焦双健，陈晓磊

（中国海洋大学 工程学院，山东 青岛 266100）

1 铸铁管线强度衰退机理

土壤腐蚀是造成管线抗力衰退的最主要因素。在土壤的腐蚀作用下，埋地管线的管壁变薄，形成体积型缺陷。缺陷部位产生应力集中现象，在同等外部荷载作用下更容易造成管线的损伤。同时，还会使管线的强度不断降低，严重影响管线的使用寿命。

铸铁管线的腐蚀是一个自我抑制的过程，即在腐蚀初期管线的腐蚀速率较大，当腐蚀持续进行时，腐蚀生成物将附着于管壁表面，从而减少管壁与土壤的接触面积，起到保护作用，导致管线腐蚀速率的降低，后期的腐蚀速率随着龄期增加而趋向稳定。目前，管线腐蚀速率的计算模型主要有3种：线性腐蚀模型，二阶段腐蚀模型和幂函数腐蚀模型。

线性模型的形式简单、影响因素少，实际研究的腐蚀规律差别较大，应用并不广泛。二阶模型由Rajan提出，无法准确描述龄期超出试验范围的管线，也不推荐使用。

幂函数模型是由J.R.Rossume提出的，通过模型修正后得到的最终Rossume幂函数腐蚀模型公式为

式中：k0为模型修正系数，k0＝0.3223；铸铁中ka＝1.4，a＝0.22；A为管道暴露在土中的腐蚀面积；n与kn取值与土壤透气性相关，如表1所示；T为管龄；ρsoil为土壤电阻率，代表土壤酸碱度。

表1 Rossum幂函数模型的土壤腐蚀常数表

通过对幂函数、二阶函数及线性函数模型比较得知，采用幂函数模型对铸铁管线的剩余强度进行评估更可靠。

2 铸铁管线剩余强度计算

腐蚀作用所产生的体积型缺陷包括轴向缺陷和环向缺陷两种，其中轴向缺陷对管线所能承受工作压力的影响较大，环向缺陷对管线受弯极限承载力的影响较大。……