近日,北京科技大学李晓刚教授团队完成的项目“埋地钢质管道腐蚀机理、服役安全评估及重大工程应用”荣获2024年河北省科学技术进步奖二等奖。该项目面向我国油气管道、城市燃气管网、供水管线及重大能源输送工程的防腐蚀安全需求,围绕埋地钢质管线在复杂土壤环境中的腐蚀机理、数据积累、服役安全评估与工程应用开展系统研究,形成了适用于复杂土壤环境下埋地钢质管线腐蚀检验、评价与风险防控的成套技术体系,为我国管线基础设施长周期安全服役提供了重要技术支撑。
我国幅员辽阔,土壤类型复杂多样,不同区域在含水率、盐分、pH值、有机质、微生物活动、氧化还原条件、杂散电流及污染物组成等方面差异显著,是世界上土壤腐蚀环境最为复杂的国家之一。埋地钢质管线长期处于地下隐蔽服役状态,一旦发生腐蚀穿孔、泄漏或失效,不仅会造成能源损失和环境污染,还可能引发重大安全事故。传统管线腐蚀评价主要依赖局部检测和经验判断,难以全面揭示复杂土壤环境下腐蚀风险的区域差异、主控因素和长期演化规律。
针对这一行业共性难题,李晓刚教授团队长期开展我国典型土壤环境下金属材料腐蚀行为研究,系统积累了中国复杂土壤类型下腐蚀数据2亿条,揭示了土壤理化性质、微生物活动、含水状态、离子组成、阴极保护条件和杂散电流等因素对埋地钢质管线腐蚀行为的影响规律,在此基础上,结合美国和德国制定埋地钢质管道腐蚀评价方法,建立了符合我国特色的“埋地钢质管道腐蚀八因素评价方法”。利用这种新方法,建立了埋地管线腐蚀风险识别、腐蚀状态评价、剩余寿命预测和服役安全评估方法,为复杂土壤环境下管线腐蚀防控提供了科学依据。
在工程应用方面,团队围绕埋地钢质管线腐蚀检测、土壤腐蚀性评价、阴极保护有效性评估和管线服役安全评价等关键环节,建立了系统化检验与评价技术,支撑形成埋地钢质管线腐蚀检验与评价相关国家标准3项。相关技术成果推动了我国埋地管线防腐蚀工作由经验管理向标准化、数据化和风险分级管理转变,为管线设计选材、防腐层维护、阴极保护优化、腐蚀风险预警和检维修决策提供了重要技术依据。
截至目前,相关技术已在油气输送、城市燃气、供水管网、能源管廊等领域推广应用,保障了近400万公里埋地钢质管线防腐蚀安全。通过提高腐蚀风险识别准确性、优化防护措施和延长管线服役寿命,该成果显著降低了管线腐蚀失效风险和运维成本,为国家能源安全、城市生命线工程安全和重大基础设施可靠运行提供了有力支撑。
值得一提的是,围绕埋地管线腐蚀防控与土壤腐蚀评价方向,李晓刚教授团队已形成持续性成果积累。此前,团队相关研究成果曾先后获得2013年中国腐蚀与防护学会科学技术进步奖一等奖“基于埋地钢质管道腐蚀风险的土壤腐蚀性综合评价方法”、2015年北京市自然科学奖三等奖“管线钢土壤应力腐蚀机理及关键环境因素作用规律”、2016年江西省科学技术进步奖二等奖“酸性土壤中金属材料腐蚀数据积累、规律研究及工程应用”、2017年中国腐蚀与防护学会科学技术进步奖一等奖“管线钢阴极保护集成技术及工程应用”等奖项。