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城市地下管道的腐蝕與防護(hù)

文檔作者：李雯霞文檔來源：酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2024年04月29日
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上一篇：輸水管道工程水錘特點(diǎn)及防護(hù)

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城市地下管道承擔(dān)負(fù)著燃?xì)?、電、熱、水系統(tǒng)的運(yùn)
送和排污等功能，是人們賴以生存和發(fā)展的主要基礎(chǔ)設(shè)施。
隨著城市化快速推進(jìn)，作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的管線也在大幅
度增加，原有的管線日益老舊，功能逐漸減弱，其服役安
全性問題日益突出，管道泄漏事故頻繁出現(xiàn)，影響了城市
的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和安全。地下管道發(fā)生事故原因是復(fù)雜和多方
面的，其中管道腐蝕是重要原因之一。我國各城市針對管
道發(fā)生的泄漏事故進(jìn)行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)除21%的事故是
由于外單位施工不當(dāng)或重載車輛行駛在人行道上所致外，
而79%的事故是由于管道及管件腐蝕所致。如果輕視服
役管道的安全防護(hù)或防護(hù)措施不當(dāng)，腐蝕破壞的發(fā)生概率
將大大增加，泄漏事故將頻繁出現(xiàn)，因此在城市基礎(chǔ)設(shè)施
的各種管線使用中要注重對管道腐蝕原因的分析，加強(qiáng)管
道防護(hù)措施的改進(jìn)。
1 地下管道腐蝕的原因
1.1 管道自身內(nèi)部缺陷產(chǎn)生的腐蝕
工程施工單位在鋪設(shè)管道中所選管材不當(dāng)或者生產(chǎn)
單位管材加工質(zhì)量差，在服役中管道出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，對管
道的安全造成嚴(yán)重影響。主要是由于管材內(nèi)部結(jié)構(gòu)中可能
含有雜質(zhì)或雜質(zhì)含量超標(biāo)、金屬組織不均勻、晶粒粗大以
及管段存在殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中等大量缺陷，管道內(nèi)部結(jié)
構(gòu)的這些缺陷的存在，會引起鋼管表面狀態(tài)的差異，產(chǎn)生
微腐蝕電池引起管道被腐蝕。鋼管表面條件效應(yīng)產(chǎn)生的腐
蝕如圖1 所示。
　　　　　　　
圖1　由于自身缺陷造成的腐蝕
1.2 管道施工缺陷造成的腐蝕
管道在運(yùn)輸以及下溝埋設(shè)過程中由于施工人員操作
不當(dāng)或施工工藝不合理等因素，會對管道造成機(jī)械損傷，
容易引起腐蝕，會對后期長久安全服役造成危害。而且地
下直埋管道一般需現(xiàn)場焊接組裝，若管道焊接質(zhì)量差也同
樣會留下隱患，例如焊接表面有氣泡、表面有夾渣以及未
焊透等現(xiàn)象，這些施工缺陷問題如若不引起注意，也將會
造成腐蝕，對后期檢修工作帶來不便；另外，由于城市各
管道的鋪設(shè)隨著城市建設(shè)的發(fā)展是分期分批進(jìn)行，因此同
一條管線隨著建設(shè)時期不同，新舊管材的鏈接會存在差異，
使管線存在著形式多樣的腐蝕形式[1-4]。相同土壤環(huán)境下
不同管材間的電偶腐蝕就會發(fā)生在新管與舊管的連接處。
如圖2 所示。
圖2　新舊鋼管連接，新鋼管腐蝕
1.3 溫度和壓力對管道腐蝕
圖3　凝結(jié)水管線上的溫差原電
城市地下管道的腐蝕與防護(hù)
Corrosion　and　protection　of　city　underground　pipeline
李雯霞（酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅　酒泉　735000）
摘　要：城市地下管道周圍土壤環(huán)境復(fù)雜，所輸送的介質(zhì)也多有腐蝕性，因而管道容易遭到腐蝕。一旦管道被腐蝕穿
孔即造成泄漏事故，不僅使輸送中斷，影響人們的正常生活次序，而且會污染環(huán)境甚至可能引起火災(zāi)造成危害。本文主要
分析了地下管道腐蝕的原因及防護(hù)方法。
關(guān)鍵詞：埋地管道；腐蝕；防護(hù)
Abstract：City　underground　pipeline　are　buried　underground,　the　surrounding　soil　environment　is　complex,the　transport　
medium　also　is　corrosive,so　vulnerable　to　corrosion　of　pipeline.Once　the　pipeline　is　corrosion　perforation　is　causing　the　leakage　
accident,not　only　make　the　transportation　interruption,affect　people’s　normal　life　order,and　will　pollute　the　environment　and　may　
even　cause　a　fire　hazard　caused　by　the.This　paper　mainly　analyzes　the　reasons　of　the　underground　pipeline　corrosion　and　protection　
methods.
Keywords：buried　pipeline；corrosion；prevention
中圖分類號：TU528　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1003-8965(2015)01-0135-02
經(jīng)驗(yàn)交流
136
圖4　金屬的內(nèi)應(yīng)力不同而發(fā)生的電化學(xué)腐
冬季需供暖的地區(qū)，對于埋入式熱力管道尤其是蒸
汽輸送管道，由于所輸送的介質(zhì)溫度較高，使管道表面溫
度可達(dá)到約60℃，有時可能還會更高，兩者存在著較大
的溫差。同時這種表面溫度使土壤的環(huán)境溫度升高，就有
可能形成溫差原電池的腐蝕。電流從陽極區(qū)流入土壤，并
經(jīng)土壤進(jìn)入陰極區(qū)，然后沿金屬管流回到陽極。這樣處于
陽極的管段就會被腐蝕，如圖3 所示。另外由于管道表面
溫度存在不同，將使管道產(chǎn)生溫度應(yīng)力，會與土壤發(fā)生摩
擦而產(chǎn)生應(yīng)力，這種由于管道內(nèi)應(yīng)力的不同也會發(fā)生電化
學(xué)腐蝕。當(dāng)鋼管表面溫度為60℃時所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力將
接近于鋼材( 指Q235) 的屈服極限，這將形成應(yīng)力原電池
的腐蝕，如圖4 所示。
1.4 土壤對管道造成的腐蝕
土壤是造成埋地鋼質(zhì)管道外腐蝕的重要因素之一，
它通過埋地鋼質(zhì)管道的表層形成各種腐蝕電池對管道進(jìn)行
腐蝕，由土壤腐蝕引起的管道破壞事故時有發(fā)生。土壤腐
蝕與管道材質(zhì)、土壤鹽分、土壤含水量、土壤含氣量、土
壤溫度有關(guān)。除上述因素外，土壤電阻率、土壤氧化還原
電位、土壤酸度、土壤微生物、土壤有機(jī)質(zhì)、雜散電流、
氣候條件都會對金屬在土壤中的腐蝕產(chǎn)生不同程度的影
響。
土壤中的水份有些與土壤結(jié)合在一起，有些緊緊粘
附在固體顆粒的周圍，有些在微孔中流動。鹽類溶解在這
些水份中時，土壤就成了電解質(zhì)，隨著土壤濕度的增加，
土壤的腐蝕性跟著提高，直到某一臨界濕度為止。
土壤中的氧含量也會影響管道腐蝕的速度。由于土
壤腐蝕介質(zhì)的差異，易形成宏腐蝕電池，含氧量較多的金
屬管道區(qū)，金屬先發(fā)生化學(xué)反應(yīng)被氧化，價電位升高，成
為腐蝕原電池的陰極區(qū)，含氧量少的土壤接觸金屬管道則
成為陽極區(qū)而進(jìn)一步到電化學(xué)腐蝕。
土壤電阻率對金屬管道的腐蝕。土壤的導(dǎo)電性直接
受土壤粒度大小及水份含量和溶解鹽類的影響。粒度大，
水份的滲透能力強(qiáng)，土壤不易保持水份，可溶解的鹽類少，
土壤環(huán)境電阻率大，腐蝕速度小；粒度小，則滲透能力差，
土壤含水量就大，可溶解的鹽類多而成為電解質(zhì)溶液，電
阻率就小，腐蝕速度就快。
1.5 雜散電流對管道的腐蝕
雜散電流是在地下流動的防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計之外的對金
屬管道產(chǎn)生腐蝕破壞作用的電流。雜散電流腐蝕包括直流
雜散電流腐蝕和交流雜散電流腐蝕。直流雜散電流腐蝕原
理與電解腐蝕類似，其破壞區(qū)域比較集中，破壞速度比較
大，對管道造成的腐蝕作用比自然腐蝕嚴(yán)重得多；交流雜
散電流是管道附近高壓電力線產(chǎn)生的二次感應(yīng)交流電疊加
在管道腐蝕電化學(xué)電池上產(chǎn)生的腐蝕，其腐蝕量較小，但
集中腐蝕性強(qiáng)。對于埋地管道陰極保護(hù)體系，當(dāng)直流雜散
電流的方向或其分量的方向與保護(hù)電流的方向相反時，雜
散電流的作用是有害的；當(dāng)雜散電流的方向或其分量的方
向與保護(hù)電流的方向相同時，雜散電流的有害作用要小得
多。
1.6 細(xì)菌對管道的腐蝕
細(xì)菌腐蝕。也稱微生物腐蝕。參與管道土壤腐蝕過
程的細(xì)菌通常有硫酸鹽還原菌、氧化菌、鐵細(xì)菌、硝酸鹽
還原菌等。其中厭氧性硫酸鹽還原菌最具代表性。當(dāng)土壤
中含有硫酸鹽時，在缺氧的情況下，一種厭氧性細(xì)菌—硫
酸鹽還原菌(SRB) 就會繁殖起來，在它們的生活過程中需
要?dú)浠蚰承┻€原物質(zhì)，將硫酸鹽還原成為硫化物，利用反
應(yīng)的能量來繁殖。硫化物與鋼管表面形成的氫膜相互作用，
消耗了氫膜而使更多的鐵從鋼管溶解下來。細(xì)菌本身并不
侵蝕鋼管，但隨著它們的生長繁殖，消耗了有機(jī)質(zhì)，最終
構(gòu)成管道嚴(yán)重腐蝕的化學(xué)環(huán)境而腐蝕管道。
1.7 氯鹽類融雪劑對埋地管線的影響
我國西北城市每年冬季使用氯鹽類融雪劑數(shù)千至上
萬噸，主要撒在城市主干道上。撒鹽過程中難免造成同一
地區(qū)不同部位鹽的含量不同，從而易導(dǎo)致鹽濃差電池腐蝕
的形成，如圖5 所示。一些經(jīng)常撒融雪劑的部位，表層土
的氯鹽含量可達(dá)到7%，而含鹽量高于0.5%，已屬于“鹽
漬土”，具有高腐蝕性。一座城市如每年鋪撒上千、上萬
噸的氯鹽，除了破壞路、橋等表面基礎(chǔ)設(shè)施外，最終流滲
到地下，使得埋地管道遭到腐蝕破壞。
圖5 土壤鹽濃差電池引起管道腐蝕
1.8 電化學(xué)腐蝕
管道內(nèi)部存在積污，會產(chǎn)生不同程度的電解過程。
如沉積物是陽極，管壁是陰極，雖然電解過程很弱，但對
管壁的腐蝕也是很嚴(yán)重的。在實(shí)際工程里，如果電化學(xué)腐
蝕與機(jī)械摩擦交錯進(jìn)行，則腐蝕程度將更加嚴(yán)重。如管道
彎頭與管子相連接時，形成一個凹坑，凹坑內(nèi)會造成流體
中積沙或其它積污的停滯，從而形成電解過程，造成管道
內(nèi)彎頭腐蝕。
1.9 化學(xué)腐蝕　
（下轉(zhuǎn)第138頁）
經(jīng)驗(yàn)交流
138
土木制圖特有的實(shí)踐科目著力評價預(yù)設(shè)的授課目的、
學(xué)期末這一時段的考量方式、實(shí)踐依托的總流程、授課得
來的真實(shí)成效。這就注重了特有的流程評價，又有序整合
起了授課結(jié)果。CIPP 明辨了教學(xué)的本源目標(biāo)強(qiáng)化平日以
內(nèi)的過程管控，及時發(fā)覺授課流程潛藏著的弊病、同學(xué)認(rèn)
知暴露出來的漏洞。對擬定出來的完整流程經(jīng)由宏觀的考
量，明辨總體態(tài)勢下的實(shí)踐程度。這樣做為后續(xù)時段的認(rèn)
知及操作，供應(yīng)了明晰的指引。
真正去評價時，CIPP 關(guān)涉的內(nèi)涵偏多，為此區(qū)域以
內(nèi)的地方院校，要明辨建筑業(yè)既有的進(jìn)展?fàn)顟B(tài)、同學(xué)表征
出來的制圖素養(yǎng)、地域以內(nèi)的師資狀態(tài)、基地建構(gòu)的階段
特性。對擬定出來的授課流程予以必要的更替。CIPP 架
構(gòu)之下的側(cè)重點(diǎn)應(yīng)被設(shè)定成本源的實(shí)踐目標(biāo)、全程態(tài)勢下
的過程管控、實(shí)踐得來的真正結(jié)果。如上的評價指標(biāo)能提
升體系原有的可行特性、可操作這樣的特性。
4 應(yīng)被注重的事宜
土木工程細(xì)分出來的制圖分支，應(yīng)當(dāng)讓同學(xué)明辨繪
圖的方式。CIPP 特有的考量指標(biāo)，就涵蓋了手動制備出
來的土木模型。模型制備的實(shí)質(zhì)是經(jīng)由二維架構(gòu)之下的平
面圖，來表征三維特性的真實(shí)物體。最近幾年，三維建模
關(guān)涉的技術(shù)被延展，多媒體協(xié)同之下的授課方式，替換掉
了傳統(tǒng)范疇內(nèi)的課件制備。然而，若要得到最優(yōu)層級的評
判結(jié)果，還應(yīng)當(dāng)凸顯出實(shí)物模型的側(cè)重價值。平日之內(nèi)的
授課中，教師經(jīng)由預(yù)備好的模型展示讓同學(xué)接觸這一實(shí)體
事物。同學(xué)經(jīng)由細(xì)化的觀察，能辨識模型表征的內(nèi)涵。
5 結(jié)　語
CIPP 特有的評判方式凸顯了開放的特性，創(chuàng)設(shè)了過
程評判這樣的新途徑。它有序銜接起了評判流程及平日以
內(nèi)的授課，強(qiáng)調(diào)反饋得來的改進(jìn)建議。土木工程框架以內(nèi)
的制圖授課，應(yīng)當(dāng)變更舊有的結(jié)果導(dǎo)向，接納過程評判這
一新穎思路。CIPP 評判的最優(yōu)模式助推了實(shí)踐技能的層
級提升，培育出應(yīng)用特性的制圖人才。識圖讀圖特有的技
能、微機(jī)協(xié)同下的繪圖技能，都能經(jīng)由這樣的評判流程，
漸漸予以提升。
參考文獻(xiàn)
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實(shí)踐教學(xué)評價體系研究　[J]. 佳木斯教育學(xué)院學(xué)報，2014（05）
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教學(xué)課程評價中的應(yīng)用研究　[J]. 當(dāng)代教育論壇（管理研究），
2011（07）.
化學(xué)腐蝕是指金屬表面與非電介質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)
作用而引起的破壞。其特點(diǎn)為在一定條件下，非電解質(zhì)中
的氧化劑與金屬表面的原子相互作用而形成腐蝕產(chǎn)物，腐
蝕過程中電子在金屬與氧化劑之間直接傳遞，沒有電流產(chǎn)
生。通常金屬在常溫和干燥的空氣里并不腐蝕，但在高溫
下就容易被氧化，生成一層氧化膜（由FeO、Fe 2 O 3
、Fe 3 O 4 組成），同時還會發(fā)生脫碳現(xiàn)象。
2 地下管道的防護(hù)措施
管道腐蝕破壞的原因和形式是多種多樣的，影響腐
蝕的因素非常復(fù)雜，因而控制和防止腐蝕的方法很多，但
每一種方法都有特定的條件和范圍。防腐的措施主要包括
以下幾個方面。
2.1 合理的選材，改善材質(zhì)
根據(jù)不同的用途選擇不同的材料組成耐蝕合金，或
在金屬中添加合金元素，提高其耐蝕性，可以防止或減緩
金屬的腐蝕。例如在鋼中加入鎳制成不銹鋼可以增強(qiáng)防腐
蝕能力。
2.2 管道表面做涂層保護(hù)
涂層保護(hù)是在金屬表面覆以防腐絕緣層，是管道防
腐最基本的也是必須采取的措施。管道涂上防腐材料后，
經(jīng)過固化而形成油漆膜，能夠牢固結(jié)合在金屬表面上，使
金屬表面同外界嚴(yán)密隔絕，阻止金屬與外界物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)
反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)，從而防止了金屬腐蝕。
2.3 控制和改善管道周圍環(huán)境因素
改善環(huán)境對減少和防止金屬腐蝕有重要作用，例如
減少腐蝕介質(zhì)的濃度，除去介質(zhì)中的氧，控制環(huán)境溫度、
濕度等都可以減少和防止金屬腐蝕。也可以采用在腐蝕介
質(zhì)中添加能降低腐蝕速率的物質(zhì)( 緩蝕劑) 來減少和防止
金屬腐蝕。
2.4 電化學(xué)保護(hù)法
電化學(xué)保護(hù)法包括陽極保護(hù)和陰極保護(hù)。陽極保護(hù)
是使被保護(hù)金屬處于穩(wěn)定的鈍性狀態(tài)的一種防護(hù)方法，埋
地管道基本不采用此方法。陰極保護(hù)法是根據(jù)電化學(xué)原理
使被保護(hù)金屬構(gòu)件成為腐蝕電池中的陰極，從而防止或減
輕金屬腐蝕的一種有效方法，主要有以下三種：犧牲陽極
保護(hù)、外加電流以及電流排流保護(hù)。
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（上接第136 頁）

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