地下输水管网腐蚀状况分析
摘要：对仪征化纤厂地下输水管网腐蚀状况及土壤腐蚀性进行了调查和检测 结果表明地下输水管网处于中强腐蚀环境介质中 部分管网涂层出现破损 局部腐蚀泄漏。土壤电阻率低及杂散电流干扰是 影响 地下管网腐蚀的重要因素。
关键词：地下输水管网 腐蚀 杂散电流
仪征化纤地下管网分两期施工，一期工程自1984年3月投用，至今已运行17年之久，腐蚀 问题 日趋严重，漏点逐年增多。2000年底对厂区中心干道、经1～经5路地下输水管网中的生产水(SS)、生活水(SH)、低硅水(SE)、消防水(SF)管段的腐蚀状况及土壤腐蚀性进行了调查、检测和 分析 。
1 调查与分析
1.1 土壤理化性质
主要测定了仪征化纤厂区土壤的电阻率、氧化还原电位、pH值、含盐量、氯离子和硫酸根含量。取土样21处，测试数据125个，测试结果见表1。
由表1可见，在所有影响因素中土壤电阻率的影响最大。通常将腐蚀介质的电阻率作为衡 量其腐蚀程度的重要指标之一。一般认为土壤的电阻率越高腐蚀程度就越低，反之腐蚀程度就越高。根据 参考 文献 [1～3]中的有关评价指标可判断仪化厂区土壤属中强腐蚀环境。
1.2 管地电位
考虑管线属在役管道，不允许破坏性检验和大规模开挖，故管地电位的测量是利用各管系的阀门井、消防栓，采用高阻抗数字万用表和便携式铜/饱和硫酸铜参比电极逐段选点进行的。测试数据58个，结果见图1。
由图1可见，管地电位在-444～-709mV之间，与管道 自然 电位(-650mV)相比，大部分电位正移，其中-650～-550mV的占50%、大于-550mV的占47%，表明仪化厂区大部分管道的管地电位处于易受腐蚀侵害的数据区。
| 土壤电阻率(Ω·m) | pH值 | 氧化还原电位(mV) | 氯离子(%) | 硫酸根(mg/L) | 含盐量(%) |
| 9.4 | 7.2 | 410 | 0.00362 | 6.0 | 0.016 |
| 15.1 | 7.1 | 336 | 0.00234 | 12.8 | 0.025 |
| 5.0 | 7.0 | 347 | 0.00341 | 5.8 | 0.025 |
| 26.4 | 7.0 | 451 | 0.00383 | 13.0 | 0.045 |
| 28.9 | 6.7 | 433 | 0.00256 | 6.2 | 0.029 |
| 28.9 | 6.8 | 427 | 0.00405 | 9.2 | 0.038 |
| 36.4 | 6.6 | 433 | 0.00341 | 18.4 | 0.035 |
| 15.1 | 6.9 | 470 | 0.00383 | 28.2 | 0.028 |
| 37.7 | 6.9 | 355 | 0.00341 | 22.8 | 0.059 |
| 52.8 | 7.3 | 423 | 0.00234 | 13.4 | 0.063 |
| 22.6 | 6.2 | 451 | 0.00426 | 11.0 | 0.025 |
| 26.4 | 6.9 | 403 | 0.00405 | 11.6 | 0.026 |
| 35.2 | 6.8 | 453 | 0.00256 | 22.6 | 0.026 |
| 31.4 | 6.5 | 333 | 0.00383 | 4.0 | 0.033 |
| 35.8 | 6.5 | 345 | 0.00405 | 5.0 | 0.016 |
| 21.4 | 7.8 | 468 | 0.00234 | 6.2 | 0.016 |
| 33.9 | 6.6 | 519 | 0.00320 | 17.8 | 0.026 |
| 22.1 | 6.7 | 366 | 0.00383 | 17.4 | 0.026 |
| 21.4 | 6.6 | 340 | 0.00426 | 23.0 | 0.031 |
| 30.2 | 6.8 | 400 | 0.00314 | 9.0 | 0.013 |
| 24.5 | 6.8 | 0.00405 | 5.8 | 0.043 |
1.3 防腐层状况
① 漏点
用SL-5型地下管道探测检漏仪定性检测管线约26km。测试结果：低硅水管段没发现漏点;消防水2条管段局部有漏点，占总检测管段的20%(检测10条管段);生活水有漏点的管段6条，占总检测管段的35%(检测17条管段);生产水有漏点的管段6条，占总检测管段的40%(检测15条管段)。
另外，测试中发现管段漏点集中在与输电线平行的经1北、经2、经3北和涤纶三厂门前。
② 管网涂层绝缘电阻值
管道防腐层绝缘电阻是衡量防腐层质量的重要参数，防腐层绝缘电阻越高，其屏蔽防护效果越好。
用英国雷迪RD433PDL-2埋地管线测试仪，采用双频(512、8192Hz)管中电流法重点检测有漏点和漏段管段的防腐涂层状况，并抽测了部分无漏点管段， 计算 了1442m管段涂层绝缘电阻值，计算结果见表2。
| 管线类型 | 位置 | 管段距离(m) | 涂层绝缘电阻值(Ω·m2) |
| 生活水 | SH38阀向西 | 5～15 | 29 |
| SH38阀向西 | 15～163.5 | 4560 | |
| SH38阀向西 | 207～292 | 12215 | |
| SH99阀向南 | 125～210 | 720 | |
| SH33阀向北 | 20～40 | 60 | |
| SH33阀向南 | 60～165 | 1140 | |
| SH33阀向西 | 20～113 | 964 | |
| SH59阀向北 | 63～113 | 433 | |
| 生活水 | SS83阀向东 | 15～75 | 57 |
| 消防水 | SF15阀向东 | 15～198 | 156 |
| 低硅水 | SE4阀向北 | 100～155 | 22 000 |
| SE4阀向北 | 155～180 | 8382 | |
| SE4阀向北 | 180～240 | 22 000 |
通过对表2中的涂层绝缘电阻值与防腐层漏点检测结果进行比较可知：
a.如果防腐层无漏点，则涂层绝缘电阻可达到良级以上[4、5]，如在低硅水管段中没发现漏点，所测绝缘电阻值分别为22 000、8 382Ω·m2，SH38阀向西207～292m管段的绝缘电阻值为12215Ω·m2。
b.如防腐层局部有漏点则使绝缘电阻大大降低，其程度与破损面积有关，面积愈大绝缘电阻愈低，如SH38阀向西5～15m管段的绝缘电阻为29Ω·m2,经挖土验证，局部管道破损面积为110cm2(44 cm×2.5cm)。
1.4 杂散电流干扰状况
用电位梯度法测定了中心干道7个部位杂散电流干扰状况，测试结果见图2。
按石油部有关规定[6]，当管道附近土壤电位梯度>0.5mV/m时则确认为直流干扰，当管道附近土壤电位梯度>2.5mV/m时，管道应及时采取直流排流保护或其他防护措施。
图2中所测的7个位置，SH33、SH1点电位梯度<0.5mV/m，表明干扰较小;SH38及SS6南北方向、SH123东西方向、SS83及SH8两个方向都有杂散电流的干扰，但SH8东西方向的干扰要大于南北方向，SH38处电位梯度最高，其次是SS6(5号路口)点、SH8点(4号路口)和SS83点(1号路口)。
另外检测中还发现埋地高压电缆距输水管道较近，经查看电缆走向图发现涂层出现漏点的管段，其走向都和高压电缆平行， 分析 认为埋地管网的腐蚀除了土壤介质环境的作用外，杂散电流也是主要的 影响 因素[3]。故地下钢管或建筑物与电力线的埋设距离一定 要符合有关标准，以免带来隐患。对于已埋设管道，特别是距输电线路平行间距小、平行段较长等管段应重点监测。
2 结论
① 仪化厂区降水充沛、气候潮湿、地下水位较高，导致土壤电阻率偏低，从而使金属管体的腐蚀速率远高于干燥地区，地下管网基本上处于中强腐蚀性土壤环境中。
② 厂区存在杂散电流干扰，且其受平行于管线的输电线路影响较大。
③ 仪化厂区管网管地电位测试结果表明，大部分管道的管地电位正向偏移，处于易受腐蚀侵害的数据区。
④ 生产水、生活水系统管道漏点较多，占所检测管段的35%以上，消防水系统管道局部有漏点，低硅水系统管道涂层质量较好，未发现漏点。管道投用已达17年，已发生的腐蚀状况 和泄漏统计说明涂层开始进入老化期，处于事故的多发阶段，少数涂层已丧失防护能力。
参考 文献 ：
[1]胡士信.阴极保护工程手册[M].北京：化学 工业 出版社，1999.
[2]王强.地下金属管道的腐蚀与阴极保护[M].西宁：青海人民出版社，1984.
[3]米棋.管道防腐蚀手册[M].北京： 中国 建筑工业出版社，1994.
[4]日本电气学会.电蚀土壤腐蚀手册[M].コロナ出版社，1997.
[5]SY/T 5918—94，埋地钢质管道沥青防腐层大修理技术规定[S].
[6]SY/T 0017—96.埋地钢质管道直流排流保护技术标准[S].
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