林烨

国家管网集团东部储运公司福州输油分公司

摘要：探明管道腐蚀失效原因，可及时采取针对性防护措施。以某现场腐蚀失效管道为例，通过对腐蚀泄漏点外观形貌和腐蚀产物微观形貌、成分、酸碱度等检测，同时分析对比了管道附近及距管道20 m处土壤样品的电阻率、含水率、酸碱度、离子成分及含量等，初步判断管道腐蚀原因及类型。为有效减轻管道腐蚀风险、加强腐蚀防护给出重要依据。

关键词：管道腐蚀；腐蚀产物；土壤环境；检测分析

某输油管道发生腐蚀泄漏，现场获取泄漏点附近的腐蚀产物、土壤样品（样品1）以及距管道20 m处的土壤样品（样品2），通过分析腐蚀产物的形貌、成分、酸碱度以及土壤样品的电阻率、含水率、pH值、成分含量等参数，参考国家标准GB/T 50698-2011《埋地钢制管道交流干扰防护技术标准》，对腐蚀失效类型和原因进行了甄别，为加强腐蚀防护给出重要依据。

1  检测分析结果

1.1  宏观腐蚀形貌

观察管道腐蚀泄漏点宏观形貌并测量其几何尺寸，采用LEICA V―LUX30微距相机拍照。腐蚀泄漏点表观形貌如图 1所示。泄漏点存在一圈直径约5 cm的黑色腐蚀产物，呈晕圈状，内圈为直径2 cm的鼓包，缺陷面积约1 cm2。其中一处腐蚀产物已取样用于检测分析。

图 1 管道腐蚀泄漏点外观

1.2  腐蚀产物

（1）磁性。利用强磁铁进行磁性测试，腐蚀产物呈现磁性。

（2）pH值。将待测腐蚀产物放入烘箱干燥2 h后粉碎，过20目筛，称取1 g样品放入烧杯中，加入5 mL去离子水，利用磁力搅拌器搅拌20 min～30 min，静置沉淀，取上层清液，利用pH计测量其pH值为10，呈碱性。

（3）微观形貌。将腐蚀产物机械研磨成细粉，采用扫描电子显微镜SEM（JSM―6510A）观察其微观形貌，呈现块状和团絮状，如图 2所示。

图 2 腐蚀产物的微观形貌

（4）成分。采用能谱分析仪EDS（JSM―6510A）检测腐蚀产物成分，利用日本理学（SmartLab）旋转阳极X射线衍射仪XRD对成分含量进行分析。如图 3（a）所示，XRD显示其主要成分为Fe3O4，图 3（b）表明其无硫化物，故微生物腐蚀的可能性较低。

图 3 腐蚀产物成分检测谱图

1.3  土壤样品

（1）土壤电阻率。利用精密电阻率测试盒测得土壤电阻，再由式（1）计算得出电阻率。

式中：ρ为土壤电阻率，Ω·m；R为土壤电阻，Ω；本测试盒S/L等于1，cm。

（2）氧化还原电位（ORP）。将土壤样品过20目筛后平整放入烧杯，铂电极插入土壤中，附近埋设甘汞参比电极。静置3 h后，万用表测量两电极之间电位差，即为土壤氧化还原电位。

（3）土壤含水率。取洁净干燥的烧杯称重，取一定量土壤样品置于烧杯中，称重。将盛有土壤的烧杯放入烘箱105℃～110℃烘干至恒重，冷却至室温后称重，根据式（2）计算土壤含水率。

式中：W为含水率，%；g0为烧杯重量，g；g1为烧杯加湿土重量，g；g2为烧杯加烘干土重量，g。

（4）土壤pH值。测试方法与腐蚀产物pH值测试方法相同。

（5）土壤成分及含量。利用能谱分析仪EDS（JSM―R6510A）、离子色谱分析仪检测。土壤成分如图 4所示，其含量如表 1所示。结果显示，管道附近土壤中K、Na、Mg等元素的含量高于距管道20 m处土壤。

图 4 土壤成分检测谱图
表 1 土壤成分含量

土壤其他参数检测结果如表 2所示，管道附近的土壤环境呈碱性，含水率较低，土壤电阻率也很低。结合其成分检测结果，可知腐蚀泄漏点的局部环境发生了改变。已知直流干扰引起的腐蚀将会引起局部环境的酸化，与检测结果相悖，故该管道不属于直流干扰引起的腐蚀。

表 2 土壤参数检测结果

2  结果分析

管道缺陷处腐蚀产物的pH值为10，土壤pH值为9.27，均呈碱性。管道泄漏点土壤电阻率低于距管道20 m处土壤电阻率，但整体数据偏大，具体原因尚待进一步分析。本实验缺少管道交流干扰电流密度、阴极保护极化电位及阴极保护电流密度的连续测试数据。但根据GB/T 50698―2011《埋地钢质管道交流干扰防护技术标准》附录B—交流腐蚀的识别给出的评估内容，可获得交流腐蚀评估表（表 3）。检测结果可提供大部分判断依据，初步判定该管道腐蚀失效原因为交流干扰引起的腐蚀。

表 3 管道交流腐蚀评估表

3  结语

对现场管道腐蚀失效点环境样品以及腐蚀产物检测分析结果可知，其腐蚀泄漏点附近的局部环境碱化，碱性离子含量较高，土壤电阻率低，腐蚀产物的主要成分为 Fe3O4，也呈现碱性，且腐蚀产物中无任何硫化物的存在，结合该腐蚀泄漏点宏观腐蚀形貌，与典型的交流腐蚀形貌类似，基本判断腐蚀失效类型为交流干扰腐蚀。后续将补充该位置的交流电流密度及阴极保护极化电位检测数据，以进一步确认该结论。

作者简介：林烨，1988年生，本科，抢维修队副队长，从事机械设备管理、阴极保护、应急维抢修等工作。联系方式：18650724990，947340787@qq.com。