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城市地下管道的腐蚀与防护

文档作者：李雯霞文档来源：酒泉职业技术学院		点击数：	更新时间： 2024年04月29日
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上一篇：输水管道工程水锤特点及防护

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135
城市地下管道承担负着燃气、电、热、水系统的运
送和排污等功能，是人们赖以生存和发展的主要基础设施。
随着城市化快速推进，作为城市基础设施的管线也在大幅
度增加，原有的管线日益老旧，功能逐渐减弱，其服役安
全性问题日益突出，管道泄漏事故频繁出现，影响了城市
的正常运转和安全。地下管道发生事故原因是复杂和多方
面的，其中管道腐蚀是重要原因之一。我国各城市针对管
道发生的泄漏事故进行统计分析，发现除21%的事故是
由于外单位施工不当或重载车辆行驶在人行道上所致外，
而79%的事故是由于管道及管件腐蚀所致。如果轻视服
役管道的安全防护或防护措施不当，腐蚀破坏的发生概率
将大大增加，泄漏事故将频繁出现，因此在城市基础设施
的各种管线使用中要注重对管道腐蚀原因的分析，加强管
道防护措施的改进。
1 地下管道腐蚀的原因
1.1 管道自身内部缺陷产生的腐蚀
工程施工单位在铺设管道中所选管材不当或者生产
单位管材加工质量差，在服役中管道出现腐蚀现象，对管
道的安全造成严重影响。主要是由于管材内部结构中可能
含有杂质或杂质含量超标、金属组织不均匀、晶粒粗大以
及管段存在残余应力和应力集中等大量缺陷，管道内部结
构的这些缺陷的存在，会引起钢管表面状态的差异，产生
微腐蚀电池引起管道被腐蚀。钢管表面条件效应产生的腐
蚀如图1 所示。
　　　　　　　
图1　由于自身缺陷造成的腐蚀
1.2 管道施工缺陷造成的腐蚀
管道在运输以及下沟埋设过程中由于施工人员操作
不当或施工工艺不合理等因素，会对管道造成机械损伤，
容易引起腐蚀，会对后期长久安全服役造成危害。而且地
下直埋管道一般需现场焊接组装，若管道焊接质量差也同
样会留下隐患，例如焊接表面有气泡、表面有夹渣以及未
焊透等现象，这些施工缺陷问题如若不引起注意，也将会
造成腐蚀，对后期检修工作带来不便；另外，由于城市各
管道的铺设随着城市建设的发展是分期分批进行，因此同
一条管线随着建设时期不同，新旧管材的链接会存在差异，
使管线存在着形式多样的腐蚀形式[1-4]。相同土壤环境下
不同管材间的电偶腐蚀就会发生在新管与旧管的连接处。
如图2 所示。
图2　新旧钢管连接，新钢管腐蚀
1.3 温度和压力对管道腐蚀
图3　凝结水管线上的温差原电
城市地下管道的腐蚀与防护
Corrosion　and　protection　of　city　underground　pipeline
李雯霞（酒泉职业技术学院，甘肃　酒泉　735000）
摘　要：城市地下管道周围土壤环境复杂，所输送的介质也多有腐蚀性，因而管道容易遭到腐蚀。一旦管道被腐蚀穿
孔即造成泄漏事故，不仅使输送中断，影响人们的正常生活次序，而且会污染环境甚至可能引起火灾造成危害。本文主要
分析了地下管道腐蚀的原因及防护方法。
关键词：埋地管道；腐蚀；防护
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
中图分类号：TU528　文献标识码：B 文章编号：1003-8965(2015)01-0135-02
经验交流
136
图4　金属的内应力不同而发生的电化学腐
冬季需供暖的地区，对于埋入式热力管道尤其是蒸
汽输送管道，由于所输送的介质温度较高，使管道表面温
度可达到约60℃，有时可能还会更高，两者存在着较大
的温差。同时这种表面温度使土壤的环境温度升高，就有
可能形成温差原电池的腐蚀。电流从阳极区流入土壤，并
经土壤进入阴极区，然后沿金属管流回到阳极。这样处于
阳极的管段就会被腐蚀，如图3 所示。另外由于管道表面
温度存在不同，将使管道产生温度应力，会与土壤发生摩
擦而产生应力，这种由于管道内应力的不同也会发生电化
学腐蚀。当钢管表面温度为60℃时所产生的温度应力将
接近于钢材( 指Q235) 的屈服极限，这将形成应力原电池
的腐蚀，如图4 所示。
1.4 土壤对管道造成的腐蚀
土壤是造成埋地钢质管道外腐蚀的重要因素之一，
它通过埋地钢质管道的表层形成各种腐蚀电池对管道进行
腐蚀，由土壤腐蚀引起的管道破坏事故时有发生。土壤腐
蚀与管道材质、土壤盐分、土壤含水量、土壤含气量、土
壤温度有关。除上述因素外，土壤电阻率、土壤氧化还原
电位、土壤酸度、土壤微生物、土壤有机质、杂散电流、
气候条件都会对金属在土壤中的腐蚀产生不同程度的影
响。
土壤中的水份有些与土壤结合在一起，有些紧紧粘
附在固体颗粒的周围，有些在微孔中流动。盐类溶解在这
些水份中时，土壤就成了电解质，随着土壤湿度的增加，
土壤的腐蚀性跟着提高，直到某一临界湿度为止。
土壤中的氧含量也会影响管道腐蚀的速度。由于土
壤腐蚀介质的差异，易形成宏腐蚀电池，含氧量较多的金
属管道区，金属先发生化学反应被氧化，价电位升高，成
为腐蚀原电池的阴极区，含氧量少的土壤接触金属管道则
成为阳极区而进一步到电化学腐蚀。
土壤电阻率对金属管道的腐蚀。土壤的导电性直接
受土壤粒度大小及水份含量和溶解盐类的影响。粒度大，
水份的渗透能力强，土壤不易保持水份，可溶解的盐类少，
土壤环境电阻率大，腐蚀速度小；粒度小，则渗透能力差，
土壤含水量就大，可溶解的盐类多而成为电解质溶液，电
阻率就小，腐蚀速度就快。
1.5 杂散电流对管道的腐蚀
杂散电流是在地下流动的防护系统设计之外的对金
属管道产生腐蚀破坏作用的电流。杂散电流腐蚀包括直流
杂散电流腐蚀和交流杂散电流腐蚀。直流杂散电流腐蚀原
理与电解腐蚀类似，其破坏区域比较集中，破坏速度比较
大，对管道造成的腐蚀作用比自然腐蚀严重得多；交流杂
散电流是管道附近高压电力线产生的二次感应交流电叠加
在管道腐蚀电化学电池上产生的腐蚀，其腐蚀量较小，但
集中腐蚀性强。对于埋地管道阴极保护体系，当直流杂散
电流的方向或其分量的方向与保护电流的方向相反时，杂
散电流的作用是有害的；当杂散电流的方向或其分量的方
向与保护电流的方向相同时，杂散电流的有害作用要小得
多。
1.6 细菌对管道的腐蚀
细菌腐蚀。也称微生物腐蚀。参与管道土壤腐蚀过
程的细菌通常有硫酸盐还原菌、氧化菌、铁细菌、硝酸盐
还原菌等。其中厌氧性硫酸盐还原菌最具代表性。当土壤
中含有硫酸盐时，在缺氧的情况下，一种厌氧性细菌—硫
酸盐还原菌(SRB) 就会繁殖起来，在它们的生活过程中需
要氢或某些还原物质，将硫酸盐还原成为硫化物，利用反
应的能量来繁殖。硫化物与钢管表面形成的氢膜相互作用，
消耗了氢膜而使更多的铁从钢管溶解下来。细菌本身并不
侵蚀钢管，但随着它们的生长繁殖，消耗了有机质，最终
构成管道严重腐蚀的化学环境而腐蚀管道。
1.7 氯盐类融雪剂对埋地管线的影响
我国西北城市每年冬季使用氯盐类融雪剂数千至上
万吨，主要撒在城市主干道上。撒盐过程中难免造成同一
地区不同部位盐的含量不同，从而易导致盐浓差电池腐蚀
的形成，如图5 所示。一些经常撒融雪剂的部位，表层土
的氯盐含量可达到7%，而含盐量高于0.5%，已属于“盐
渍土”，具有高腐蚀性。一座城市如每年铺撒上千、上万
吨的氯盐，除了破坏路、桥等表面基础设施外，最终流渗
到地下，使得埋地管道遭到腐蚀破坏。
图5 土壤盐浓差电池引起管道腐蚀
1.8 电化学腐蚀
管道内部存在积污，会产生不同程度的电解过程。
如沉积物是阳极，管壁是阴极，虽然电解过程很弱，但对
管壁的腐蚀也是很严重的。在实际工程里，如果电化学腐
蚀与机械摩擦交错进行，则腐蚀程度将更加严重。如管道
弯头与管子相连接时，形成一个凹坑，凹坑内会造成流体
中积沙或其它积污的停滞，从而形成电解过程，造成管道
内弯头腐蚀。
1.9 化学腐蚀　
（下转第138页）
经验交流
138
土木制图特有的实践科目着力评价预设的授课目的、
学期末这一时段的考量方式、实践依托的总流程、授课得
来的真实成效。这就注重了特有的流程评价，又有序整合
起了授课结果。CIPP 明辨了教学的本源目标强化平日以
内的过程管控，及时发觉授课流程潜藏着的弊病、同学认
知暴露出来的漏洞。对拟定出来的完整流程经由宏观的考
量，明辨总体态势下的实践程度。这样做为后续时段的认
知及操作，供应了明晰的指引。
真正去评价时，CIPP 关涉的内涵偏多，为此区域以
内的地方院校，要明辨建筑业既有的进展状态、同学表征
出来的制图素养、地域以内的师资状态、基地建构的阶段
特性。对拟定出来的授课流程予以必要的更替。CIPP 架
构之下的侧重点应被设定成本源的实践目标、全程态势下
的过程管控、实践得来的真正结果。如上的评价指标能提
升体系原有的可行特性、可操作这样的特性。
4 应被注重的事宜
土木工程细分出来的制图分支，应当让同学明辨绘
图的方式。CIPP 特有的考量指标，就涵盖了手动制备出
来的土木模型。模型制备的实质是经由二维架构之下的平
面图，来表征三维特性的真实物体。最近几年，三维建模
关涉的技术被延展，多媒体协同之下的授课方式，替换掉
了传统范畴内的课件制备。然而，若要得到最优层级的评
判结果，还应当凸显出实物模型的侧重价值。平日之内的
授课中，教师经由预备好的模型展示让同学接触这一实体
事物。同学经由细化的观察，能辨识模型表征的内涵。
5 结　语
CIPP 特有的评判方式凸显了开放的特性，创设了过
程评判这样的新途径。它有序衔接起了评判流程及平日以
内的授课，强调反馈得来的改进建议。土木工程框架以内
的制图授课，应当变更旧有的结果导向，接纳过程评判这
一新颖思路。CIPP 评判的最优模式助推了实践技能的层
级提升，培育出应用特性的制图人才。识图读图特有的技
能、微机协同下的绘图技能，都能经由这样的评判流程，
渐渐予以提升。
参考文献
[1] 唐小翠. 基于CIPP 评价模式的土木工程制图课程
实践教学评价体系研究　[J]. 佳木斯教育学院学报，2014（05）
[2] 杨芳.CIPP 评价模式在高校工商管理类专业实践
教学课程评价中的应用研究　[J]. 当代教育论坛（管理研究），
2011（07）.
化学腐蚀是指金属表面与非电介质直接发生纯化学
作用而引起的破坏。其特点为在一定条件下，非电解质中
的氧化剂与金属表面的原子相互作用而形成腐蚀产物，腐
蚀过程中电子在金属与氧化剂之间直接传递，没有电流产
生。通常金属在常温和干燥的空气里并不腐蚀，但在高温
下就容易被氧化，生成一层氧化膜（由FeO、Fe 2 O 3
、Fe 3 O 4 组成），同时还会发生脱碳现象。
2 地下管道的防护措施
管道腐蚀破坏的原因和形式是多种多样的，影响腐
蚀的因素非常复杂，因而控制和防止腐蚀的方法很多，但
每一种方法都有特定的条件和范围。防腐的措施主要包括
以下几个方面。
2.1 合理的选材，改善材质
根据不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金，或
在金属中添加合金元素，提高其耐蚀性，可以防止或减缓
金属的腐蚀。例如在钢中加入镍制成不锈钢可以增强防腐
蚀能力。
2.2 管道表面做涂层保护
涂层保护是在金属表面覆以防腐绝缘层，是管道防
腐最基本的也是必须采取的措施。管道涂上防腐材料后，
经过固化而形成油漆膜，能够牢固结合在金属表面上，使
金属表面同外界严密隔绝，阻止金属与外界物质进行化学
反应或电化学反应，从而防止了金属腐蚀。
2.3 控制和改善管道周围环境因素
改善环境对减少和防止金属腐蚀有重要作用，例如
减少腐蚀介质的浓度，除去介质中的氧，控制环境温度、
湿度等都可以减少和防止金属腐蚀。也可以采用在腐蚀介
质中添加能降低腐蚀速率的物质( 缓蚀剂) 来减少和防止
金属腐蚀。
2.4 电化学保护法
电化学保护法包括阳极保护和阴极保护。阳极保护
是使被保护金属处于稳定的钝性状态的一种防护方法，埋
地管道基本不采用此方法。阴极保护法是根据电化学原理
使被保护金属构件成为腐蚀电池中的阴极，从而防止或减
轻金属腐蚀的一种有效方法，主要有以下三种：牺牲阳极
保护、外加电流以及电流排流保护。
参考文献
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众科技，2005，(4)：82-84.
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施. 储运技术，2005，14(4)：37-39.
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（上接第136 页）

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