第四章 管道的腐蚀防护与保温

第一节 管道的腐蚀原因

腐蚀是金属在周围介质的化学、电化学作用下所引起的一种破坏。金属腐蚀按其性质可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。

化学腐蚀是金属直接和介质接触发生化学作用而引起金属的溶解过程，电化学腐蚀则是金属和电解质组成原电池所发生的电解过程。

输送燃气的钢管按其腐蚀部位的不同，分为内壁腐蚀和外壁腐蚀。

一、管道的内壁腐蚀

由于输送的燃气中可能含有硫化氢、二氧化碳、氧、硫化物或其他腐蚀性化合物直接和金属起作用，引起化学腐蚀；还由于燃气中常含有少量的水分，因此，在输送过程中，水在管道内壁生成一层亲水膜，形成了原电池腐蚀的条件，产生电化学腐蚀。因此，在钢管内壁一般同时存在化学腐蚀及电化学腐蚀。内壁防腐的根本措施首先应是将燃气净化，使其杂质含量达到规范要求的允许值以下。还可以在管道内用合成树脂或环氧树脂等做内涂层，可防止管道内壁的腐蚀，并能降低管壁的粗糙度，相应地提高了管道的输气能力。

二、管道的外壁腐蚀

钢管外壁腐蚀同样可以在架空或埋地情况下发生。对于架空钢管的外壁防腐一般用油漆覆盖层防护。而埋地钢管外壁腐蚀的原因比较复杂。其中化学腐蚀是全面性的腐蚀，在化学腐蚀的作用下，管壁厚度的减薄是均匀的，所以从钢管受到穿孔破坏的观点看，化学腐蚀的危害性不大，一般也可采取外壁覆盖层保护。除全面性的化学腐蚀而外，一般还有如下三类：

1. 电化学腐蚀

这种腐蚀的原理如图4-1所示。由于土壤各处物理化学性质不同以及管道本身各部分的金相组织结构不同，如晶格的缺陷及含有杂质、金属受冷热加工而变形产生内部应力，特别是钢管表面粗糙度不同等原因，使一部分金属容易电离，带正电的金属离子离开金属，而转移到土壤里，在这部分管段上电子越来越过剩，电位越来越负；而另一部分金属不容易电离，相对来说电位较正。因此电子沿管道由容易电离的部分向不易电离的部分流动，在这两部分金属之间的电子有失有得，发生氧化还原反应。失去电子的金属管段成为阳极区，得到电子的这段管段成为阴极区。腐蚀电流沿金属管段从阴极区流向阳极区，然后从阳极区流离管道，经土壤又回到阴极区，形成回路，土壤中发生离子迁移，带正电的阳离子（如H⁺）趋向阴极，带负电的阴离子（如OH^-）趋向阳极。使阳极区的金属离子不断电离而受到腐蚀，使钢管表面出现凹穴，以至穿孔，而阴极则保持完好。

图4-1 燃气管道在土壤中的电化学腐蚀原理

2. 杂散电流对钢管的腐蚀

由于外界各种电气设备的漏电与接地，在土壤中形成杂散电流。其中对钢管危害最大的是直流电，泄漏直流电的设备有电气化铁路和有轨电车的钢轨、直流电焊机、整流器外壳接地和阴极保护站的接地阳极等，在电流离开钢管流入土壤处，管壁产生离蚀。杂散电流对钢管的腐蚀如图4-2所示。

图4-2 杂散电流对钢管腐蚀示意图

1—电线 2—钢轨 3—有轨电车 4—埋地钢管 5—阴极区 6—过渡区 7—阳极区

3. 细菌作用引起的腐蚀

根据对微生物参与腐蚀过程的研究发现，不同种类细菌的腐蚀行为，其条件各不相同。例如在缺氧土壤中存在厌氧的硫酸盐还原菌，它能将可溶的硫酸盐转化为硫化氢，使土壤中氢离子浓度增加，加速了埋地钢管的腐蚀过程。硫酸盐还原菌的活动与土壤的pH值有关。pH值在4.5～9.0时，细菌生长最为适宜；pH值在3.5以下或11.0以上时，细菌的活动完全受到抑制。