管道输送具有运输方便、输送量大、密闭安全、操作简单等优点，在油气储运过程中得到广泛使用。埋地铺设是管道铺设最为常见的铺设方式，而腐蚀是造成埋地管道失效和破坏的主要原因之一。由于管道所输送的介质中大部分都含有酸性腐蚀成分，加之管道所处的土壤环境复杂，这就使得管道的内外壁很容易受到腐蚀，造成穿孔、泄漏等危害，因此，如何进行油气管道的防腐保护已成为管道输送的重要课题。

  1 埋地管道腐蚀类型

  根据埋地管道腐蚀的形成原因及位置不同，可将其分为内腐蚀和外腐蚀。由于管道所输送的介质不同，以及管道所处的环境不同，内腐蚀和外腐蚀对埋地管道的腐蚀程度也不同。美国管道安全局调查显示，美国45%的管道退役是由于钢质管道外表面的腐蚀；根据前苏联的数据显示：前苏联在1981至1987年间，在总长度24×104km的管线上发生事故1210起，其中，内腐蚀占据了管线总事故数2.4%，外腐蚀占据了42.7%  。

  1.1 内腐蚀

  管道的内腐蚀是由管道输送的介质含有腐蚀性成分引起的 。输送不同的介质，其腐蚀因素不同。

  通过对四川天然气输气管网南干线的研究发现，其输送的天然气中H ₂ S、CO ₂ 、H ₂ O的含量高，粉尘多，从而导致管道频繁出现穿孔和爆管事故。

  一般情况下管道内腐蚀大多发生在弯头、低洼积水处、气液交界面等处。

  1.2 外腐蚀

  管道的外腐蚀主要是由管道在运行过程中所处的环境因素引起的。外腐蚀主要包括土壤腐蚀、杂散电流腐蚀等。

  1.2.1 土壤腐蚀

  土壤是引起埋地管道腐蚀的主要原因之一，其主要是由气、液、固构成的多项体系。土壤的固相间隙中常含有水和空气，水中所含的盐分使土壤具有离子导电性，从而使土壤具有一定腐蚀性。由土壤引起的腐蚀大部分属于电化学腐蚀并且以氧去极化腐蚀为主，只有在酸性很强的环境中，才会发生氢去极化腐蚀。

  影响土壤腐蚀的因素较多，如含水率、电阻率、含盐量、pH值等。在土壤发生电化学腐蚀过程中，阴、阳极反应过程主要受到土壤结构和湿度的影响。若土壤疏松、干燥，由于缺水，金属无法形成水化离子，阳极反应不容易进行，而由于通风性好，氧气的渗透和流动性相对容易，阴极反应容易进行，此时，电化学反应过程受阳极反应的限制。反之，在潮湿环境中，阳极反应较阴极反应相对容易，整个过程受阴极反应的限制。

  埋地钢质管道外覆盖层检测方法原理特点一览表

  1.2.2 杂散电流腐蚀

  杂散电流是指在规定电路或意图电路之外流动的电流，又称迷走电流 [4] ，主要来源于输电线路、电气化铁路、地磁场等。因此，根据电流来源，杂散电流又可分为直流杂散电流、交流杂散电流和地电流。

  其中，直流杂散电流对埋地管道的腐蚀最为严重，交流杂散电流和地电流对埋地管道的腐蚀较轻。

  杂散电流流入管道的部位带负电，形成阴极区，该部位成为电化学腐蚀的阴极而受到保护，但当流过大时，会出现析氢现象，使防腐层脱离影响管道寿命。相反，杂散电流流出的部位成为阳极，该区域的金属以离子的形式溶于周围介质中，管道因而受到电化学腐蚀。曹阿林 [5] 等通过计算得到，1A的杂散电流在1年内可以腐蚀掉9.13kg的钢铁。

  2 埋地管道的腐蚀检测

  2.1 内腐蚀检测技术

  管道一旦发生腐蚀，其管壁必然会产生某些变化，如壁厚变薄、出现凹坑等。内腐蚀检测技术主要是通过对管道内壁的变化情况进行检测和分析，从而确定管道的内腐蚀程度。目前，非开挖管道的内腐蚀检测技术主要包括超声波检测法、漏磁法、涡流检测法、激光检测法和电视测量法等。其中，国内外应用最广泛的是超声波检测法和漏磁法。

  2.2 外腐蚀检查技术

  外腐蚀检测技术主要是通过检测和分析管道外壁保护系统的损坏程度，从而判断管道的腐蚀情况。目前现有的外覆盖层检测技术主要有6种，即Pearson检测法、交流电流衰减法、直流电位梯度法（DCVG）、管中电流电压法（也称直流电流电压法）、变频-选频法、密间隔电位法（CIPS），其原理和特点如表1所示 [6] 。

  3 埋地管道腐蚀防护

  3.1 内腐蚀防护措施

  3.1.1 添加缓蚀剂

  向管道内添加缓蚀剂是目前使用较为广泛的一种防腐手段，咪唑啉类缓蚀剂是最为常用的缓蚀剂类型。当缓蚀剂投入管道后，它不仅可以增加腐蚀反应所需要的活化能，而且还可以在金属表面形成保护膜，阻碍电荷的转移，减缓腐蚀速率。 对中原油田集输管道的加剂监测发现，加剂后，缓蚀率达75%以上，管线穿孔数量明显降低，平均下降62%，取得了较好的防腐效果。

  3.1.2 内涂层防护

  在管道内采用内涂层技术可以有效的解决管道内腐蚀问题，工程上常采用环氧树脂粉末涂层和聚乙烯粉末涂层。我国管道内涂层技术起步较晚，并且主要应用在输气管线上，原油及成品油管线使用较少。

  3.2 外腐蚀防护措施

  3.2.1 外防腐层保护

  外防腐层保护是在埋地管道外壁上覆盖防腐绝缘层，使之与土壤隔离，是外腐蚀防护的第一道屏障。目前，常用的外防腐层如下：

  （1）煤焦油瓷器：这类防腐层具有抗植物根茎穿入能力强、防水及抗老化性能好、成本低、可有效抵御细菌及碱类腐蚀等优点，但其抗土壤应力及热稳定性差，与阴极保护的相容性差，环境污染大。

  因此，常用于水位高、植物根茎多、微生物活动多的沼泽或灌木地区。

  （2）二层聚乙烯结构：该类防腐层电绝缘性能好，机械强度高，吸水率低，耐土壤应力好，但与金属粘结力较差，在阳光下容易老化，适用于机械强度要求高、土壤应力破坏大的地区。

  （3）熔结环氧粉末：这类防腐层与金属粘结力强，温度适用范围广，耐土壤应力和耐阴极剥离性能好，但容易遭受冲击破坏，耐水性能差，对涂装过程要求严格，成本高。适合与大部分土壤环境，但不能用于石方段、地下水位高及土壤含水量较高处。

  （4）三层聚乙烯结构：该类防腐层兼有熔结环氧粉末和二层聚乙烯结构的优点，但制造成本高，涂敷工艺复杂。适用于环境复杂地区。

  3.2.2 阴极保护

  图1 排流保护工作示意图

  阴极保护是目前埋地管道最为常用的腐蚀防护方法，可分为牺牲阳极的阴极保护法和外加强制电流的阴极保护法。

  （1）牺牲阳极的阴极保护法：将电位更低、活性更强的金属或合金接在埋地管道外壁上，由于电位低、活性强，电子从该极流出，形成电化学反应的阳极，而管道则作为阴极，接收电子，受到保护。

  但其保护距离较短，沿线需多处设置。常用的阳极材料有镁合金、铝合金、锌合金等。

  （2）外加强制电流的阴极保护法：将外加直流电源的负极与金属管道相连，正极与辅助阳极相连，在外加电流的作用下，管道与辅助阳极之间存在较大的电位差，管道作为阴极而受到保护。该方法的保护距离更长，操作更简单，不受杂散电流强度的影响。实际中常采用石墨电极作为辅助阳极。

  3.2.3 排流保护

  对于已经产生的杂散电流，工程上常采用排流的方法来降低其危害。常用的排流方法有：直接排流法、极性排流法、强制排流法和接地排流法。直接排流法是用导线将管道与铁轨直接相连，不借助其他辅助设备，只适合于顺流情况，即管道对地电位高于铁轨对地电位；极性排流法和强制排流法都是通过借助不同辅助设备（如二极管整流器，外加电源等）将管道与铁轨相连，在逆流情况下仍可进行排流；而接地排流法则是将杂散电流直接引入地下，经大地后回流至铁轨。其工作示意图如图1所示。此外，对于杂散电流还应该在源头进行控制，减少泄漏。

  4 腐蚀防护与安全评价

  为了进一步提高埋地管道的运行安全，在分析了腐蚀原因和防腐措施的基础上，我们应引进安全评价技术。根据埋地管道的腐蚀机理和腐蚀程度，对内腐蚀、外腐蚀以及防腐措施建立相应的评分标准，通过合理的打分判断，确保埋地管道的安全运行。

结论

  埋地管道的腐蚀问题时刻威胁着管道系统的安全，要将管道的腐蚀防护与安全评价技术相结合，建立相应的评判体系，从而实现埋地管道安全运行的最终目的。