天然气长输管道的腐蚀与防护措施--毕业论文

天然气长输管道的腐蚀与防护措施--毕业论文内容摘要：

, 在不同的土壤中氧的渗透率会有很大差别。 在土壤中除具有可能生成 的多相组织不均性有关的腐蚀微电池外 , 还会因土壤介质的宏观差别而造成宏腐蚀电池 [2]。 宏腐蚀电池的种类有 : (1) 长距离输油管道穿越不同土壤形成的宏腐蚀电池。 (2) 管体不同材料差异埋在土壤中产生的宏腐蚀电池。 (3) 由于管道埋深不同 , 上、下部土壤的密实性 , 含氧等差别造成管道上下部电极电位不同形成宏腐蚀电池。 土壤腐蚀的影响因素 (1) 土壤性质 ： 土壤的固体颗粒含有砂子，灰，泥渣和植物腐烂后形成的腐殖土，土壤有各种不同的形状：粒状，块状，和片状，事实上，多数土壤是无机的和有机的胶质混 合颗粒的集合，在这个集合体中还具有许多弯弯曲曲的微孔（毛细管），土壤中的水分和空气可以通过这些微孔到达土壤的深处，并且土壤还具有生物学的活性。 土壤的 孔隙度、含水量、 含氧量、 电阻率、 pH 值以及含盐量 、所含微生物 等对土壤的腐蚀性有极大影响。 (a) 孔隙度的影响： 土壤的孔隙有利于氧气的渗入和水分保存 , 孔隙度越大管道腐蚀越严重。 (b) 土壤中含水量的影响： 土壤中的水分有些与土壤的组分结合在一起，有些紧紧粘附在固体颗粒的周围，有些可以在微孔中流动，盐类溶解在这些水中，土壤就成了电解质，土壤的导电性与土壤的干湿 程度及含盐量有关，土壤愈干燥，含盐量愈少，其电阻就愈大，土壤愈潮湿，含盐量愈多，电阻就愈小，干燥和少盐 的土壤电阻率往天然气长输管道的腐蚀与防护措施 6 往高于 10000 欧姆 厘米，而潮湿含盐的土壤，电阻率能低于 500 欧姆 厘米，土壤的腐蚀往往与电阻率有密切的关系。 (c) 土壤中的氧： 土壤中的氧气，有一些溶解在水中，有些存在于土壤的毛细管和缝隙内，两者对金属在土壤中的腐蚀都有影响， 土壤中的氧含量与土壤的湿度和结构都有密切的关系，在干燥的砂土中，因为氧比较容易通过，所以氧含量较多，在潮湿的砂土中，因为氧较难通过，氧量较少，而在潮湿密实的粘土中， 因为氧通过非常困难，所以氧量最少，湿度不同和结构不同的土壤中，氧量相差可达几万倍，这种充气不均匀，正是造成氧浓差电池腐蚀的原因。 (d)电阻率的影响： 土壤电阻率与土壤的含水量、含盐量、孔隙度等很多因素有关 , 土壤电阻率越小腐蚀速率越高。 (e) pH 值的影响： 大多数土壤是中性的， pH 值在 67，有的土壤是碱性的，如碱性的砂质粘土和盐碱土， PH 值在 ，也有一些土壤是酸性的，如腐植土和沼泽土， pH 值在 36。 我国大部分土壤属中性 , pH 值在 6～ 8 之间 , 随着 pH 值的降低腐蚀速率增加 [3]。 (f) 含盐量的影响。 一般土壤中的含盐量为 %～ % , 土壤中含盐量越大电导率也越大 , 从而提高土壤的腐蚀性。 当土壤中含 CaCO3 时 , 其腐蚀速率随CaCO3 含量的增加而降低。 (g)土壤中的微生物；微生物对金属的腐蚀也有很大的影响，其中最重要的是厌氧的硫酸盐还原菌，硫杆菌和铁杆菌（好氧的细菌）。 (2) 杂散电流的影响： 电车、电气化铁路、以接地为回路的输配电系统、电解装置等 , 在其规定的电路中流动的电流 , 其中一部分自回路中流出 , 流入大地、水等环境中 , 形成了杂散电流。 当环境中存在 埋地管线或金属构筑物时 , 杂散电流的一部分又可能流入、流出埋地管线或金属构筑物 , 产生干扰腐蚀。 根据腐蚀干扰源的不同 , 可分为直流干扰和交流干扰。 杂散电流腐蚀程度 , 要比一般的土壤腐蚀剧烈得多。 (3) 温度的影响： 温度对腐蚀速度有很大影响 , 一般来讲 , 温度每升高 20℃ , 腐蚀速度加快一倍。 天然气长输管道的腐蚀与防护措施 7 土壤腐蚀常见的几种形式 (1)由于充气不均匀引起的腐蚀 当管道埋设通过结构不同和潮湿程度不同的土壤时（如通过砂土时），由于充气不均形成氧浓差电池的腐蚀，处在砂土中的金属部分，由于氧容易渗入，电位高，成为 阴极，而处在粘土中的金属部分，由于缺氧，成为阳极，它们之间构成氧浓差电池，而使粘土中的金属部分遭到腐蚀，同样，埋在地下的管道（特别是水平埋放直径较大的管子），由于各处深度不同，也会构成氧浓差电池，埋得较深的地方（如在管子的下部），由于氧到达困难，便成为阳极区，腐蚀就往往是发生在这个区域。 必须注意的是：如果仅仅是微电池作用引起的腐蚀其结论则与上述情况完全相反，在粘土中，由于氧进入较为困难，氧去极化过程较难，所以腐蚀也就较慢，而在土壤中，氧容易渗入，氧去极化过程容易，所以腐蚀就较快。 (2)由杂散电流引起的腐蚀 杂散电流是一种漏电现象，在土壤的腐蚀中，防止它引起的腐蚀有很大的实际意义，杂散电流是由直流电源（如电气火车，有轨电车，电焊机，点解槽，电化学保护等）设备漏失出来的电流，一些地下设备，地下管道，电缆和混凝土的钢筋等都容易因这种杂散电流引起腐蚀，直流电往往从路轨漏到地下，进入地下管道某处，再从管道的另一处流出而回到路轨，杂散电流从管道流出的地方，成为腐蚀电池的阳极区，腐蚀破坏就发生在这个地方，如下图所示，金属的损失量与流过的杂散电流的电量成正比，符合法拉第定律，经计算：一安培电流流过一年就相当于约九公斤的铁发 生电化学腐蚀而被溶解掉了，可见杂散电流引起的腐蚀也是相当严重的。 (3)由于微生物引起的腐蚀 对于腐蚀有作用的细菌不多，其中最重要的是硫杆菌和硫酸盐还原菌（厌氧菌）。 硫杆菌有排硫杆菌和氧化硫杆菌两种，这种细菌最适宜存在的温度为 2530 度，当温度高到 55 度以上时，就无法生存，在地下管道附近，由于污物发酵结果产生硫代硫酸盐，排硫杆菌就在其上大量繁殖，产生元素硫，紧接着，氧化硫杆菌将元素硫氧化成硫酸，造成对金属的严重腐蚀。 （ 2） 硫酸盐还原菌（厌氧菌） 如果土壤中非常缺氧，而且又不存在氧浓差电池及杂散电流等腐蚀 大电池时，腐蚀过程是很难进行的，天然气长输管道的腐蚀与防护措施 8 但是，对于含有硫酸盐的土壤，如果有硫酸盐还原菌存在，腐蚀不但能顺利进行，而且更加严重，主要是由于生物的催化作用，使腐蚀过程的阴极去极化反应得以进行，从而大大加速了腐蚀。 细菌腐蚀并非它本身对金属的侵蚀作用，而是细菌生命活动的结构间接地对金属腐蚀的电化学过程产生影响，主要以下述四种发生影响腐蚀过程：新城代谢产物的腐蚀作用细菌能产生某些具有腐蚀性的代谢产物，如硫酸，有机酸和硫化物等；生命活动影响电极反应的动力学过程；改变金属所处环境的状况；破坏金属表面有保护性的非金属覆盖层或缓蚀 剂的稳定性。 大气腐蚀 由大气中的水、氧、酸性污染物等物质的作用而引起的腐蚀 , 称为大气腐蚀。 钢铁在大气自然环境中生锈 , 就是一种最常见的大气腐蚀现象。 通常所说的大气腐蚀 , 就是指金属材料在常温下潮湿空气中的腐蚀。 大气腐蚀特征 一般地讲 , 钢材在大气条件下 , 遭受大气腐蚀有三种类型。 (1)干燥的大气腐蚀。 此时大气中基本没有水汽 , 普通金属在室温下产生不可见的氧化膜 , 钢铁的表面将保持着光泽。 (2)潮湿的大气腐蚀。 是指金属在肉眼看不见的薄膜层下所发生的腐蚀。 大气条件下钢材的腐蚀实 质上是水膜下的电化学腐蚀。 此时大气中存在着水汽 , 当水汽浓度超过临界湿度 (铁的临界湿度约为 65% , 某些镍的腐蚀产物临界湿度约为 85% , 而铜的腐。