在燃气庭院管网或室内立管改造中,常会遇到这样一个场景:主管道是黑色的 PE(聚乙烯)管,阀门却选用了灰蓝色或银灰色的球墨铸铁闸阀。PE 与金属“搭档”会不会因为电位差而发生电化学腐蚀?答案并不简单,需要先分清“电偶腐蚀”与“土壤腐蚀”两条主线,再给出可落地的工程对策。
一、先弄清两个概念
电偶腐蚀:两种不同金属在导电介质(水、潮湿土壤)中形成闭合回路,电位较负的金属成为阳极,被优先消耗。
土壤腐蚀:同一种金属在含盐、含氧的土壤中因局部电位差而腐蚀,本质上也是电化学过程,但不需要“异种金属”参与。
二、PE 与球墨铸铁能否形成电偶?
PE 属于高分子绝缘材料,体积电阻率可达 101? Ω·cm 以上,在电化学序列中“没有位置”,既不会给出也不会接受电子。因此,PE 与球墨铸铁之间无法构成宏观电偶对,也就谈不上“PE 被腐蚀”或“铸铁被 PE 加速腐蚀”的说法。真正需要担心的是铸铁阀门本体在土壤中的耐蚀性,以及它与邻近钢管、铜管之间的电偶问题。
三、球墨铸铁阀门在土壤中的风险点
球墨铸铁本身电位约 –0.5 V(相对于 Cu/CuSO? 参比电极),比普通碳钢略高,但在含氯离子或硫酸盐的潮湿土壤中,仍可能以 0.02–0.05 mm/年的速率均匀腐蚀;若土壤电阻率低于 20 Ω·m,腐蚀速度会显著加快。此外,阀门法兰、螺栓常为碳钢镀锌,电位更低,容易与阀体形成小电偶,导致螺栓先被消耗。
四、工程上如何“零腐蚀”落地
涂层+包覆:阀门出厂前喷涂环氧或环氧煤沥青,现场再用冷缠胶带或热缩套整体包覆,把铸铁与土壤“物理隔离”。
阴极保护:当管网同时存在钢管时,可把铸铁阀门纳入牺牲阳极系统(镁阳极或铝锌铟合金),使整体电位负移至 –0.85 V 以下,强制阀门成为阴极。
电绝缘:若阀门两端需与钢管过渡,采用绝缘法兰或 PE 转换接头,阻断杂散电流通道。
土壤改良:在回填土中掺入 5 % 膨润土+5 % 石灰,提高电阻率并缓冲 pH,可明显降低腐蚀电流密度。
定期检测:对埋地阀门设置测试桩,每 2–3 年测量一次电位和涂层电阻,发现异常及时修复。
五、结论
PE 管与球墨铸铁闸阀直接接触不会引发电化学腐蚀,因为 PE 是绝缘体。真正需要关注的是铸铁阀门在土壤中的均匀腐蚀及其与其他金属形成的电偶腐蚀。通过“隔离+阴极保护+定期检测”的三重措施,可让阀门在整个服役期(≥30 年)内免遭穿孔,确保燃气系统安全。