管道輸送具有運輸方便、輸送量大、密閉安全、操作簡單等優點，在油氣儲運過程中得到廣泛使用。埋地鋪設是管道鋪設最為常見的鋪設方式，而腐蝕是造成埋地管道失效和破壞的主要原因之一。由于管道所輸送的介質中大部分都含有酸性腐蝕成分，加之管道所處的土壤環境復雜，這就使得管道的內外壁很容易受到腐蝕，造成穿孔、泄漏等危害，因此，如何進行油氣管道的防腐保護已成為管道輸送的重要課題。

    1 埋地管道腐蝕類型

    根據埋地管道腐蝕的形成原因及位置不同，可將其分為內腐蝕和外腐蝕。由于管道所輸送的介質不同，以及管道所處的環境不同，內腐蝕和外腐蝕對埋地管道的腐蝕程度也不同。美國管道安全局調查顯示，美國45%的管道退役是由于鋼質管道外表面的腐蝕；根據前蘇聯的數據顯示：前蘇聯在1981至1987年間，在總長度24×104km的管線上發生事故1210起，其中，內腐蝕占據了管線總事故數2.4%，外腐蝕占據了42.7%  。

    1.1 內腐蝕

    管道的內腐蝕是由管道輸送的介質含有腐蝕性成分引起的 。輸送不同的介質，其腐蝕因素不同。

    通過對四川天然氣輸氣管網南干線的研究發現，其輸送的天然氣中H ₂ S、CO ₂ 、H ₂ O的含量高，粉塵多，從而導致管道頻繁出現穿孔和爆管事故。

    一般情況下管道內腐蝕大多發生在彎頭、低洼積水處、氣液交界面等處。

    1.2 外腐蝕

    管道的外腐蝕主要是由管道在運行過程中所處的環境因素引起的。外腐蝕主要包括土壤腐蝕、雜散電流腐蝕等。

    1.2.1 土壤腐蝕

    土壤是引起埋地管道腐蝕的主要原因之一，其主要是由氣、液、固構成的多項體系。土壤的固相間隙中常含有水和空氣，水中所含的鹽分使土壤具有離子導電性，從而使土壤具有一定腐蝕性。由土壤引起的腐蝕大部分屬于電化學腐蝕并且以氧去極化腐蝕為主，只有在酸性很強的環境中，才會發生氫去極化腐蝕。

    影響土壤腐蝕的因素較多，如含水率、電阻率、含鹽量、pH值等。在土壤發生電化學腐蝕過程中，陰、陽極反應過程主要受到土壤結構和濕度的影響。若土壤疏松、干燥，由于缺水，金屬無法形成水化離子，陽極反應不容易進行，而由于通風性好，氧氣的滲透和流動性相對容易，陰極反應容易進行，此時，電化學反應過程受陽極反應的限制。反之，在潮濕環境中，陽極反應較陰極反應相對容易，整個過程受陰極反應的限制。

                                  埋地鋼質管道外覆蓋層檢測方法原理特點一覽表                                                

    1.2.2 雜散電流腐蝕

    雜散電流是指在規定電路或意圖電路之外流動的電流，又稱迷走電流 [4] ，主要來源于輸電線路、電氣化鐵路、地磁場等。因此，根據電流來源，雜散電流又可分為直流雜散電流、交流雜散電流和地電流。

    其中，直流雜散電流對埋地管道的腐蝕最為嚴重，交流雜散電流和地電流對埋地管道的腐蝕較輕。

    雜散電流流入管道的部位帶負電，形成陰極區，該部位成為電化學腐蝕的陰極而受到保護，但當流過大時，會出現析氫現象，使防腐層脫離影響管道壽命。相反，雜散電流流出的部位成為陽極，該區域的金屬以離子的形式溶于周圍介質中，管道因而受到電化學腐蝕。曹阿林 [5] 等通過計算得到，1A的雜散電流在1年內可以腐蝕掉9.13kg的鋼鐵。

    2 埋地管道的腐蝕檢測

    2.1 內腐蝕檢測技術

    管道一旦發生腐蝕，其管壁必然會產生某些變化，如壁厚變薄、出現凹坑等。內腐蝕檢測技術主要是通過對管道內壁的變化情況進行檢測和分析，從而確定管道的內腐蝕程度。目前，非開挖管道的內腐蝕檢測技術主要包括超聲波檢測法、漏磁法、渦流檢測法、激光檢測法和電視測量法等。其中，國內外應用最廣泛的是超聲波檢測法和漏磁法。

    2.2 外腐蝕檢查技術

    外腐蝕檢測技術主要是通過檢測和分析管道外壁保護系統的損壞程度，從而判斷管道的腐蝕情況。目前現有的外覆蓋層檢測技術主要有6種，即Pearson檢測法、交流電流衰減法、直流電位梯度法（DCVG）、管中電流電壓法（也稱直流電流電壓法）、變頻-選頻法、密間隔電位法（CIPS），其原理和特點如表1所示 [6] 。

    3 埋地管道腐蝕防護

    3.1 內腐蝕防護措施

    3.1.1 添加緩蝕劑

    向管道內添加緩蝕劑是目前使用較為廣泛的一種防腐手段，咪唑啉類緩蝕劑是最為常用的緩蝕劑類型。當緩蝕劑投入管道后，它不僅可以增加腐蝕反應所需要的活化能，而且還可以在金屬表面形成保護膜，阻礙電荷的轉移，減緩腐蝕速率。 對中原油田集輸管道的加劑監測發現，加劑后，緩蝕率達75%以上，管線穿孔數量明顯降低，平均下降62%，取得了較好的防腐效果。

    3.1.2 內涂層防護

    在管道內采用內涂層技術可以有效的解決管道內腐蝕問題，工程上常采用環氧樹脂粉末涂層和聚乙烯粉末涂層。我國管道內涂層技術起步較晚，并且主要應用在輸氣管線上，原油及成品油管線使用較少。

    3.2 外腐蝕防護措施

    3.2.1 外防腐層保護

    外防腐層保護是在埋地管道外壁上覆蓋防腐絕緣層，使之與土壤隔離，是外腐蝕防護的第一道屏障。目前，常用的外防腐層如下：

    （1）煤焦油瓷器：這類防腐層具有抗植物根莖穿入能力強、防水及抗老化性能好、成本低、可有效抵御細菌及堿類腐蝕等優點，但其抗土壤應力及熱穩定性差，與陰極保護的相容性差，環境污染大。

    因此，常用于水位高、植物根莖多、微生物活動多的沼澤或灌木地區。

    （2）二層聚乙烯結構：該類防腐層電絕緣性能好，機械強度高，吸水率低，耐土壤應力好，但與金屬粘結力較差，在陽光下容易老化，適用于機械強度要求高、土壤應力破壞大的地區。

    （3）熔結環氧粉末：這類防腐層與金屬粘結力強，溫度適用范圍廣，耐土壤應力和耐陰極剝離性能好，但容易遭受沖擊破壞，耐水性能差，對涂裝過程要求嚴格，成本高。適合與大部分土壤環境，但不能用于石方段、地下水位高及土壤含水量較高處。

    （4）三層聚乙烯結構：該類防腐層兼有熔結環氧粉末和二層聚乙烯結構的優點，但制造成本高，涂敷工藝復雜。適用于環境復雜地區。

    3.2.2 陰極保護

    圖1 排流保護工作示意圖

    陰極保護是目前埋地管道最為常用的腐蝕防護方法，可分為犧牲陽極的陰極保護法和外加強制電流的陰極保護法。

    （1）犧牲陽極的陰極保護法：將電位更低、活性更強的金屬或合金接在埋地管道外壁上，由于電位低、活性強，電子從該極流出，形成電化學反應的陽極，而管道則作為陰極，接收電子，受到保護。

    但其保護距離較短，沿線需多處設置。常用的陽極材料有鎂合金、鋁合金、鋅合金等。

    （2）外加強制電流的陰極保護法：將外加直流電源的負極與金屬管道相連，正極與輔助陽極相連，在外加電流的作用下，管道與輔助陽極之間存在較大的電位差，管道作為陰極而受到保護。該方法的保護距離更長，操作更簡單，不受雜散電流強度的影響。實際中常采用石墨電極作為輔助陽極。

    3.2.3 排流保護

    對于已經產生的雜散電流，工程上常采用排流的方法來降低其危害。常用的排流方法有：直接排流法、極性排流法、強制排流法和接地排流法。直接排流法是用導線將管道與鐵軌直接相連，不借助其他輔助設備，只適合于順流情況，即管道對地電位高于鐵軌對地電位；極性排流法和強制排流法都是通過借助不同輔助設備（如二極管整流器，外加電源等）將管道與鐵軌相連，在逆流情況下仍可進行排流；而接地排流法則是將雜散電流直接引入地下，經大地后回流至鐵軌。其工作示意圖如圖1所示。此外，對于雜散電流還應該在源頭進行控制，減少泄漏。

    4 腐蝕防護與安全評價

    為了進一步提高埋地管道的運行安全，在分析了腐蝕原因和防腐措施的基礎上，我們應引進安全評價技術。根據埋地管道的腐蝕機理和腐蝕程度，對內腐蝕、外腐蝕以及防腐措施建立相應的評分標準，通過合理的打分判斷，確保埋地管道的安全運行。

     結論

    埋地管道的腐蝕問題時刻威脅著管道系統的安全，要將管道的腐蝕防護與安全評價技術相結合，建立相應的評判體系，從而實現埋地管道安全運行的最終目的。

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