金屬腐蝕與防護(hù)-第5章

5油氣長(zhǎng)輸管道的腐蝕與防護(hù)金屬腐蝕與防護(hù)目錄5.2管道覆蓋層保護(hù)

5.3管道陰極保護(hù)5.1油氣管道的腐蝕控制

5.4雜散電流的腐蝕與防護(hù)不同土壤對(duì)同種金屬的腐蝕速率不同（碳鋼0.005mm/a～0.1mm/a）；同一土壤對(duì)不同金屬的腐蝕性也不一樣小塊腐蝕原電池&長(zhǎng)流電流的宏觀腐蝕原電池可大數(shù)十公里主要形式是氧濃差電池腐蝕速度一般比水溶液中慢土壤電阻率影響大，有時(shí)成為腐蝕速度的主要控制因素腐蝕過程影響因素腐蝕原因含水量

鹽分含氧量土壤導(dǎo)電性pH值溫度孔隙度具有電解質(zhì)溶液土壤中的雜散電流細(xì)菌腐蝕特點(diǎn)5.1油氣管道腐蝕與控制管道外腐蝕天然氣組分（H2S、CO2）游離水（地層水）砂土等雜質(zhì)5.1油氣管道腐蝕與控制管道內(nèi)腐蝕選用符合環(huán)境的鋼材與工藝控制管流成分，選擇合理的前處理（除硫、除水等）采用管道覆蓋層及陰極保護(hù)緩蝕劑內(nèi)腐蝕層（有機(jī)涂層、雙金屬?gòu)?fù)合管等）建立腐蝕監(jiān)控和管理系統(tǒng)5.1油氣管道腐蝕與控制目錄5.2管道覆蓋層保護(hù)

5.3管道陰極保護(hù)5.1油氣管道的腐蝕控制

5.4雜散電流的腐蝕與防護(hù)管道的外防腐層的基本要求與金屬有良好的粘結(jié)性；電絕緣性能好；防水及化學(xué)穩(wěn)定性好；有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和韌性，耐熱和抗低溫脆性；耐陰極剝離性能好；抗微生物腐蝕；破損后易修復(fù)，并要求價(jià)格低廉和便于施工。埋地管道防腐層的主要種類瀝青類防腐層合成樹脂類防腐層硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料單層熔結(jié)環(huán)氧粉末（FBE）最早于1961年由美國(guó)應(yīng)用于管道防腐工程。因與鋼管表面粘結(jié)力強(qiáng)、耐化學(xué)介質(zhì)侵蝕性能、耐溫性能、耐陰極剝離性耐土壤應(yīng)力等優(yōu)點(diǎn)，溫度范圍寬(-30～100℃），成為國(guó)內(nèi)外管道內(nèi)外防腐涂層技術(shù)的主要體系之一。但由于涂層較薄（0.3－0.5ｍｍ），不適合于石方段，適合于大部分土壤環(huán)境和定向鉆穿越粘質(zhì)土壤。涂敷時(shí)鋼管外表面噴(拋)射除銹等級(jí)應(yīng)達(dá)到GB/T8923中規(guī)定的Sa2.5級(jí)，鋼管表面的錨紋深度應(yīng)在40～l00μm范圍內(nèi)，并應(yīng)監(jiān)測(cè)環(huán)氧粉末涂敷之前瞬間的鋼管外表面的溫度，最高不得超過275℃。在FBE管道上發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，應(yīng)先清除掉缺陷部位的所有銹斑、鱗屑、裂紋、污垢和其他雜質(zhì)及松脫的涂層；將缺陷部位打磨成粗糙面，用干燥的布或刷子將灰塵清除干凈，用雙組分液體環(huán)氧樹脂涂料進(jìn)行局部修補(bǔ)。埋地管道防腐層的主要種類聚乙烯防腐層三層結(jié)構(gòu)聚乙烯防腐層簡(jiǎn)稱3PE，底層為環(huán)氧粉末涂料，中層為膠粘劑，外層為聚乙烯。它利用環(huán)氧粉末與鋼管表面很強(qiáng)的粘結(jié)力；利用擠出聚乙烯優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、絕緣性等來提高其整體性能，使得三層PE防腐涂層的整體性能表現(xiàn)更為突出，更為全面，適用于對(duì)覆蓋層機(jī)械性能、耐土壤應(yīng)力及阻水性能要求較高的苛刻環(huán)境，如碎石土壤、石方段、土壤含水量高、植物根系發(fā)達(dá)地區(qū)。埋地管道防腐層的主要種類在防腐層涂敷前，先清除鋼管表面的油脂和污垢等附著物，并對(duì)鋼管預(yù)熱后進(jìn)行表面預(yù)處理，鋼管預(yù)熱溫度為40～60℃。表面預(yù)處理質(zhì)量應(yīng)達(dá)到《涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)》GB/T8923中規(guī)定的Sa2.5級(jí)的要求，錨紋深度達(dá)到50μm～75μm。鋼管表面的焊渣、毛刺等應(yīng)清除干凈。在3PE管道上發(fā)現(xiàn)缺陷時(shí)，對(duì)小于或等于30mm的損傷，宜采用輻射交聯(lián)聚乙烯補(bǔ)傷片修補(bǔ)。對(duì)大于30mm的損傷，先除去損傷部位的污物，將該處的聚乙烯層打毛，并將損傷處的聚乙烯層修切成圓形，邊緣應(yīng)倒成鈍角。在孔洞部位填滿與補(bǔ)傷片配套的膠粘劑，貼上補(bǔ)傷片。最后，在修補(bǔ)處包覆一條熱收縮帶，包覆寬度應(yīng)比補(bǔ)傷片的兩邊至少各大50mm。埋地管道防腐層的主要種類管道防腐層的維護(hù)1、防腐層失效的原因（1）防腐層類型選擇不當(dāng)（2）防腐補(bǔ)口的質(zhì)量不好（3）外力破壞造成防腐層損傷（4）防腐層自然老化（5）陰極保護(hù)的參數(shù)不適當(dāng)（6）管理不善2、防腐層的維護(hù)管道的腐蝕幾乎都發(fā)生在防腐層嚴(yán)重缺陷或破損的地方，由于管道埋在地下，不便于直接觀測(cè)和檢查，加上土壤環(huán)境條件復(fù)雜多變，給防腐層的管理維護(hù)帶來困難。防腐層的維護(hù)主要采取以下措施：（1）經(jīng)常監(jiān)測(cè)防腐層狀況。通常采用定期進(jìn)行防腐層缺陷檢漏、防腐層絕緣電阻測(cè)量等方法，分析陰極保護(hù)參數(shù)的變化情況及原因，判定防腐層質(zhì)量及損傷程度。（2）防腐層分級(jí)管理。對(duì)不同管段、不同狀況的防腐層，按其技術(shù)狀況分級(jí)，分別采用不同的維修對(duì)策。目前對(duì)防腐層是根據(jù)其絕緣電阻值從大到小分為五個(gè)級(jí)別：優(yōu)、良、中、差、劣。最差的一級(jí)需要及時(shí)維修更換原有的防腐層。（3）制定實(shí)施維修計(jì)劃。對(duì)檢測(cè)確定的不同級(jí)別的防腐層，分別采取定期檢測(cè)、修補(bǔ)或更換的措施。管道防腐層的維護(hù)3、防腐層檢測(cè)防腐層檢測(cè)分地面檢測(cè)和地下檢測(cè)，地面檢測(cè)有外觀、厚度、粘結(jié)力及電火花檢漏等。為了能達(dá)到預(yù)期的防腐效果,防腐管道在埋地前必須保證其防腐層質(zhì)量完好,這就需要對(duì)防腐層質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)防腐層涂敷是否均勻，厚度是否達(dá)到要求。還要檢測(cè)涂層在工廠制作或運(yùn)輸中是否造成針孔缺陷、裂紋等。管道焊接后的防腐處理是否符合質(zhì)量要求。管道在埋地后仍應(yīng)定期或不定期進(jìn)行防腐層檢測(cè),檢測(cè)其在埋地后的防腐層質(zhì)量變化情況:有否破損?破損點(diǎn)位置、大??；防腐層絕緣電阻變化速率等,對(duì)埋地管道防腐層狀況作出確切的評(píng)估，并提出處理建議。管道防腐層的維護(hù)外防腐涂層的維護(hù)手段一：埋地管道防腐層缺陷檢漏目的：在不開挖管道的情況下，通過地面檢測(cè)找出防腐層破損和缺陷，進(jìn)而有針對(duì)性地開挖修補(bǔ)維護(hù)手段方法：連續(xù)測(cè)定距離兩點(diǎn)間的電位差，找到電位差最大的一點(diǎn)。檢漏儀：發(fā)射機(jī)；接收機(jī)；導(dǎo)向儀；電火花檢漏儀檢漏作業(yè)要求：修補(bǔ)作業(yè)每年全線進(jìn)行一次；修補(bǔ)后3-5a可適當(dāng)縮減儀檢漏修補(bǔ)作業(yè)方法原理外防腐涂層防腐層檢漏原理圖防腐層良好，信號(hào)衰減如1，電位差小

A點(diǎn)破損，信號(hào)衰減如2，電位差小外防腐涂層的維護(hù)手段二：防腐層絕緣電阻的測(cè)定及管理目的：從防腐層的防腐機(jī)理出發(fā)，測(cè)定其對(duì)地絕緣電阻，對(duì)比該測(cè)量參數(shù)的變化，從而了解其綜合狀態(tài)防腐層絕緣電阻測(cè)量方法：抹布法；直流法；變頻——選頻法測(cè)量防腐層絕緣電阻技術(shù)防腐層分級(jí)管理及其對(duì)策將一條管線的按單元管段實(shí)施檢測(cè)，分級(jí)，按不同的技術(shù)狀態(tài)登記采取措施防腐層技術(shù)等級(jí)劃分和分級(jí)管理基本原則

維護(hù)手段方法原理方法煩瑣，測(cè)試段小，只能提供某點(diǎn)的數(shù)據(jù)，應(yīng)用價(jià)值不大抹布法測(cè)量防腐層絕緣電阻變頻——選頻法示意圖在上述方法優(yōu)缺點(diǎn)基礎(chǔ)上，由我國(guó)工程技術(shù)人員開發(fā)利用交頻信號(hào)傳輸?shù)慕?jīng)典理論，將埋地管道視為單線-大地信號(hào)通道，根據(jù)數(shù)學(xué)推倒，計(jì)算電阻。直流法測(cè)量防腐層絕緣電阻向被測(cè)管道施加電壓，測(cè)取施加電壓前后被測(cè)段兩端管地電位的變化，和被測(cè)段內(nèi)獲得的電流，求得被測(cè)防腐層的絕緣電阻目錄5.2管道覆蓋層保護(hù)

5.3管道陰極保護(hù)

5.1油氣管道的腐蝕控制

5.4雜散電流的腐蝕與防護(hù)管道陰極保護(hù)原理：金屬—電解質(zhì)溶解腐蝕體系受到陰極極化時(shí)，將陰極電位向負(fù)值移動(dòng)到其腐蝕電池的陽極平衡電位以下，即向被保護(hù)的金屬通以足夠的陰極電流，對(duì)金屬表面進(jìn)行陰極極化，減少或消除造成金屬腐蝕的各種腐蝕原電池的電極電位差，使陽極溶解速度降低，甚至極化到非腐蝕區(qū)金屬完全不腐蝕（腐蝕電流趨于零），進(jìn)而達(dá)到阻止金屬腐蝕的目的。方法：犧牲陽極陰極保護(hù)、外加電流陰極保護(hù)法1.犧牲陽極材料性能要求具有足夠負(fù)的電位，可供應(yīng)充分的電子陽極極化率小，活化誘導(dǎo)期段，使輸出電位計(jì)電流穩(wěn)定消耗單位質(zhì)量的陽極質(zhì)量所提供的電量多陽極溶解均勻買復(fù)式產(chǎn)物易脫落價(jià)格低廉，來源充足犧牲陽極法陰極保護(hù)2.犧牲陽極材料種類鎂合金犧牲陽極鋅合金犧牲陽極鋁合金犧牲陽極犧牲陽極法陰極保護(hù)3.犧牲陽極法陰極保護(hù)主要應(yīng)用：長(zhǎng)輸管道的閥室保護(hù)隧道內(nèi)、套管內(nèi)的管道保護(hù)站場(chǎng)內(nèi)的工藝管道保護(hù)新建管道的臨時(shí)保護(hù)犧牲陽極法陰極保護(hù)1.外加電流陰極保護(hù)的基本參數(shù)（1）最小保護(hù)電位和合理保護(hù)電位（2）最小保護(hù)電流密度（3）保護(hù)程度（4）保護(hù)效率外加電流陰極保護(hù)2.外加電流陰極保護(hù)的主要設(shè)施直流電源(安全可靠、