目前，我國(guó)石油、天然氣資源的輸送主要依靠長(zhǎng) 距離埋地管道來實(shí)現(xiàn)，管材一般為鋼制螺旋焊管.由 于長(zhǎng)輸管道均采用埋地方式鋪設(shè)，穿越地段地形復(fù) 雜，土壤性質(zhì)各異，土壤對(duì)管道有著不同程度且很強(qiáng) 的腐蝕性.因此，為了防止土壤介質(zhì)條件下的管道遭 受腐蝕，管道外表面均采用涂覆涂層(國(guó)內(nèi)主要是瀝 青玻璃布防腐層）的方法進(jìn)行管道外防腐，同時(shí)，為 防止涂層局部缺陷造成的管道局部腐蝕，長(zhǎng)輸管道 大都采取了外加電流強(qiáng)制陰極保護(hù)，形成了雙層保 護(hù)體系，以期最大限度地降低腐蝕發(fā)生的可能性.

然而，近幾年內(nèi)在對(duì)于長(zhǎng)輸管道腐蝕、防護(hù)狀況 調(diào)查和管道防腐層大修過程中發(fā)現(xiàn)，在管道某些部 位，防腐層外觀看上去似乎完整無(wú)缺，此處陰極保護(hù) 電位也處于有效范圍.但是，將防腐層剝開后，防腐 層下面的管道表面已形成了明顯的，甚至是嚴(yán)重的 局部腐蝕.這種在防腐層和有效陰極保護(hù)雙重保護(hù) 措施下都未能有效地阻止管道腐蝕或腐蝕穿孔的區(qū) 域稱之為“陰極保護(hù)死區(qū)（簡(jiǎn)稱陰保死區(qū))”，其腐蝕 現(xiàn)象叫“陰極保護(hù)死區(qū)腐蝕”.這一類局部腐蝕隱蔽 性強(qiáng)，難以發(fā)現(xiàn)，但破壞力大，危害嚴(yán)重，是目前造成 長(zhǎng)輸管道腐蝕穿孔的主要原因之一.此現(xiàn)象已引起 相關(guān)學(xué)者的注意.

1形成的原因及部位

對(duì)于實(shí)施了雙重保護(hù)的長(zhǎng)輸管道來說，管道建 設(shè)及涂層大修時(shí)，由于施工條件等原因，往往難以保 證涂層質(zhì)量，造成防腐涂層局部存在某些缺陷，防腐 層絕緣電阻率低，防腐層與管道之間結(jié)合力差等一 系列問題.特別是長(zhǎng)輸管道服役一定時(shí)間后(我國(guó)東 部管網(wǎng)大都運(yùn)行近30年了），防腐層已到或接近大

修期，防腐層老化、龜裂、剝離、破損現(xiàn)象嚴(yán)重，防腐 層與管道本體金屬粘結(jié)力下降，防腐層與管道表面 產(chǎn)生縫隙.如1994年?1995年期間對(duì)魯寧線（山東 臨邑-江蘇儀征輸油管線）、濮臨線(河南濮陽(yáng)-山 東臨邑輸油管線）、滄臨線(河北滄州-山東臨邑輸 油管線)進(jìn)行防腐層絕緣電阻率測(cè)試，其結(jié)果表明質(zhì) 量一般和差級(jí)防腐層已占到20 %，1999年、2000年 分別對(duì)濮臨線和東臨老線（山東東營(yíng)-山東臨邑輸 油管線)再次進(jìn)行防腐層絕緣電阻率測(cè)試，質(zhì)量一般 和差級(jí)防腐層已占到30 %.近年管道防腐層檢補(bǔ)漏 中發(fā)現(xiàn)，管道防腐層漏鐵點(diǎn)逐年增加.東臨老線長(zhǎng) 172 km，其漏鐵點(diǎn)高達(dá)1389處，大漏點(diǎn)占45 %.管 道焊縫處、固定墩處、套管處、彎頭處等，這些特殊部 位因其特定的幾何形狀，防腐施工時(shí)，其防腐層與管 道表面易形成間隙、縫隙.這些都是陰保死區(qū)常見之 處，一旦防腐層老化、破損，就會(huì)發(fā)生陰保死區(qū)腐蝕. 如滄臨線一部分腐蝕穿孔就發(fā)生在固定墩、彎頭、帶 有加強(qiáng)板的特殊管段等部位.

2腐蝕的特點(diǎn)和機(jī)理分析

2.1腐蝕特點(diǎn)

近年內(nèi)，對(duì)滄臨線、濮臨線進(jìn)行腐蝕調(diào)查發(fā)現(xiàn)， 陰保死區(qū)腐蝕現(xiàn)象歸納起來有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

防腐層與管道表面產(chǎn)生剝離，形成縫隙空 間;或由于管道本身的結(jié)構(gòu)特征，使防腐層與管道之 間存在縫隙空間—月保死區(qū).

在陰保死區(qū)附近的防腐層中存在孔眼，孔眼 與陰保死區(qū)(腐蝕區(qū))之間有液流通道.

腐蝕區(qū)及液流通道往往有白色鹽類結(jié)晶.

腐蝕形態(tài)為坑狀腐蝕，更多的是麻坑狀腐 蝕.嚴(yán)重腐蝕(穿孔)多發(fā)生在孔眼較大的陰保死區(qū) 內(nèi).孔眼較小的陰保死區(qū)其腐蝕很輕.

腐蝕嚴(yán)重部位管道保護(hù)電位多在-0.85 V? -0.95 V(CuSO4參比電極,以下同)之間.而整體電 位都在-1. 0 V?-1.3 V之間的管道未發(fā)現(xiàn)有陰保 死區(qū)腐蝕嚴(yán)重現(xiàn)象,如魯寧線、中洛線、魏荊線.

6.腐蝕嚴(yán)重的位置在管道中心線橫向截面以 下,即管體外圍下半周.

2.2陰保死區(qū)腐蝕機(jī)理分析

管道表面一旦形成陰保死區(qū),若附近防腐層存 在微孔和液流通道時(shí)，由于雨季的來臨,地下水位上 升,充分溶解了土壤中各種鹽類的地下水將逐漸滲 入液流通道之中,然后向這個(gè)適宜的空間-陰保死 區(qū)浸潤(rùn)、擴(kuò)散,使這個(gè)適宜的空間內(nèi)逐漸充滿腐蝕性 介質(zhì).此種情況下,管道、死區(qū)內(nèi)的腐蝕性介質(zhì)、防腐 層、土壤成為一體,管道處于一種腐蝕性較強(qiáng)的溶液 介質(zhì)中,而不是“原意義”的:土壤”中,此時(shí)管道的自 然腐蝕電位已不是在原意義的土壤中的自然腐蝕電 位,而是更負(fù)，再按照-0. 85 V這個(gè)界限對(duì)管道進(jìn) 行陰極極化，已不可能有效控制死區(qū)內(nèi)管道的腐蝕, 并不是陰保失去了作用,而是陰極極化電流小,極化 后,未能完全消除管道上腐蝕原電池中的犧牲陽(yáng)極, 其原電池腐蝕繼續(xù)發(fā)生.電化學(xué)腐蝕反應(yīng)為：

Fe -Fe2+ +2e O2 +2H2O + 4e -4OH-

陽(yáng)極反應(yīng)生成的堿性環(huán)境,促使Fe2+向Fe3 + (Fe3〇4)的反應(yīng)方向進(jìn)行.死區(qū)內(nèi)管道表面介質(zhì)中含 氧濃度隨反應(yīng)的進(jìn)行逐漸降低,外面供給不足,此時(shí) 發(fā)生另一種反應(yīng)：

2H2O+2e ^H2 +2OH-

由于氫氣的生成,既加速陰保死區(qū)防腐層缺陷 邊緣的老化和局部隆起,又加劇了防腐層的陰極剝 離.如果土壤呈酸性環(huán)境,腐蝕將加劇.故需要更大 的保護(hù)電流才能抑制腐蝕反應(yīng),在電位上表現(xiàn)為陰 保電位更負(fù).

若死區(qū)內(nèi)滲入的含有各種鹽類的水很少,死區(qū) 空間局部充滿水,充滿水的部分其腐蝕反應(yīng)同上.未 充滿水的部位,防腐層與管體處于斷路狀態(tài),此時(shí)防 腐層起屏蔽作用，陰保失效,而腐蝕反應(yīng)終因腐蝕性 介質(zhì)不過量和供給不及時(shí)而終止,管體腐蝕相對(duì)較 輕.其電化學(xué)反應(yīng)同上.死區(qū)局部充滿水的,都是死 區(qū)上部無(wú)水,而在下部有水,所以腐蝕多發(fā)生在下半 周.死區(qū)內(nèi)的腐蝕主要是管體在充滿含有各種鹽類 水(比土壤更強(qiáng)的一種電解質(zhì)）的電化學(xué)腐蝕.我國(guó) 東部管網(wǎng),尤其是管道儲(chǔ)運(yùn)公司管網(wǎng)，處于黃、淮河 流域,地下水位高,且雨季長(zhǎng),雨量大,死區(qū)內(nèi)多因微 孔的存在經(jīng)常交替充滿大量的含有各種鹽類的腐蝕 性介質(zhì),加劇了管道的腐蝕.

3控制腐蝕的技術(shù)措施

由于管道處于充滿含有各種鹽類、腐蝕性較強(qiáng) 的電解質(zhì)溶液的陰保死區(qū)內(nèi),其腐蝕電位大小,還沒 有一種可行的科學(xué)測(cè)量方法.因此,無(wú)法確定其最低 陰極保護(hù)電位標(biāo)準(zhǔn).但是,根據(jù)滄臨線、濮臨線、東黃 老線、東臨老線腐蝕調(diào)查的結(jié)果看，陰保死區(qū)腐蝕穿 孔多發(fā)生在陰保電位處于-0.85?-1.0 V之間， 其中主要在-0.85?-0.95 V之間,可見,只要管 道陰保電位維持在-1.00 V以下,死區(qū)內(nèi)的腐蝕已 基本能控制.筆者在多年的實(shí)際管道管理中采取了 以下措施,使死區(qū)腐蝕得以有效控制.

年年開展管道防腐層檢補(bǔ)漏工作.在役管線 防腐層受環(huán)境的影響,逐年老化、剝離、破損,檢補(bǔ)漏 就是消除這些漏鐵點(diǎn),消除陰保死區(qū)和陰保死區(qū)防腐 層上的微孔及液流通道.如魯寧線,因年年堅(jiān)持做防 腐層檢補(bǔ)漏，自1978年建成投產(chǎn)至今,未發(fā)生一次腐 蝕穿孔現(xiàn)象,管線腐蝕調(diào)查發(fā)現(xiàn),管道維護(hù)狀況良好.

防腐層大修.通常是4年?5年一次防腐層 質(zhì)量測(cè)量,主要測(cè)量防腐層絕緣電阻率,以判斷防腐 層質(zhì)量.對(duì)于防腐層質(zhì)量差的管段,必須進(jìn)行大修.

調(diào)整外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù).死區(qū) 內(nèi)管道腐蝕穿孔多發(fā)生在電位處于-0.85 V?- 0. 95 V區(qū)域內(nèi)，在雙重保護(hù)體系允許的情況下,調(diào) 整恒電位儀運(yùn)行參數(shù),使陰保電位盡量負(fù)于-1.0 V.這種方法受到防腐層整體質(zhì)量的限制,特別是對(duì) 于瀝青類防腐層，電位太負(fù)（小于-1. 5 V)易析氫, 促進(jìn)防腐層剝離.

增埋犧牲陽(yáng)極,改善外加電流陰保系統(tǒng)運(yùn)行 參數(shù).在防腐層老化嚴(yán)重段，電位大于-1. 00 V的管 段增補(bǔ)犧牲陽(yáng)極(最好是帶狀陽(yáng)極），以輔助外加電流 陰保系統(tǒng)提高全線陰保電位,有效控制死區(qū)腐蝕.滄 臨線、濮臨線、東臨老線、東黃老線均采用此方法,實(shí) 踐證明效果良好,腐蝕穿孔的勢(shì)頭得到有效控制.

對(duì)于新管線盡量采用粘結(jié)力強(qiáng)、理化性能穩(wěn) 定、強(qiáng)度大的新型防腐層.盡管一次性投資大,但今 后的管理和維修費(fèi)用低.最好研制一種緩蝕劑,添加 到該瀝青中,在涂層與管道間涂加一層帶緩蝕劑的 涂層,有可能阻止陰保死區(qū)腐蝕的發(fā)生.

在役管線,隨著時(shí)間的增長(zhǎng),防腐層缺陷由小變 大,導(dǎo)致大面積失效和變質(zhì),且程度不一.陰極保護(hù) 抑制每個(gè)缺陷處的腐蝕反應(yīng)所需的保護(hù)電流密度都 是不同的，陰保死區(qū)內(nèi)的保護(hù)更加復(fù)雜和困難.這些 變量的復(fù)雜性使得一條老管線的腐蝕控制必須采取 上述方法綜合處理,且要定期進(jìn)行必要的調(diào)整,才能 保證雙重保護(hù)體系下的管線腐蝕得到有效控制.