过程装备腐蚀与防护城市埋地管道外防腐蚀技术的应用

茨欺理工大孽 过程装备腐蚀与防护 题目城市埋地管道外防腐蚀技术的应用 院 系机械工程学院 专业班级 学 号 学生姓名 指导教师 2015年 4月 19 日 城市埋地管道外防腐蚀技术的应用 摘要阐述了埋地管道外腐蚀原因及类型。介绍了涂料防腐蚀、阴极保护和阳极保护在埋地管 道外防腐蚀中的综合应用。 关键词城市埋地管道；腐蚀；防腐；措施 1引言 随着城市各方面的快速发展，城市天燃气管网不断扩展，各种管线纵横交错。天 然气管道一般都是埋地敷设，长期受到各种腐蚀的侵害，经常发生腐蚀泄漏事故， 造成了巨大的直接和间接经济损失。钢管是燃气管网中应用最多的材质。其主要优 点是强度高、韧性好、承载应力大，抗冲击性和严密性好，可塑性好，便于焊接 和热加工，壁厚较薄、节省金属。但其耐腐蚀性较差，需要有妥善的防腐措施。本 文详细介绍了城市燃气埋地铜管腐蚀产生的原因和预防措施。 2、管道外防腐蚀的重要性 腐蚀是指金属在周围介质作用下，由于化学变化，电化学变化或物理溶解而产生 的破坏。金属要发生腐蚀必须有外部介质的作用，而且这种作用是发生在金属与介 质的相界上。它不包括因单纯机械作用引起的金属磨损破坏。从热力学观点看，绝 大多数金属都具有与周围介质发生作用而转入氧化状态的倾向。因此，金属发生腐 蚀是一种自然趋势，且到处可见。例如金属构件在大气中因腐蚀而生锈；埋于地下 的金属管道因腐蚀发生穿孔等等。好的防腐层是埋地钢质管道防蚀的第一道防线， 它可以把钢管与周围介质有效隔绝。同时对减缓管道腐蚀速度、延长寿命起着决定 作用。 3、腐蚀原因及分析 3. 1、化学腐蚀 化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。也就是说 金属直接和介质接触引起的金属离子的溶解过程，在金属表面均匀发生，腐蚀速度 缓慢。化学腐蚀是全面的腐蚀，在化学腐蚀的作用下，管壁的厚度是均匀减少的。 3. 2、电化学腐蚀 电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质（电解质溶液）发生电化学作用而产 生的破坏。也就是金属和电解质组成原电池所发生的金属电解过程。金属与电解质 之间存在一个带电的界面，与此界面有关的因素都会影响腐蚀过程的进行。其实质 是浸在电解质溶液中的金属表面上形了以金属为阳极的腐蚀电池。包括异金属接触 产生的腐蚀原电池、钢管本身成分含量复杂产生的原电池、氧浓差产生腐蚀原电池、 盐浓差腐蚀原电池和直流杂散电流腐蚀、交流杂散电流腐蚀。土壤中埋地钢管受到 的电化学腐蚀的强弱程度，与土壤的腐蚀性即土壤的电阻率有关。土壤的电阻率可 通过一定的方法测定出来，依照其值的大小可以划分土壤的腐蚀等级。 3.3、微生物腐蚀 微生物腐蚀是由土壤中的部分菌类（如硫酸盐还原菌、硫氧化菌、铁菌）参与 腐蚀的过程，比如还原型硫化物可被硫氧化菌氧化至硫酸盐，从而对钢管造成腐蚀。 4、管道腐蚀的几个类型 4.1、管道内腐蚀 这类腐蚀影响因素相对来说比较单一，主要受所输送介质和其中杂质的物理化学 特性的影响，所发生的腐蚀也主要以电化学腐蚀为主。 4.2、管道外腐蚀 目前国内外长输油气管道腐蚀控制主要发展方向是在外防腐方面，因而管道检测 也重点针对因外腐蚀造成的涂层缺陷及管道缺陷。管道外腐蚀的原因包括外防腐层 的外力破损，外防腐层的质量缺陷，钢管的质量缺陷，管道埋设的土壤环境腐蚀。 4.3、管道的应力腐蚀破裂 管道在拉应力和特定的腐蚀环境下产生的低应力脆性破裂现象称为应力腐蚀破 裂Stres s CorrosionCracking, SCC,它不仅能影响到管道内腐蚀，也能影响到 管道外腐蚀。 5、外腐蚀防护方法 通过对埋地钢管腐蚀原因的分析，我们会发现造成埋地钢管腐蚀的主要原因是电 化学腐蚀，该腐蚀分为阳极过程、阴极过程、电流流动三个过程，这三个过程既相 互独立又彼此联系，其中一个过程被阻断，另两个过程也就不会发生，腐蚀电池就 会停止和减慢。这给我们采取防腐对策提供了理论依据。针对埋地钢管电化学腐蚀 的三个过程，钢管的防腐应从阻断其中某一过程人手。因此埋地钢管的防腐一般采 用以下两种方法 5. 1电保护法 采用电保护法。电保护法分为外加电源保护法阴极保护、牺牲阳极保护法和排 流保护法。通过外加直流电源，可以使钢管相对于外部环境形成负电位、从而达到 阴极保护的效果，消除形成微电池腐蚀和宏电池腐蚀的阴阳极电位差，从根本上阻 止阴阳极过程的进行。但在城市燃气系统中，燃气管道周围往往伴有电力通讯管线 和供水、供热管网。如果采用阴极保护法，外加直流电源会对电力通讯管线和供水、 供热管网造成很大影响。从而出现自身受益、它家受害的局面。而采用比钢管还原 性较强的金属作为保护极与钢管相连构成原电池，还原性较强的金属将作为负极发 生氧化反应而消耗，被保护的钢管作为正极就可以避免被腐蚀的牺牲阳极保护法则 不会出现此类情况。因此，我公司采用的就是牺牲阳极保护法，在城市燃气的输气 干管采用防腐涂层与牺牲阳极相结合的防腐方法，进一步提高了防腐效果。对于其 它压力较低的非主干管道，则一般直接采用防腐涂层法。在牺牲阳极保护法应用中， 一般采用镁合金作为牺牲阳极对管道进行保护。由于阴极保护系统通过牺牲阳极镁 合金，能对钢管提供足够量的电子，使钢管界面呈负电性和达到足够负的电极电位, 从而抑阻氧化反应；此时还原反应所需电子完全从牺牲阳极镁合金获得。由此实现 了阴极保护，停止了金属的腐蚀过程。由于在输出电流过程中牺牲阳极镁合金会逐 步被消耗，因此镁合金牺牲阳极的设计使用年限需要与管道的使用年限相一致，从 而确保牺牲阳极保护的效果和持久性，减少日后的维护强度和成本。但需要注意的 是，在土壤电阻率过高和钢管穿越水域、沼泽等特殊地域时，就不适宜采用牺牲阳 极保护法对钢管进行防腐保护。 5. 2涂料防腐 增加埋地钢管的管材和土壤之间的过渡电阻，减小腐蚀电流。如在管道外壁加防 腐涂层，可增大回路电阻，减少腐蚀电流目前埋地燃气管道常用的外防腐涂层主要 有石油沥青防腐、煤焦油瓷漆防腐、环氯煤沥青防腐、熔结环氯粉末防腐、聚乙烯 胶带防腐和三层PE复合结构防腐等六类。三层聚乙烯复合结构涂层在国际上使用已 超过30年，在国内使用也已超过8年，近几年，多采用三层PE防腐技术，三层聚 乙烯复合结构涂层较其他防腐工艺而言耐机械破坏能力更强，从而使得施丁二时能 有效减少施_T保护成本及补伤成本，且减少成本的同时并不会增加，焊接复杂度， 故并不会对施工单位增加额外的负担。虽然管道外壁加防腐涂层方法简单、防腐效 果明显，但是防腐涂层一旦遭受外力破损，裸露部分会加速腐蚀，从而在局部造成 腐蚀穿孔。因此防腐涂层法只能治标而不能治本，只有在采用防腐涂层法的同时结 合电保护法才能取得标本兼治的效果，经济而有效。欧美等发达国家的实践已经充 分证明，在采用防腐涂层防腐的同时必须采用电保护。 6、结束语 钢管是在城市燃气管网中应用最广的管材，在整个燃气领域钢管发挥着不可替代 的重要作用。但是，在使用过程中我们在看到钢管优点同时也必须意识到由于钢管 的特性和实际施工和维护管理过程中一些无法克服的原因，造成了燃气钢管使用寿 命较