成都市土壤腐蝕性評價與公用埋地管道防腐措施分析

魏 巍 苗丕渝 吳文勇 楊開宇

成都市土壤腐蝕性評價與公用埋地管道防腐措施分析

魏 巍 苗丕渝 吳文勇 楊開宇

（成都市特種設備檢驗院 成都 610036）

本文以成都市為例，基于土壤腐蝕性指標（電阻率、pH值、含水量、含鹽量和Cl-含量）的調查，采用評分法對土壤腐蝕性進行分析和評價。結果表明：成都市土壤采樣點的電阻率、pH值、含水量、含鹽量、Cl-含量分別介于52～270Ω·m、4.50～7.73、9.70%～22.49%、0.05%～0.61%、0.0036%～0.0089%之間。根據單因素方差分析，各指標在城市不同方位和不同圈層無顯著性差異；此外，成都市土壤采樣點腐蝕性評分為9.5，屬于中等腐蝕水平；其腐蝕性評分在不同圈層上無顯著性差異，但是在方位上，具有顯著性差異，尤其是在成都西面，土壤腐蝕性相對更高。綜上所述，在成都市公用埋地管道建設和運行過程中，需從質量控制、防腐技術、防腐檢驗與檢測等方面做好相應的防腐措施。

土壤腐蝕性評價 公用埋地管道 防腐措施 成都市

當前，我國正在大力推進城市化進程，使大量農業人口向工業和服務業轉移并向城市集中，城市空間在數量上增多，人口規模急劇擴大[1]，與此同時，也“編織”了密集的城市地下管線，諸如供水、排水、燃氣、熱力、電力、通信、廣播電視、工業等，這些管線已成為保障城市正常運行的重要基礎設施和“生命線”。近年來，我國各城市由地下管網問題引發的城市內澇、道路塌陷、管道爆裂等事故呈高發態勢；在工業發達國家，因管道腐蝕而造成的直接或間接經濟損失約占國民生產總值的3%，其中美國約為20億美元，英國約17億美元，德國和日本各為33億美元[2]。對城市埋地鋼質燃氣管道腐蝕原因的分析表明，主要有雜散電流腐蝕、細菌腐蝕以及土壤腐蝕[3]，如來自土壤含水量干擾，土壤中的活性陰離子特別是Cl-和SO42?對腐蝕也具有促進作用[4]。

盡管如此，當前城市土壤特性對城市的管道腐蝕尚未得到足夠的關注，對城市土壤腐蝕性的調查、評價與研究鮮有報道，特別是由特種設備檢驗機構承擔的鋼制埋地敷設壓力管道的檢驗工作，由于各種原因未能常規開展，無法準確掌握埋地管道的腐蝕情況，其安全隱患令人堪憂。以成都周邊的加氣站、燃氣調配站為例，多數埋地敷設壓力管道服役時間超過10年，部分管道甚至長達近20年，在大氣、土壤環境綜合影響下，防腐層破損及管道金屬腐蝕情況令人堪憂。

綜上所述，城市土壤腐蝕性的強弱，會對城市地下管道的安全性造成影響，尤其是公用燃氣管道，為避免這些管道成為所在地區看不見的“炸彈”，有必要對其開展深入研究工作，以消除或降低安全隱患。為此，本文以成都市為例，基于城市土壤腐蝕性指標（電阻率、pH值、含水量、含鹽量和Cl-含量）的調查，對城市土壤腐蝕性進行分析和評價，并提出了相應的公用埋地管道防腐措施，以期為城市公用埋地管道的防腐和特種設備檢驗機構的檢驗與檢測提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 調查與采樣方法

●1.1.1 采樣布點

采樣布點參考《土壤環境監測技術規范》（HJ/T 166—2004），于2015年12月在成都市不同圈層區縣（主城區（一圈層）、近郊區縣（二圈層）和遠郊區縣（三圈層））的工業用地、管道穿越帶、道路綠化帶、荒草地等地，隨機采樣，其中每個區縣至少各采集1個樣品，采樣點分布如圖1所示。

●1.1.2 樣品的采集、保存與制備

樣品的采集、保存與制備按照《土壤檢測 第1部分：土壤樣品的采集、處理和貯存》（NY/T 1121.1—2006）中的方法進行。

圖1 成都市土壤采樣點分布圖

1.2 實驗方法

土壤各項指標的檢測方法和參考的標準見表1。

電阻率根據公式ρ=1/K進行計算，其中ρ為電阻率，K為電導率。

電導率是采用風干土壤樣品，用水按1∶5（m/v）的比例進行溶解，經過恒溫20±1℃水浴震蕩萃取，然后將提取液進行離心分離，在溫度校正到25±1℃條件下，用電導率儀測定提取液的電導率。

表1 土壤特性監測方法

1.3 評價方法

土壤腐蝕性評價參考《埋地鋼質管道腐蝕防護工程檢驗》（GB/T 19285—2014）標準[5]，采用土壤的電阻率、pH值、含水量、含鹽量、Cl-含量等五項指標，根據表2中土壤腐蝕性評價分數得到每項指標的Ni值，進行加和求得土壤腐蝕性評價的N值后，對應表3得到土壤相應的腐蝕性等級。

表2 土壤腐蝕性單項檢測指標評價分數

檢測指標 數值范圍 評價分數Ni土壤pH值≥4.5～5.5 4＞5.5～7.0 2≥7.0～8.5 1＞8.5 0＞12～25 5.5≥2 5～3 0或≥1 0～1 2 3.5＞3 0～4 0或＞7～1 0 1.5≥4 0或≤7 0土壤含水量/%＞0.75 3≥0.15～0.75 2＞0.05～0.15 1≤0.05 0土壤含鹽量/%＞0.05 1.5≥0.01～0.05 1＞0.005～0.01 0.5≤0.005 0土壤Cl-含量/%

表3 土壤腐蝕性評價等級

2 結果與討論

2.1 土壤腐蝕性檢測結果

表4為成都市土壤腐蝕性相關評價指標的監測結果。

成都市土壤采樣點的電阻率介于52～270Ω·m，成都西電阻率最高，并表現出三圈層（129.50Ω·m）＞二圈層（95.83Ω·m）＞一圈層（83.33Ω·m）的趨勢。

采樣點pH值介于4.50～7.73之間，其中高新區、雙流區、金堂縣和邛崍市采樣點土壤pH值均偏堿性，其余偏酸性，成都市土壤pH值在各方位和各圈層無明顯區別。

采樣點含水量介于9.70%～22.49%之間，由于金堂縣樣品采自正在實施管道開挖的施工場地，因此，其土壤含水率明顯偏低。含水量成都南最高（19.90%），成都東最低（14.99%），成都西和成都北差異不大，各圈層也無明顯區別。

采樣點含鹽量介于0.05%～0.61%之間，其中成都東（0.33%）和成都西（0.34%）大于成都南（0.18%）和成都北（0.17%），并表現出二圈層（0.33%）＞三圈層（0.28%）＞一圈層（0.19%）的趨勢。

采樣點Cl-含量介于0.0036%～0.0089%之間，其中成都東（0.0058%）和成都北（0.0061%）大于城都西（0.0043%）和成都南（0.0040%），各圈層也無明顯區別。

根據單因素方差分析，上述反映土壤腐蝕性的指標在不同方位和不同圈層均無顯著性差異，表明成都市土壤腐蝕性較為均質，部分方位和圈層的微小差異，主要是由于成都市的工業發展與布局、土壤異質性等誤差造成的。

表4 成都市土壤腐蝕性指標監測結果

2.2 土壤腐蝕性評價結果與分析

表5為成都市土壤腐蝕性評價結果。由表5可知，成都市土壤采樣點腐蝕性評分介于4.5～10.5之間，平均為9.5，腐蝕性為中等水平。在成都市20個不同區縣中，高新區、金堂縣和都江堰市采樣點的土壤腐蝕性為較弱，其余均為中等水平。

表5 成都市土壤腐蝕性指標檢測及評價結果

在腐蝕性評價指標中，含水率對腐蝕性的影響最大，由于成都市屬于亞熱帶季風氣候，降雨充沛，氣候溫濕，導致土壤含水率不利于埋地鋼制管道的防腐。其次為pH值和含鹽量，Cl-含量對土壤腐蝕性貢獻較小。同時，所有采樣點土壤的電阻率均大于50Ω·m，評分為0，這表明導電率不強，對埋地鋼制管道的腐蝕性基本上沒有影響。

根據單因素方差分析，成都市土壤采樣點腐蝕性評分在不同圈層（Sig.=0.652＞0.05）無顯著性差異；由于在不同方位上腐蝕性評分不呈正態分布，因此，根據非參數Kruskal-Wallis檢驗，其漸近顯著性Sig.=0.065＜0.1，因此，在0.1的水平上，成都市土壤采樣點腐蝕性評分在方位上具有顯著性差異，其中成都西均值明顯高于其他方位；此外，根據中值檢驗，其漸近顯著性Sig.=0.034＜0.05，因此，在0.05的水平上，成都市土壤采樣點腐蝕性評分在方位上具有顯著性差異，同樣是成都西與其他方位差異明顯。

3 埋地公用管道防腐措施分析

考慮到成都市土壤腐蝕性為中等水平，因此在管網建設過程中，尤其是針對風險性較高的公用燃氣埋地管道，需要從質量控制、防腐技術、防腐檢驗與檢測等方面做好相應的防腐措施。

3.1 質量控制

為有效防止管道腐蝕，需要對施工過程進行嚴格的質量控制。首先，根據不同管道需求，要嚴格設計防腐規范；其次，在材料采購過程中，需要根據規范進行嚴格的招投標，對符合資質的企業報送材料嚴格審核，并隨機取樣送實驗室審檢。過程質量控制主要從管體表面防腐工序、防腐管道中間過程、管道防腐補口和補傷工序、質量檢查控制、防腐管在下溝和回填工序等方面開展[6]。

3.2 防腐技術

目前埋地管道防腐主要采用防腐涂層與陰極保護相結合的方法。防腐涂層主要包括環氧粉末涂層、復合涂層兩種，具體防腐材料包括石油瀝青、煤焦油瀝青、煤焦油瓷漆、環氧煤瀝青、聚氨酯石油瀝青、煤焦油磁漆(CTE)、環氧粉末(FBE)、底膠加聚烯烴(POA)、環氧底漆加底膠加聚烯烴(POE)、環氧粉末加改性聚烯烴(POF)、雙層PE和三層聚乙烯(3PE)等，由于石油瀝青涂層以及煤焦油瓷漆涂層容易對周圍環境產生污染，因而目前已很少使用，其余防腐材料和技術，可根據公用埋地管道施工的實際情況進行選擇。對舊有受損管道進行修復時，可采用液體涂料和纏繞保護帶的方法[3，7，8，10]。

3.3 檢驗、檢測方法與措施

埋地管道防腐涂層檢測的方法很多，可分為內部檢測和外部檢測[9]。目前已應用的技術有：標準管地電位(P/S)測試、Pearson測試、CIPS密間隔電位測試、CPS陰極保護電流測試、DCVG直流電位梯度測試、RD-PCM多頻電流測繪系統、利用CP的管線電流法測試、變頻-選頻法等；另外，管道內部檢測主要采用智能清管器（漏磁）間接地檢測涂層破損[9，10]。

此外，由于我國公用埋地管道的檢驗與檢測工作起步較晚，建議相關職能部門加強對其監督管理，落實并完善相關法律、法規的制定及實施工作；同時，應委托相關檢驗與檢測單位，按照《壓力管道定期檢測規則—公用管道》（TSG D7004—2010）的要求，對公用埋地管道定期開展檢驗、檢測工作，以便及時發現安全隱患，采取有效措施，減少重大事故的發生。

綜上所述，通過施工過程的質量控制和防腐處理，以及運行過程中的常規檢驗與檢測，可有效預防和減少土壤對城市鋼制公用埋地管道的腐蝕影響。

4 結論與建議

根據對成都市土壤腐蝕性指標的監測和評價，得出如下結論與建議：

1）成都市土壤采樣點的電阻率、pH值、含水量、含鹽量、Cl-含量分別介于52～270 Ω·m、4.50～7.73、9.70%～22.49%、0.05%～0.61%、0.0036%～0.0089%之間，根據單因素方差分析，這些反映土壤腐蝕性的指標在不同方位和不同圈層均無顯著性差異；

2）成都市土壤采樣點腐蝕性評分介于4.5～10.5之間，為中等水平；其腐蝕性評分在不同圈層上無顯著性差異，但是在方位上，具有顯著性差異；

3）在公用埋地管道建設和運行過程中，可從質量控制、防腐技術、防腐檢驗與檢測等方面做好相應的防腐措施。

[1] 童玉芬，武玉．中國城市化進程中的人口特點與問題[J]．人口與發展，2013，19(4)：37-45.

[2] 馬文琦，孫紅鐿，廉達昌，等．鋼骨架塑料復合管淺談[J]．油氣田地面工程， 2002，21(1)：35-35.

[3] 孫婷婷，翟羽亮．埋地管道防腐辦法及腐蝕因素分析探討[J]．中國科技博覽，2011，(21)：283.

[4] 許俊城，宋新志，陳國華．城市埋地鋼質燃氣管道腐蝕原因及對策[J]．理化檢驗-物理分冊，2007，43(4)：171-175.

[5] GB/T 19285—2014 埋地鋼質管道腐蝕防護工程檢驗[S].

[6] 高義．埋地管道防腐方法與質量控制[J]．世界華商經濟年鑒·城鄉建設，2012，19(9)：17.

[7] 李大濤．埋地管道防腐技術探討[J]．中國科技博覽，2009，(29)：1201.

[8] 劉煉，李雄偉，李森．埋地管道防腐技術現狀及對未來的展望[J]．大觀周刊，2011，(36)：6.

[9] 劉錦銘．埋地管道防腐檢測技術應用研究[J]．全面腐蝕控制，2005，19(2)：32-34.

[10] 曾劍雷，計雪松．埋地管道防腐涂料及防腐系統檢測技術[J]．上海煤氣，2006，(6)：1-5.

Soil Corrosivity Assessment and Anti-corrosion Measures of Public Buried Pipelines in Chengdu City

Wei Wei M iao Piyu Wu Wenyong Yang Kaiyu
(Chengdu Special Equipment Inspection Institute Chengdu 610036)

Taking Chengdu city as an example, the soil corrosivity was assessed by the grading method based on the monitoring of resistivity, pH, water content, salt content and chloride iron content. The results indicated that the resistivity, pH, water content, salt content and chloride iron content ranged 52～270 Ω·m, 4.50～7.73, 9.70%～22.49%, 0.05%～0.61% and 0.0036%～0.0089% respectively. According to the ANOVA, there were no signif cant differences of those soil corrosivity indicators both in different directions and in different ring counties around the center city of Chengdu. The core of soil corrosivity was 9.5 which pointed out that the level of soil corrosivity was median. The soil corrosivity was no significant difference in different ring counties but had a significant difference in different directions. The soil corrosivity was relatively higher in the western counties than other direction counties. Therefore, many quality control measures, anti-corrosion techniques, corrosion inspection and testing were suggested to preserve buried steel pipelines in Chengdu city.

Soil corrosivity assessment Public buried pipelines Anti-corrosion measures Chengdu city

X 933.4

B

1673-257X(2017)06-0055-05

10.3969/j.issn.1673-257X.2017.06.014

魏?。?982～)，男，碩士，副主任，工程師，從事承壓類特種設備檢驗、檢測工作。

魏巍，E-mail: 18708185844@163.com。

成都市特種設備檢驗院科研項目（編號：CTK20140003）

2017-02-06）