近年来, 伴随我国经济快速增长, 粗放的经济方式以及淡薄的监管发展理念推动了环境压力的不断走高。蔚蓝的天空、生机盎然的大地渐行渐远, 一切都在有形或无形中不断感受到各种污染的伤害, 而土壤的污染尚未引起足够的重视。最近, 因土壤污染导致的食品药品安全事件频频发生, 但其实土壤的污染影响不仅仅局限于此, 对工业的影响也渐渐在扩散, 城镇钢质燃气管道的腐蚀就是其中一种。
根据国家环境保护部与国土资源部开展的近十年的全国土壤污染状况调查, 土壤环境状况总体不容乐观, 污染类型以无机型为主, 有机型次之, 复合型污染比重较小。从土壤污染的主要物质类别不同分为以下几种:
我国多数城市近郊土壤都存在不同程度的重金属污染。由于重金属污染物载土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解等特征, 对钢制燃气管道的影响较为长远。以某市为例, 资料表明土壤重金属污染虽然尚处于早期阶段, 但土壤中Cu、Zn、Ni、Cr、Pb、Cd、As、Hg等差异性存在, 市域南部重金属污染指数相对较高, 且存在高浓度区域。
由于污水、化肥、农药等长期存在, 土壤中的有毒有害化合物不断积累, 严重时可能带来灾难性的后果, 即所谓的“化学定时炸弹”。我国每年化肥施用量超过4100万t, 农药量达50万~60万t, 农田平均施用农药13.9 kg/hm2。直接进入土壤的农药, 大部分可被土壤吸附, 残留于土壤中的农药, 由于生物和非生物的作用, 形成具有不同稳定性的中间产物或最终产物无机物。
土壤作为一个开放的系统, 受多种因素的影响。大气中的二氧化硫、氮氧化物等有害物质发生反应形成酸雨, 通过沉降和降水而降落到地面, 引起土壤酸化。冶金工业排放的金属氧化物粉尘, 则在重力作用下以降尘形式进入土壤。一些建筑垃圾固体废物、污泥、生物废物也直接排放于土壤之中。如禽畜饲养场的厩肥和屠宰场的废物, 作为肥料, 如不进行物理和生化处理, 则其中的寄生虫、病原菌和病毒等同样引起土壤污染。
钢质燃气管道由于其可承受高压、坚固不变形、成熟工艺等优良特点广泛应用于城镇埋地燃气管道, 在穿越河流、铁路等特殊地区时是聚乙烯管材及符合管材无法替代的, 但管材的防腐要求及工艺也要求较高。埋地钢质燃气管道的腐蚀主要分为以下几种:
电化学腐蚀是指金属和外部相关介质的反应过程中有局部电流产生的腐蚀, 土壤性质是影响管道腐蚀速度的主因之一。土壤电阻率越低电化学腐蚀速度越快;相反, 电阻率越高, 电化学腐蚀速度越慢。通常可按土壤电阻率确定等级:土壤电阻率ρ<50Ω·m为高腐蚀性土壤;50≤ρ<100Ω·m为中腐蚀性;ρ≥100Ω·m为低腐蚀性。
是指金属直接和各种介质接触发生化学反应引起的金属变化过程。化学腐蚀包括管道外腐蚀和管道内腐蚀。管道外化学腐蚀对管道损伤较大, 一般为区域面积腐蚀, 常导致管壁厚度变薄, 通常情况下与电化学腐蚀同时存在。化学腐蚀不止对钢制管道本身, 对防腐层的损害也非常大.
由于外界各种电气设备的漏电和接地, 在土壤中形成了杂散电流。其中直流电对钢管腐蚀最为严重, 如电气化铁路、直流焊机、外壳接地、阴极保护等。有实验证明曾在电子显微镜下观察被土壤腐蚀的金属, 有种形状为略带弯曲的圆柱体细菌, 长度约为2×10-6m, 并长有一根鞭毛。细菌依靠鞭毛的伸曲, 使其躯体向前移动。由于它依赖于硫酸盐还原反应而生存的, 所以人们称它为硫酸盐还原菌。它对金属腐蚀作用的解释, 率先由屈菲 (Kuhv) 提出, 在缺氧条件下, 金属虽然难以发生吸氧腐蚀, 但可进行析氢腐蚀, 土壤中多含有硫酸盐, 产生生物催化作用, 使SO42-离子氧化被吸附的氢, 从而促使析氢腐蚀顺利进行。
输配管道路由设计时可通过调整管道埋深、走向方式尽量避开土壤污染区域, 如矿山、金属冶炼区、化工、印染、农药、电子工业园区, 长期使用化肥农药的农林用地。按照相关规范对高铁轻轨等电气化铁路、外壳接地工业、阴极保护应用的区域满足间距要求。
埋地钢质管道的防腐技术及应用已十分成熟, 如石油沥青防腐、环氧煤沥青、聚乙烯粘带、焦油瓷漆外防腐、溶结环氧粉末外涂、聚乙烯防腐层、牺牲阳极阴极保护、强制电流阴极保护等。但需考虑针对不同的土壤类型选择合适的防腐工艺, 发挥更好的与自然环境的隔离作用。
了解土壤污染类型, 有机物、无机物或杂散电流等, 污染较为严重地区应进行专业污染安全评价, 根据评价调整防护措施。其次, 在管道敷设后进行针对性防护, 在回填土中施用化学改良剂或采取生物改良措施中和污染物, 增强土壤净化能力。具体为向土壤中施用石灰、碱性磷酸盐、氧化铁、碳酸盐和硫化物等化学改良剂, 加速有机物的分解, 使重金属固定在土壤中, 降低重金属在土壤及土壤植物体的迁移能力, 使其转化成为难溶的化合物。
摘要：本文结合土壤污染的现状及主要物质, 阐述了埋地钢制燃气管道的腐蚀的主要问题, 通过必然存在的关联性分析, 重点对钢制燃气管道的防腐蚀的具体措施进行了探讨和思考, 为保障埋地钢管的安全运行提供了启发。
关键词：土壤,污染,燃气,钢管,腐蚀
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