天然气在我国能源结构中的比例逐年提高,城镇燃气行业发展迅速。天然气产地与消费地具有不统一性,且往往距离很远,使得天然气行业的持续发展与安全、经济的输送方式密切相关。在天然气的输送方式中,因埋地管道具有不占用地面空间、隐蔽性好和不易受到破坏的优点,已广泛应用于长距离和城镇内的天然气输配。
埋地钢质燃气管道通常设外防腐层,以隔离腐蚀介质起到保护管道的作用。但外防腐层的保护作用并不是绝对的,因其先天或后天存在的各种缺陷,或者受到环境腐蚀介质的长期作用而逐渐发生改变,外防腐层将逐步老化,甚至脱落而失去作用。在外防腐层失效后,金属管道与土壤的接触部分存在的许多微小差异,形成了无数个局部腐蚀微电池,从而导致了土壤腐蚀,使得埋地钢质燃气管道在服役过程中常发生腐蚀甚至穿孔,造成极大的经济损失,甚至危及人民群众的生命安全。因此,土壤腐蚀研究具有深远意义,找出土壤腐蚀性与其影响因素间的关系,建立一定通用性的土壤腐蚀模型,为埋地钢质燃气管道的有效防腐和安全可靠运行提供理论和技术支持。
天然气管道
埋地钢质燃气管道腐蚀的影响因素既有钢材自身的金相组织,还有管道所处的土壤环境。土壤是一个固、液、气三相物质共存的非均质、多孔复杂混合介质,其中还存在着多种微生物及其代谢产物,使得埋地钢质燃气管道发生腐蚀。埋地钢质燃气管道在土壤中的腐蚀十分复杂,通常认为与20多项土壤理化指标相关,本文选取以下理化指标综合衡量土壤腐蚀性的强弱。
①pH值
pH值是表示土壤酸碱性强弱的物理量。土壤中溶液溶解的各种物质中有的能电离出氢离子,有的则能电离出氢氧根离子。土壤的pH值取决于土壤中酸碱性物质的含量。酸性物质越多,土壤pH值越小,表明土壤去极化能力强,金属不易生成钝化膜,土壤对管道的腐蚀影响较大;酸性物质少或碱性物质越多,pH值越大,金属表面易生成钝化膜,土壤对管道的腐蚀影响不大。
②电阻率
土壤电阻率是表征土壤导电性能的指标,在土壤电化学腐蚀机理的研究中是一个很重要的因素。通常,在其他条件相同时,土壤电阻率越小,腐蚀电流越大,土壤腐蚀性也就越强。土壤电阻率的影响因子有:土壤类型、含水率、含盐量、温度、土壤的紧密程度等化学和物理性质,同时土壤电阻率随深度变化比随横向变化要大得多。由于土壤电阻率与土壤多种理化性质有关,因此人们常常借助土壤电阻率来综合评价土壤的腐蚀性。