埋地腐蝕監(jiān)測是評估地下金屬管道及設(shè)施在復(fù)雜土壤環(huán)境中腐蝕狀態(tài)的關(guān)鍵技術(shù),其核心目的是預(yù)防因腐蝕導(dǎo)致的泄漏、環(huán)境污染及安全事故,保障基礎(chǔ)設(shè)施的長期安全運行。以下從監(jiān)測原理、方法、影響因素、應(yīng)用場景及發(fā)展趨勢五個方面展開介紹:
一、監(jiān)測原理
埋地腐蝕監(jiān)測基于電化學(xué)與電磁學(xué)原理,通過測量土壤環(huán)境中的電化學(xué)參數(shù)(如電流、電位、電阻率)或電磁信號變化,間接推算金屬材料的腐蝕速率。例如:
電流衰減法:向管道施加特定頻率的交流信號,電流沿管道衰減的速率與防腐層質(zhì)量相關(guān)。防腐層破損時,電流在破損點漏失,導(dǎo)致周圍磁場梯度變化,通過檢測磁場突變可定位破損點。
電位差法:通過測量管道不同位置的通電電位與斷電電位差,計算防腐層電阻率,評估整體防護(hù)性能。
電阻法:監(jiān)測金屬試片因腐蝕導(dǎo)致的截面積變化,通過電阻變化間接計算腐蝕速率。
二、監(jiān)測方法
埋地腐蝕監(jiān)測方法可分為非破壞性檢測與破壞性檢測兩大類,具體如下:
非破壞性檢測:
多頻管中電流法(PCM):利用發(fā)射機(jī)向管道施加交流信號,通過接收機(jī)測量電流衰減率,判斷防腐層完整性。適用于長距離管道快速篩查,定位精度可達(dá)±2.5%。
交流地電位差法:在管道上方地面插入探針,測量電位梯度變化。防腐層破損時,電位梯度在破損點正上方最小,且箭頭指示方向反轉(zhuǎn),可精確定位破損點。
超聲波檢測法:通過超聲波對管道壁內(nèi)的因腐蝕產(chǎn)生的裂紋、氣孔等進(jìn)行檢測和定位,對風(fēng)險進(jìn)行評估和診斷。
漏磁檢測法:利用磁性原理檢測管道壁厚變化,適用于檢測內(nèi)外腐蝕引起的管壁減薄及凹痕。
破壞性檢測:
取樣分析法:在管道上取樣進(jìn)行實驗室分析,獲取腐蝕產(chǎn)物成分、腐蝕速率等數(shù)據(jù)。適用于精確評估局部腐蝕情況,但需破壞管道結(jié)構(gòu)。
三、影響因素
埋地金屬管道的腐蝕狀態(tài)受土壤環(huán)境、雜散電流、微生物活動及材料特性等多因素影響,具體如下:
土壤環(huán)境:土壤孔隙度、含水量、電阻率、酸度及含鹽量是影響腐蝕的關(guān)鍵因素。例如,高含鹽量土壤電導(dǎo)率高,腐蝕性更強(qiáng);酸性土壤(pH<6)會加速氫去極化過程,強(qiáng)化腐蝕。
雜散電流:來自電氣化鐵道、電解槽等設(shè)備的直流雜散電流,在流入管道處(陰極區(qū))可能引發(fā)鉛酸鹽腐蝕,而在流出處(陽極區(qū))則直接導(dǎo)致鐵溶解。1A電流流經(jīng)一年可使約9kg鐵發(fā)生電化學(xué)溶解。
微生物活動:硫酸鹽還原菌等微生物在厭氧環(huán)境中分解有機(jī)物產(chǎn)生硫化氫,與金屬反應(yīng)生成硫化物腐蝕產(chǎn)物,加速局部腐蝕進(jìn)程。
材料特性:管道材質(zhì)(如碳鋼、不銹鋼)、表面狀態(tài)(如涂層完整性)及應(yīng)力分布均會影響腐蝕速率。例如,新舊管道連接處因表面狀態(tài)差異易形成腐蝕宏電池。
四、應(yīng)用場景
埋地腐蝕監(jiān)測技術(shù)廣泛應(yīng)用于石油、天然氣、化工、市政等領(lǐng)域,具體場景包括:
長輸油氣管道:定期檢測防腐層完整性,預(yù)防因腐蝕導(dǎo)致的泄漏事故,保障能源供應(yīng)安全。例如,利用PCM技術(shù)對跨區(qū)域輸氣管道進(jìn)行分段檢測,定位破損點并評估修復(fù)優(yōu)先級。
城市燃?xì)夤艿溃横槍Τ擎?zhèn)地下密集分布的燃?xì)夤艿溃捎媒涣鞯仉娢徊罘z測防腐層破損,避免燃?xì)庑孤┮l(fā)的爆炸風(fēng)險。
海底管道及水下設(shè)施:在海洋環(huán)境中,利用電阻法探頭實時監(jiān)測海底管道腐蝕速率,為維護(hù)決策提供數(shù)據(jù)支持。
工業(yè)管道復(fù)雜結(jié)構(gòu):對管道彎頭、三通等易受流體沖刷的部位安裝腐蝕監(jiān)測傳感器,評估局部腐蝕風(fēng)險并采取針對性維護(hù)措施。