林燁

國家管網(wǎng)集團(tuán)東部儲運(yùn)公司福州輸油分公司

摘要：探明管道腐蝕失效原因，可及時采取針對性防護(hù)措施。以某現(xiàn)場腐蝕失效管道為例，通過對腐蝕泄漏點(diǎn)外觀形貌和腐蝕產(chǎn)物微觀形貌、成分、酸堿度等檢測，同時分析對比了管道附近及距管道20 m處土壤樣品的電阻率、含水率、酸堿度、離子成分及含量等，初步判斷管道腐蝕原因及類型。為有效減輕管道腐蝕風(fēng)險、加強(qiáng)腐蝕防護(hù)給出重要依據(jù)。

關(guān)鍵詞：管道腐蝕；腐蝕產(chǎn)物；土壤環(huán)境；檢測分析

某輸油管道發(fā)生腐蝕泄漏，現(xiàn)場獲取泄漏點(diǎn)附近的腐蝕產(chǎn)物、土壤樣品（樣品1）以及距管道20 m處的土壤樣品（樣品2），通過分析腐蝕產(chǎn)物的形貌、成分、酸堿度以及土壤樣品的電阻率、含水率、pH值、成分含量等參數(shù)，參考國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50698-2011《埋地鋼制管道交流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，對腐蝕失效類型和原因進(jìn)行了甄別，為加強(qiáng)腐蝕防護(hù)給出重要依據(jù)。

1  檢測分析結(jié)果

1.1  宏觀腐蝕形貌

觀察管道腐蝕泄漏點(diǎn)宏觀形貌并測量其幾何尺寸，采用LEICA V―LUX30微距相機(jī)拍照。腐蝕泄漏點(diǎn)表觀形貌如圖 1所示。泄漏點(diǎn)存在一圈直徑約5 cm的黑色腐蝕產(chǎn)物，呈暈圈狀，內(nèi)圈為直徑2 cm的鼓包，缺陷面積約1 cm2。其中一處腐蝕產(chǎn)物已取樣用于檢測分析。

圖 1 管道腐蝕泄漏點(diǎn)外觀

1.2  腐蝕產(chǎn)物

（1）磁性。利用強(qiáng)磁鐵進(jìn)行磁性測試，腐蝕產(chǎn)物呈現(xiàn)磁性。

（2）pH值。將待測腐蝕產(chǎn)物放入烘箱干燥2 h后粉碎，過20目篩，稱取1 g樣品放入燒杯中，加入5 mL去離子水，利用磁力攪拌器攪拌20 min～30 min，靜置沉淀，取上層清液，利用pH計(jì)測量其pH值為10，呈堿性。

（3）微觀形貌。將腐蝕產(chǎn)物機(jī)械研磨成細(xì)粉，采用掃描電子顯微鏡SEM（JSM―6510A）觀察其微觀形貌，呈現(xiàn)塊狀和團(tuán)絮狀，如圖 2所示。

圖 2 腐蝕產(chǎn)物的微觀形貌

（4）成分。采用能譜分析儀EDS（JSM―6510A）檢測腐蝕產(chǎn)物成分，利用日本理學(xué)（SmartLab）旋轉(zhuǎn)陽極X射線衍射儀XRD對成分含量進(jìn)行分析。如圖 3（a）所示，XRD顯示其主要成分為Fe3O4，圖 3（b）表明其無硫化物，故微生物腐蝕的可能性較低。

圖 3 腐蝕產(chǎn)物成分檢測譜圖

1.3  土壤樣品

（1）土壤電阻率。利用精密電阻率測試盒測得土壤電阻，再由式（1）計(jì)算得出電阻率。

式中：ρ為土壤電阻率，Ω·m；R為土壤電阻，Ω；本測試盒S/L等于1，cm。

（2）氧化還原電位（ORP）。將土壤樣品過20目篩后平整放入燒杯，鉑電極插入土壤中，附近埋設(shè)甘汞參比電極。靜置3 h后，萬用表測量兩電極之間電位差，即為土壤氧化還原電位。

（3）土壤含水率。取潔凈干燥的燒杯稱重，取一定量土壤樣品置于燒杯中，稱重。將盛有土壤的燒杯放入烘箱105℃～110℃烘干至恒重，冷卻至室溫后稱重，根據(jù)式（2）計(jì)算土壤含水率。

式中：W為含水率，%；g0為燒杯重量，g；g1為燒杯加濕土重量，g；g2為燒杯加烘干土重量，g。

（4）土壤pH值。測試方法與腐蝕產(chǎn)物pH值測試方法相同。

（5）土壤成分及含量。利用能譜分析儀EDS（JSM―R6510A）、離子色譜分析儀檢測。土壤成分如圖 4所示，其含量如表 1所示。結(jié)果顯示，管道附近土壤中K、Na、Mg等元素的含量高于距管道20 m處土壤。

圖 4 土壤成分檢測譜圖
表 1 土壤成分含量

土壤其他參數(shù)檢測結(jié)果如表 2所示，管道附近的土壤環(huán)境呈堿性，含水率較低，土壤電阻率也很低。結(jié)合其成分檢測結(jié)果，可知腐蝕泄漏點(diǎn)的局部環(huán)境發(fā)生了改變。已知直流干擾引起的腐蝕將會引起局部環(huán)境的酸化，與檢測結(jié)果相悖，故該管道不屬于直流干擾引起的腐蝕。

表 2 土壤參數(shù)檢測結(jié)果

2  結(jié)果分析

管道缺陷處腐蝕產(chǎn)物的pH值為10，土壤pH值為9.27，均呈堿性。管道泄漏點(diǎn)土壤電阻率低于距管道20 m處土壤電阻率，但整體數(shù)據(jù)偏大，具體原因尚待進(jìn)一步分析。本實(shí)驗(yàn)缺少管道交流干擾電流密度、陰極保護(hù)極化電位及陰極保護(hù)電流密度的連續(xù)測試數(shù)據(jù)。但根據(jù)GB/T 50698―2011《埋地鋼質(zhì)管道交流干擾防護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》附錄B—交流腐蝕的識別給出的評估內(nèi)容，可獲得交流腐蝕評估表（表 3）。檢測結(jié)果可提供大部分判斷依據(jù)，初步判定該管道腐蝕失效原因?yàn)榻涣鞲蓴_引起的腐蝕。

表 3 管道交流腐蝕評估表

3  結(jié)語

對現(xiàn)場管道腐蝕失效點(diǎn)環(huán)境樣品以及腐蝕產(chǎn)物檢測分析結(jié)果可知，其腐蝕泄漏點(diǎn)附近的局部環(huán)境堿化，堿性離子含量較高，土壤電阻率低，腐蝕產(chǎn)物的主要成分為 Fe3O4，也呈現(xiàn)堿性，且腐蝕產(chǎn)物中無任何硫化物的存在，結(jié)合該腐蝕泄漏點(diǎn)宏觀腐蝕形貌，與典型的交流腐蝕形貌類似，基本判斷腐蝕失效類型為交流干擾腐蝕。后續(xù)將補(bǔ)充該位置的交流電流密度及陰極保護(hù)極化電位檢測數(shù)據(jù)，以進(jìn)一步確認(rèn)該結(jié)論。

作者簡介：林燁，1988年生，本科，搶維修隊(duì)副隊(duì)長，從事機(jī)械設(shè)備管理、陰極保護(hù)、應(yīng)急維搶修等工作。聯(lián)系方式：18650724990，947340787@qq.com。