油氣管道鋪設到地下以后,管體外表面會遭受到土壤和地下水等不同程度的腐蝕,兩者相比較而言,土壤腐蝕量更大,腐蝕面積更廣,由土壤腐蝕引起的管道破壞事故時有發生。土壤是個復雜的固、液、氣三相體系,土壤腐蝕除了受金屬因素影響外,更多的是受到土壤性質的影響。歸納起來主要有以下幾點:
(1) 土壤的多樣性
土壤是一個固態、液態、氣態三相物質組成的多相體系。其中固相主要由含有多種無機礦物質以及有機物的土壤顆粒組成;液相主要指土壤中的水分,包括地下水和雨水;氣相即為空氣。土壤腐蝕的多樣性還在于不同時間、不同地點各相的組成與含量也是不同的,土壤的這種多樣性決定了土壤腐蝕的復雜性。
(2)土壤的不均一性
土壤結構和性質的不均勻性是土壤電解質的最顯著特征。這種不均一性使土壤的各種理化性質,尤其與腐蝕有關的電化學性質也隨之不同,導致了土壤腐蝕性的差異。鋼鐵在理化性質較一致的土壤中的平均腐蝕速率是很小的。
(3)土壤的多孔性
土壤顆粒之間存在著許多微小孔隙,這些毛細管孔隙成為土壤中氣、液兩相的載體。其中水分可以直接填滿孔隙或在孔壁上形成水膜,也可以溶解和吸附一些固體成分形成一種帶電膠體。正是水的這種膠體形成作用,使土壤成為一種由各種有機物、無機物膠凝物質顆粒組成的聚集體。土壤的孔隙度和含水量又影響著土壤的透氣性和電導率的大小。
(4)土壤的相對穩定性
土壤的固體部分對于埋在土壤中的管道,可以認為是固定不動的,僅有土壤中的氣相和液相作有限的運動。例如,土壤孔隙中氣體的擴散以及地下水移動等。
影響土壤腐蝕性的因素很多,主要有透氣性、含水率、土壤電導率、pH值和含鹽量等。良好的透氣性是土壤腐蝕初始發生的促進因素。土壤中的含水量很高時,氧的擴散滲透受到阻礙,腐蝕減小,隨著含水量的降低,氧的去極化變得容易,腐蝕速度增加;一般認為土壤的電阻率越小,其腐蝕性越強;土壤酸度的增加使腐蝕性增強;土壤中存在的離子增加了土壤的電導率,但鈣、鎂離子在非酸性土壤中能形成難溶氧化物和碳酸鹽保護層,減緩了對材料的腐蝕。
中國土壤分類圖
我國幅員遼闊、土壤類型多樣,土壤的腐蝕性隨地域的改變、土壤理化性質的不同而存在差異,并隨氣候的變化而變化。酸性土壤主要分布于我國經濟發達地區東南沿海一帶,如鷹潭站、廣州站等,腐蝕性較強,易引起管線鋼的SCC.我國西北地區主要是鹽漬土壤,在青海、新疆有大片內陸鹽湖,有廣泛分布的鹽漬土,如新疆庫爾勒和青海格爾木地區當土中氯鹽含量超過4%,硫酸鹽含量超過1%時,對鋼鐵構件以及其它建筑材料均有不同程度的腐蝕作用。西北地區主要是鹽漬土壤,鹽漬土由于有高的含鹽量,是各種土壤類型中腐蝕性最高的一種。
分布于我國經濟發達地區東南沿海一帶的酸性土壤,如鷹潭站、廣州站等,對材料有很強的腐蝕性。而且這些地區溫度較高,雨水充沛,植物繁茂,土壤中的腐質酸和CO2含量較高,更容易引起高強鋼發生應力腐蝕開裂。
責任編輯:賈靜煥
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