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1、绍兴高压天然气管线工程沿线土壤腐蚀调查、腐蚀性评价报告目录、前言1. 管道为什么会发生腐蚀?2. 地下管道存在两类腐蚀电池3. 土壤介质腐蚀特点及评价方法4. 现场勘测和实验室分析内容5. 土壤勘测的必要性二、勘察依据、测试仪器三、土壤腐蚀性判断指标四、线路的概况和走向五、测试结果及分析六、阴极保护设计方案及说明一、前言：1. 管道为什么会发生腐蚀?土壤对管道的腐蚀属于电化学腐蚀范畴，其腐蚀原因，是土壤中固相、液相和气相三者对金属管道共同作用的结果。造成金属离子脱离晶格跑到土壤中，金属中离子和电子分家，离子进入土壤，管道遭受腐蚀。留在管道上的电子从电位负的阳极沿管道导体跑到电位正的阴极，土壤中
2、空气和盐溶液使土壤具有离子导电性成为电解质。土壤中的氧分子在阴极上得到电子还原成氢氧根离子，于是阳极过程、阴极过程和电流在管道上流动就不断进行，腐蚀也就不断进行。阳极过程: 金属成为金属离子并释放出电子，如铁Fe+ n H2OFe2+.nH2O +2e 在中性和碱性土壤中，铁离子和氢氧根离子进一步生成氢氧化亚铁Fe2+ +2OH-Fe(OH)2 氢氧化亚铁在氧和水的作用下生成氢氧化铁 2Fe(OH)2 +1/2 O2 +H2O2Fe(OH)3氢氧化铁溶解度很小，比较疏松，覆盖在钢铁表面保护性差。由于紧靠着电极的腐蚀，氢氧化铁和土粒粘在一起，形成一层紧密层，呈棕黄色锈层。 阴极过程: 土壤中氧、
3、水与电子结合生成氢氧根离子O2 + 2H2O + 4e4OH-揭开管道腐蚀的秘密就是金属离子和电子分家，也就是活泼金属产生的电子不断被氧消耗，造成串联过程不断进行，金属腐蚀不断发生。腐蚀速度取决于电子消耗速度，腐蚀速度大小用电流密度大小来衡量。2. 地下管道存在两类腐蚀电池腐蚀分宏电池和微电池二类，腐蚀形式分均匀腐蚀和局部腐蚀，以局部腐蚀危害性最大，埋地管道多以局部腐蚀为主。地下管线腐蚀形态:金属管线在土壤中的腐蚀过程主要是电化学溶解过程,由于形成腐蚀电池而导致地下管线的锈蚀穿孔。按腐蚀电池阳极区和阴极区间距大小,可将管线腐蚀形态分成微电池腐蚀和宏电池腐蚀两大类。1. 微电池腐蚀当管线腐蚀是由
4、相距仅为数mm甚至数um的阳极和阴极所组成的微电池作用而引起时,称做微电池腐蚀,其外形特征十分均匀,故叫做均匀腐蚀。由于微阳极和微阴极相距非常近,所以微电池的腐蚀速度不依赖于土壤电阻率,仅决定于微阳极和微阴极的电极过程。微电池腐蚀对地下管线的危害性较小。2. 宏电池腐蚀当管线腐蚀是由相距数厘米,甚至数米的阳极区和阴极区所构成的宏电池作用而引起时,常称宏电池腐蚀或局部腐蚀。由于阳极区和阴极区相距较远,土壤介质的电阻在腐蚀电池回路总电阻中占有相当大的比重,因此宏电池的腐蚀速度不仅与阳极和阴极的电极过程有关,还与土壤电阻率密切相关,土壤电阻率大,就能降低宏电池的腐蚀速率。在埋地管道的表面上出现的斑块
5、状,孔穴状,沟槽状腐蚀即是宏电池腐蚀所致,其危害性特别大。按宏电池腐蚀的起因,可分成下列5种:1)通气差异电池腐蚀 管线金属表面与通气状况不同的土壤相接触而引起的腐蚀就是通气差异电池作用的结果。这时,与通气差的土壤(如粘土)相接触的金属表面上的电位较负,构成阳极区而遭受腐蚀,反之,与通气良的土壤(如砂土)相接触的电位较正的管线表面构成阴极区而免遭腐蚀。在土壤中,通气状况的差异是普遍存在的,如在水旱田交界处,江河池塘岸边,地下水位上下,砂粘相间的土层中等。金属管线埋设在这些位置上,就会形成气差电池,致使位于为水饱和的或通气性差的土壤中的管线表面产生严重腐蚀。2)盐分差异电池腐蚀 在盐渍土地区,由
6、于水盐运行的特点,盐分在土壤剖面中的分布差异明显,水平方向上,由于地形起伏,使盐斑呈插花状分布。当管线埋入含盐土壤中,其表面将与含盐量不同的土壤接触,往往可以形成盐分差异电池,在盐渍土和重污染地区,金属管道埋下不到二、三 年就锈蚀穿孔,往往与盐差电池的腐蚀作用有关。3)金属差异电池腐蚀(电偶腐蚀) 当地下管线上具有不同金属连接体,由于金属本性不同,使金属-土壤界面电位互不相同,形成金属差异电池,低电位金属就成为腐蚀电池的阳极而遭到加速腐蚀,高电位金属构成阴极而得到保护。这种电偶腐蚀的影响距离取决于介质的导电性,腐蚀常呈现局部腐蚀特征。4)杂散电流腐蚀 大地是个巨大的导体,当土壤中由于种种原因如
7、电气铁轨、直流电接地、电焊机、电镀、电解、埋地电缆、外加电流阴极保护等而产生的杂散直流电流通过地下管线时,在电流从管线流出处就会产生腐蚀.它不是原电池作用的结果,而是属于电解腐蚀范畴.它具有局部腐蚀特征,腐蚀速度比自然腐蚀快数十倍上百倍.5)交流电腐蚀 在交流变电站、地下电缆、高压铁塔附近处于交流电干扰环境中的埋地管线,由于防腐层漏敷点和缺陷处的存在,必然有交流干扰电流进入大地,造成管线交流电腐蚀。综上所述,埋地管道在土壤中主要遭受电化学腐蚀,该腐蚀分为阳极过程、阴极过程、电流流动三过程相互独立又彼此联系，其中个过程受阻，另二个过程也受阻，腐蚀电池就会仃止和减慢。防护措施就从抑制其一入手。如覆
8、盖层为增大回路电阻减少电流流动而设;阴极保护就是消除阴阳极电位差，从根本上仃止阴、阳极过程的进行。覆盖层是治表，阴极保护治本，一旦覆盖层破损，形成小阳极和大阴极不利面积比,露铁部分(小阳极)会加速局部腐蚀。阴极保护使小阳极也变成阴极,仃止腐蚀。因此覆盖层与阴极保护相结合是表本兼治的防护方法，经济而有效。总之,金属管道在土壤中的腐蚀，一般分自然腐蚀和电解腐蚀两类。自然腐蚀主要有微电池腐蚀、电偶腐蚀、浓差电池腐蚀、温差电池腐蚀、微生物腐蚀和应力腐蚀等多种腐蚀形式；电解腐蚀有直流杂散电流腐蚀和交流杂散电流腐蚀。造成金属腐蚀的原因，除内因材料本身以外，外因土壤环境作为腐蚀介质，值得我们深入加以研究。3
9、. 土壤介质腐蚀特点及评价方法土壤是由固相、气相和液相三相构成的非均质的、多相的、多孔体系。土壤中存在上述提到的局部腐蚀的原因,所以管道在土壤中腐蚀特点以局部腐蚀为主,如点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、焊缝腐蚀等,因此评价腐蚀速度不能用均匀失重法来衡量而要用衡量局部腐蚀的指标来表达,如单位面积点蚀数量、点蚀深度,机械强度降低等指标来说明。由于土壤环境影响因素多，相互关系复杂，其影响因素多，对土壤腐蚀性评价、分类和预测的基础上，采用多因子进行土壤腐蚀性的研究方法已被人们广泛接受，用综合评价法来判评土壤腐蚀性的轻重等级。 经典的评价方法有失重法和最大孔蚀深度法，方法虽然直观，但需埋片较长时间才能得到结果
10、，应用中不方便。土壤环境中的金属构筑物的腐蚀属于电化学腐蚀，影响腐蚀原电池，影响土壤中金属电极电位，土壤导电性的各种土壤的理化性质，都有可能直接或间接影响土壤的腐蚀性。我们先从单项指标与土壤腐蚀性的关系入手，再将这些参数进行叠加处理，力求得到一个综合的评价指标，代表性的有美国ANSI和德国DIN标准。土壤腐蚀性调研分三部分：1） 土壤物理性质分析：主要包括土壤含水量、容重、总孔隙度、空气容重测定、土壤的颗粒分析。2） 土壤化学性质分析：土壤酸碱度、可溶性盐总量及碳酸根、硫酸根、氯根、硝酸根等阴离子及钙、镁、钠、钾等阳离子的测定以及各种细菌、微生物数量的测定。3） 土壤电化学性质测定：主要包括土
11、壤电阻率、金属腐蚀电位、土壤电位梯度及土壤氧化还原电位的测定。 下面现场测试内容是土壤腐蚀的几个重要的影响因素。土壤环境腐蚀检测一般采用理化性能分析法即定点取样和某些参数原位测量方法，得到各单项测试结果。按照SY/T0087-95钢质管道及储罐腐蚀与防护调查方法标准,对土壤各单项指标分别进行评价，从腐蚀性评价指数，表明管道沿线土壤腐蚀性等级。4. 现场勘测和实验室分析内容 土壤腐蚀性调查的目的是了解管道埋地腐蚀的环境，管道在那段腐蚀最为严重，那段腐蚀较轻，从而确定重点保护区段，从土壤电阻率大小确定牺牲阳极应该选用的材料(镁或锌阳极)、数量及布置方案，确定最佳保护电位和估计最小保护电流密度，辅助
12、阳极的规格和用量，电源的功率即输出电流、电压的大小，有关设计所需的原始资料要从土壤腐蚀调研中得到，同时这些资料也为正确进行阴极保护设计提供可靠依据。使设计达到最佳保护效果又要达到经济的合理性。 现场测试内容： 1、土壤类型、地表状况和气候条件； 2、土壤含盐量和含水量； 3、土壤电阻率; 4、土壤微生物指标一氧化还原电位； 5、管道腐蚀电位； 6、土壤PH值测定； 7、杂散电流影响；8、管道防腐层绝缘电阻。研究方法:土壤现场勘测:1. 通过表观分析,即肉眼观察、指触感觉和比较的方法鉴别土壤质地和松紧度,确定土壤类型,记录地表状况;2. 在勘测范围内遇有现役埋地管线,测量它相对于饱和Cu/CuS
13、O4参比电极的电位,即管地电位;3. 直接测量钢铁试片或巳埋于土壤中的管道相对于饱和Cu/CuSO4参比电极的电位,即金属腐蚀电位;4. 在现场土壤中用铂电极测定相对饱和甘汞电极的电位差E实测,·换算成相对标准氢电极的Eh土壤=E实测+ESCE最后校正为相对PH=7时氧化还原电位Eh7=Eh土壤+60(PH实测-7)5. 采用土壤-土壤测定法(即S-S法),测量定距离的两支饱和Cu/CuSO4参比电极之间的电位差,可获土壤电位梯度mV/m。在每一点处测量平行和垂直两个方向的分布值。由此可得地电位分布图,并据此判断杂散电流危害程度。实验室分析:在现场勘测时从探坑中用土壤刀提取土壤样品,
14、置于密闭容器(或塑料袋)中,在实验室中通过各种分析测试方法,可测定土壤含水量、PH值、总含盐量、各种酸根离子浓度,如氯离子、硫酸根离子、碳酸根离子、硫化物和硫酸盐还原菌含量等参数。1. 采用烘干法,以烘干前后的土壤重量,计算以烘干土为基数的水分百分数,即土壤含水量W;2. 在20g风干土/20mL蒸馏水制成的土壤悬液中直接用PH计测定PH值;3. 以水土比5:1制取清亮浸出液,取一定量待测液烘干至恒重,再用H2O2除去有机物质可得”可溶性盐总量”,即总含盐量。4. 对土壤浸出液用指示剂中和法(酚酞指示剂或标准酸)滴定可得碳酸根离子浓度;5. 对土壤浸出液用BaSO4重量法或EDTA间接滴定,可
15、测得硫酸根离子浓度;6. 对土壤浸出液用K2CrO4为指示剂的硝酸银直接滴定法,可测得氯离子浓度;7. 在新鲜土样中滴定3N盐酸数滴,用醋酸铅试纸可判断有无硫化物存在及含量程度;8. 制备不同浓度的高稀释度新鲜土样悬浮液,于300C培养710天,可按最大可能菌量计数表查出指数,以计算硫酸盐还原菌含量。 5. 土壤勘测的必要性土壤腐蚀性的实验及监测工作主要是为选材及阴极保护工程服务的。阴极保护参数的确定取决于土壤腐蚀性及管道防腐层质量的定量测定，由管道绝缘层的面电阻及土壤电阻率,选取最小保护电流密度，根据被保护管道面积，确定所需保护电流量。选用整流器或其他电源的功率，即输出电流、电压大小，辅助阳
16、极的规格和数量指强制电流法；按照土壤电阻率决定阳极的材料,按甲方设计年限要求，选定阳极规格尺寸，得到阳极的重量和支数。指牺牲阳极法。从土壤腐蚀调研，帮助设计者考虑最佳阳极布置方案，以达到保护电位的均匀分布，特别是对腐蚀的热点，穿跨越难点，格外加以注意，在套管内、压块下的管线必须安放阳极,至于用块状阳极还是带状阳极取决土壤腐蚀性及保护寿命,做到既要得到最佳保护效果，又要注意经济的合理性。二、勘察依据、测试仪器SYJ0007-97钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范SY/T0087-95钢质管道及储罐腐蚀与防护调查方法标准SY/T23-86埋地钢质管道阴极保护参数测试方法测试仪器主要有: ZC-8接
17、地电阻测量仪, DT3900数字万用表, PH计, 多支Cu/CuSO4参比电极, 铂电极等三、土壤腐蚀性判断指标: 1、管道沿线地质、地貌和气候条件：管道沿线土壤质地、松紧度和透气性直接相关，一般金属在含氧较少，水分较多的紧实粘土中电位较低是阳极遭受腐蚀；而通气较好的部分是阴极免遭损害，土壤的不均匀性，是构成长管线腐蚀的主要原因。同样，土壤剖面中，由于土壤含盐含水量和松紧度（含气量）差异较大，致使金属电极电位有较大差值，使金属构筑物埋设深度不同,电位不同,管道埋深处是阳极遭受腐蚀易穿孔。气候条件：影响土壤温度和含水量的变化，它对土壤电阻率又有直接影响。温度升高，每相差100C电极电位可改变几
18、十毫伏，土壤腐蚀的速度一般将随着温度的升高，呈现指数函数式的增加。2、 土壤含水量及含盐量：土壤液相分为地表水和地下水两部分，地表水常拌有气相，通常土壤随含水量的增加，腐蚀性增大。但如土壤完全被水饱和，因氧的扩散受到抑制，从而使腐蚀性减弱。土壤中水分状况的变化如交替干和湿、膨胀和收缩、分散和团聚，土壤水分状态在剖面还经常变化，导致地下水含盐浓度的再分配，促进氧浓差电池、盐浓差电池形成。土壤水分状况对金属腐蚀的影响是多途径的。是决定金属土壤腐蚀行为的重要因素，影响也是十分复杂的，水使土壤成为电解质，为腐蚀电池提供条件，影响土壤理化性质，影响金属在土壤中的腐蚀行为。 土壤是岩石和矿物等物质发育而成
19、，因此，土壤中有多种离子和盐类。土壤中可溶性盐和组成明显影响土壤导电性。一般情况下，可溶性盐增加，离子导电性增加，腐蚀电池的腐蚀性增大,可溶性盐在土壤中的分散和积聚，导致盐浓差电池的产生，其中氯化物和硫酸盐会破坏金属表面的保护膜。硫酸盐的存在，还会加速硫酸盐还原菌的活动而引起金属更严重的腐蚀。由于人类的活动，各种盐份的排放，对土壤河流的污染，其危害程度更为复杂和严重，要结合具体环境加以分析。土壤中的盐分对土壤介质导电过程起作用外还参于电化学作用，土壤含盐量一般在801500×10-6（重量比），阳离子钾、钠、钙、镁，阴离子碳酸根、氯根、硫酸根，含盐量大，土壤电阻率降低，腐蚀速度加大，
20、氯根对腐蚀有促进作用，如在海边、盐场土壤腐蚀性加大，碱土钙、镁离子在非酸性土壤中形成难溶氧化扬和碳酸盐，金属表面形成保护层使腐蚀减慢，其中富含钙、镁石灰质土壤就是典型例子。 采用理化性能分析法即定点取样，分析土壤的含水量及土壤中水的含盐量，得出腐蚀性强弱，为分析土壤电阻率高低得到理论根据。土壤含水量的变化将引起土壤的其他一些因素发生改变，用含水量评价土壤腐蚀对同类土壤参考意义较大，表一适用于粘土类土壤。表一 土壤含水量与土壤的腐蚀性土壤含水量特征含水量%腐蚀速率的特点没有水分0没有含水量增加到临界值10-12腐蚀速率增到最大值保持临界值的含水量12-25保持最大腐蚀速率发生连续的水层25-40
21、腐蚀速率降低水层厚度继续增加>40较低恒定的腐蚀速率表二 土壤含盐量与土壤腐蚀性腐蚀等级特高高较高中等低土壤含盐量%>0.750.750.10.10.050.05-0.01<0.013、土壤电阻率: 土壤电阻率是土壤导电性指标，土壤腐蚀性和土壤电阻率呈反相关系。土壤电阻率和土壤的质地，松紧程度，有机质含量，土壤温度，含水量含盐量等有密切关系。它反映了土壤理化性质的综合指标，电阻率越小，土壤含电解质越多，土壤腐蚀性越强。土壤电阻率为腐蚀环境的重要参数,是综合衡量土壤腐蚀程度的主要指标，但不完全是主导性因素，因为实际也能找到土壤电阻率与腐蚀性之间没有对应关系的情况，如酸性土壤电阻
22、率偏高但土壤腐蚀性很强。土壤质地是影响电阻率的另一个重要因素，土壤质地也称机械组成，即由砂粒、粉粒、粘粒组成，土壤的矿物颗粒大小，及有机质组合的比例含粘粒比例高的土壤，电阻率低，如、粘土、沼泽土、腐植土、淤泥土、泥炭土等,土壤电阻率在几.m或十几.m范围,而含砂粒比较大，比例又高的土壤，电阻率高。如砂土、页岩、石灰质等,土壤电阻率在几十.m或几百.m如果在测量时发现土壤电阻率测量的分布值中突然下降的地段，表明管线在这个部位腐蚀加重，需要采取加强保护措施。工程中常用测量土壤电阻率来判断土壤腐蚀性级别,也可用电阻率评价土壤的均匀性，以相邻土壤电阻率的差值为依据，判断在水平或垂直方向，土壤腐蚀性强弱
23、等级。土壤电阻率是综合性指标,且与阳极输出电流及选用何种阳极材料有直接关系。根据土壤电阻率划分土壤腐蚀性，各国都有各自标准，表三按中国的划分标准。土壤温度对电阻率的影响也是明显的，温度每相差10C，土壤电阻率约变化2%，所以电阻率随季节变化很大，在冬季电阻率变大，这可能与冬天土壤中的水分冻结有关。土壤电阻率的变化范围很大，从小于1W.M到高达几百甚至上千W.M。由于土壤温度对电阻率有较大影响，因此要进行较正，可采用下式校正： P15=P1+a(T-15)式中: R15-土壤温度为150C时的电阻率a-温度系数 (一般为2%)T-测量时的土壤温度 (0.5M土深)表三 土壤腐蚀性与土壤电阻率分级
24、标准土壤电阻率R (W.m)<510-2020-100>100腐蚀等级极强强一般弱钢平均腐蚀速度mm/a>10.2-1.00.05-0.2<0.05*用ZC-8接地电阻测试仪进行，交流四极法测定；从表三中可看出：土壤电阻率小于10.m具有强腐蚀性，大于100.m几乎不具有腐蚀性，土壤电阻率在大于5小于.m之间，必须与相邻地段进行比较，相对低值具有腐蚀性。4、土壤氧化还原电位 氧化还原电位作为微生物腐蚀的一个指标，它反映土壤通气状况，水分、有机质、含盐等，一般认为200mv(SHE)以下的厌氧条件下腐蚀激烈，易受到硫酸盐还原菌的作用，故在低的氧化还原电位下，要注意厌氧微生
25、物导致金属的微生物腐蚀。如厌氧性硫酸盐还原菌大多生长在潮湿并含硫酸盐土壤中，有机物、无机物和缺氧环境,土壤温度25300C有利于它的繁殖,它的生存活动加速管道腐蚀。 土壤中氧化还原电位（h7）可视作为土壤微生物腐蚀的指标。 表四 土壤腐蚀性和氧化还原电位土壤腐蚀性严重中等轻微无氧化还原电位mv(SHE)<100100-200200-400>400 *现场土壤测量用铂电极接电压表正端，饱和甘汞电极接负端测电位差，同时记录所测环境的土壤温度及PH值，再换算相对标准氢电极的电极电位。 Eh7=E测+E甘汞+59(PH测-7) 250C E甘汞=244mv 5、腐蚀电位测量： 根据腐蚀电化
26、学理论，钢管在含有电解质的土壤环境中应呈现一定管地电位值,在不同环境条件下有不同电位值,从管地电位测量可结合具体环境调查,可进一步确定土壤对管道的腐蚀程度。 根据电测结果可以判断地下金属管道通过该地区土壤腐蚀性，了解不同土壤环境对管道的腐蚀情况，它是预测土壤腐蚀性强弱的指标之一。通常腐蚀电位越负，意味铁离子溶解下来的多,此处管道腐蚀越快。测量方法有二： 一是 直接测量相同材质钢铁片埋入土壤中，相对饱和Cu/CuSO4参比电极的电位。 二是 管地电位测量：管地电位测量可得知管道不同部位的腐蚀情况。可以判断管道腐蚀的阳极区(电位负)、阴极区(电位正)、腐蚀集中的热点部位(阳极区)，管道的保护电位(
27、判断保护效果)，若管道受杂散电流干扰时，从电位波动情况了解管道受电解腐蚀的严重性。 在勘测范围内遇有现役埋地管线，或已埋入的被测管线，测量它相对饱和Cu/CuSO4参比电极电位、即为管道腐蚀电位。数据的评价：将土壤电阻率和管地电位测量数据同时考虑，曲线按测点画在一起。曲线在同一管段上的调查结果，若是管地电位负值最大和该地段土壤电阻率较低地区，表明此处是腐蚀区，应该引起我们的高度重视。表五给出了钢材对地腐蚀电位与土壤腐蚀性关系。 表五 钢管腐蚀电位与土壤腐蚀性钢管腐蚀电位 -V(Cu/CuSO4)腐蚀性>0.55强0.45-0.55较强0.30-0.45中0.15-0.30较弱<0.
28、15弱 6、土壤的PH值： 土壤很多化学性质,特别是盐基状况综合反应,PH:4.59.0阴极过程以氧还原为主,PH<4.5为强酸性,阴极过程以H+放电为主。H+来源二氧化碳溶水生成碳酸，有机质分解产生有机酸，氧化产生无机酸，氢氧根来源弱碱的水解。 PH值表示土壤的酸碱性，北方土壤略偏碱性，南方土壤略偏酸性，中性土PH值在68之间，碱性砂质粘土和盐碱土PH值在8。0-10之间，腐植土和沼泽土，PH值在3-6之间，酸性土壤腐蚀性强。我国土壤PH值由北向南呈降低趋势，通常PH值划分以下等级。见表六表六 PH值分级标准PH<4.54.5-5.55.5-6.56.5-7.57.5-8.5&g
29、t;8.5土壤极强酸性强酸性微酸性中性微碱性强碱性现场调查可取地下水试样用PH值试纸进行测定得到近似PH值，或用20克风干土/20ml蒸馏水制成土壤溶液用PH-S型酸度计测量。 7、.杂散电流的影响：杂散电流是指在大地中漫流的一种大小、方向都不固定的电流，这种电流对金属的腐蚀称为杂散电流腐蚀，属于电解腐蚀范畴。造成地下杂散电流的原因较多，其主要有以下几个方面:1.直流电气化铁路,如矿区电机车;2.有轨电车;3.无轨电车的接地装置;4.阴极保护装置;5.工厂的电镀、电解车间;6.直流电焊设备;7.其他用电装置的接地体;8埋地或架空电缆等泄漏到大地中的电流。这种电流对地下管道产生严重的破坏作用，不
30、断产生极不规则的杂散电流，杂散电流在管道涂层破损处流出，导致发生电解腐蚀，其腐蚀速度对钢铁而言，通过一安培电流每一年要腐蚀9-10公斤，本次调查针对直流杂散电流造成地电位梯度的改变来了解影响程度。如果测出有严重干扰，就必须采取相应的排流措施，最常用的方法有:直接排流、极性排流、强制排流和接地排流，管道连接牺牲阳极也起到接地排流的作用。 杂散电流有、无干扰的测定：管道在杂散电流干扰中,管道附近地电位梯度大小和一定时间范围内的管地电位的变化,可以判断杂散电流干扰程度.另外，从管地电位时间频率图上可判断干扰源对管道的影响是动态干扰还是静态干扰。 (1).管地电位测定：管道受干扰与否通常用管地电位变化
31、判定，用Cu/CuSO4参比电极和电位记录仪连续24小时内监测管道对土壤的自然电位变化，如果电位在整个测量期间是一条直线，说明管道没有受杂散电流干扰，如电位有波动，表明杂散电流存在。当管地电位正向偏移20mv存在干扰，当管地电位正向偏移100mv干扰严重必须采取防腐措施。(2).地电位梯度测量：地中若有杂散电流，必须会引起大地电位梯度的变化，测土壤地电位梯度可判定土壤是否存在杂散电流及其严重程度，据此判断管道受干扰可能性。用2支Cu/CuSO4电极，相距1米测其电位差，依次东西、南北两个方向及不同距离进行测量，作出地电位梯度分布图，可判断大地中流动电流的大小和方向及漏电情况，管道附近土壤中电位
32、梯度大于0.5mV/m时认为有干扰的可能，若电位差大于5mv/m为严重干扰区，要采取排流措施。土壤中宏观电池作用的电位差一般在0.20.4V，人工直流电源所引起的电位差一般可达几伏至几十伏。其中直流干扰远大于交流干扰。干扰电流的有害影响发生在被影响构筑物排放电流的位置。表七 地电位梯度与杂散电流大小的关系 地电位梯度(mv/m)杂散电流的大小<0.5弱0.5-5一般>5强 管道沿线若与高压架空电缆平行或交叉，管道与电缆平行长度越长，相距越近，受交流干扰的影响越大，对管道寿命和人身安全都会造成危胁，要首先进行交流干扰的测试，设计尽量采用避让措施或采用各种接地保护措施。8、管道绝缘电阻
33、测定： 防腐层绝缘电阻值是确定阴极保护选用最小保护电流密度的关键数据，是计算保护半径的必要参数。对三层PE外防腐层，采用多频管中电流法，用RD400系列进行测量，绝缘电阻值大于100000m2，属优质防腐层。关键在于管道补口质量。必须采用原有防腐层相同的材料和结构，采用与原有防腐层相溶的和亲合性良好的材料涂敷，且覆盖层厚度不得小于原管道防腐层厚度。本设计采用热缩套补口。陆地上管线保护电流密度后期约估计增大10倍或更大。阀体采用防腐涂层涂覆，弯头采用热缩片防腐,以减少阴极保护电流的损失。四、线路的概况及走向: 本工程为绍兴天然气引到开发区高压管道的一部分，新建DN400高压天然气管道，直径406
34、.4×7.9，全长16.2KM，管线起点门站（荷湖村）位于沪杭甬高速公路下方，终点开发区新二路三鑫石化反应罐处。干线工作压力4.0MPa，管线穿越高速路（起点绍兴7指示牌）-沿荷湖江边（西侧）-老三江桥-海塘沿路西侧-山（河下走）-沿海塘路西侧见工厂围墙向东拐弯-沿世纪虹印染厂围墙走-向北捌沿工厂正门走-走兴滨路（穿迎滨路）西侧走-拐双闸路沿东北侧走-经过双闸路/开源路调压站-至滨海大道沿西侧走-至新二路沿南侧走-至十字路口过桥直至三鑫石化反应罐处止。大部分沿公路边敷设，地势平坦，交通方便，管道埋深不小于1.2米，因地下水位高，管道全浸水中，管道外防腐层为加强级PE三层，从门站引出管
35、道及未端进调压站都要用绝缘接头隔开电的联系，这是确保牺牲阳极达到预期效果的关键。管线全部地埋，管道穿越公路若加套管，套管内输送管要加牺牲阳极保护，全线采用牺牲阳极法，工程沿线设里程桩（兼阴极保护测试桩）测试桩要有标牌。五、测试结果及分析: 测试数据见表九1、管道沿线地质、地貌情况: 本管沿线穿过区域属萧绍滨海相沉积平原，主要为粉质粘土，淤泥质亚粘土，河湖纵横，水系发达，地下水埋藏较浅，地下水位埋深在0.40.65之间，其水质类型为重碳酸盐一钙、钠型淡水。土壤质地是不透气饱水的粘土，管沟内有水,水受污染，水中含盐高,约0.03%左右,PH=6.06.5之间,呈微酸性，酸性土壤对管道腐蚀性强，沿线
36、地势平坦，位于公路路边，交通方便。由于地下水位高,管直径较大，埋深1.2米多处在水中浸泡.,在纵剖面上下，由于土壤含水、含盐，含氧和松紧度的差异，管道处于不同土壤环境中，管道自然腐蚀电位可差数十毫伏，形成宏电池阳极区和阴极区，对管道宏电池腐蚀具有决定性影响，管道下半部位易穿孔腐蚀。此外，对于16公里的长输管线，管道沿线经过性质不同土壤，有的穿过荷河、有的穿公路，有的位于山脚下，有的位于工厂围墙外，有的位于公路边，过草地、农田等。通气差异形成氧浓差大电池，江河岸边，水旱交界处，池塘、水沟边、地下水位附近和土壤性质差异较大的地段，形成长线腐蚀，土壤腐蚀性最严重的区段，应是土壤电阻率变化特大的交界地
37、段。在同一条长输管道上，全线可形成几千个浓差电池，沿着输送管道的伸展，最后必将集中到几个腐蚀电流较大的阳极区，形成汇蚀点产生严重腐蚀。经测试土壤含水量大于40%,处在腐蚀速率较大值范围，水被污染，河塘沟底是淤泥和腐植土，细菌易繁殖,水的矿化度增大。土壤含盐量增加，地下水的导电性加大，这些都加剧了对管道的腐蚀。气候条件：影响土壤温度和含水量的变化，它对土壤电阻率又有直接影响。温度升高，每相差100C电极电位可改变几十毫伏，土壤腐蚀的速度一般将随着温度的升高，呈现指数函数式的增加。该地带属温热带气候，全年降雨量集中在410月份，59月之间降雨占60%。年平均气温200C，由于全年温度高于北方，管道腐蚀速度较北方快，年平均雨量1100mm（降水量12 / 12文档可自由编辑打印