。
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