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1、工业管道、公用管道防腐及绝热,江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院 Tel：18961807008 E-mail:,7/19/2020,1,主要内容,1、钢质管道防腐 2、管道绝热,7/19/2020,2,1、钢质管道防腐,1基础知识 防止或减缓管道腐蚀的根本途径是正确选择合适的管道材料，要根据管道输送的介质的性质、浓度、温度、压力、流速等工艺条件，以及材料的耐腐蚀性能，考虑经济技术指标，综合分析后选择材料，常用的防腐方法有： （1）隔离防护法 隔离防护法包括衬里防护和各种表面处理技术。 衬里保护所用的衬里材料包括金属材料和非金属材料两种。金属耐腐蚀衬里材料的选用必须根据介质的具体情况，如
2、防止氧化性介质电化学腐蚀时，采用奥氏体不锈钢较好；防止氯离子等的应力腐蚀开裂时，采用双相不锈钢较好；既要防止水对钢材的锈蚀又要防止水中氯离子的应力腐蚀，可采用高纯低碳的铁素体不锈钢，此外衬钛、铅、镍等也应用较多。,7/19/2020,3,1、钢质管道防腐,非金属衬里材料最常用的是橡胶、塑料及耐酸陶瓷与石墨砖板。应用广泛的表面工程技术有表面喷涂金属或非金属，此外还有电刷镀和刷镀、镍-磷化学镀、电镀等。 （2）电化学保护法 对属于电化学腐蚀机理的腐蚀问题，原则上均可采用电化学方法来阻止与减缓带电离子的电化学反应和迁移。电化学防护方法有阴极保护法和阳极保护法两种。 阳极保护是在腐蚀介质中将被腐蚀的金
3、属通以阳极电流，在其表面形成很强的耐腐蚀性的钝化膜，借以保护金属。阳极保护可以以电偶式阳极保护，或与涂料或缓蚀剂联合应用。,7/19/2020,4,1、钢质管道防腐,阴极保护法有牺牲阳极法和外加电流法两种方法。 1）牺牲阳极法 牺牲阳极法又称为护屏保护。它将较活泼的较负的金属或合金连接在被保护的金属管道上，形成原电池，较活泼（较负）的金属作为腐蚀电池的阳极被腐蚀，被保护的金属作为阴极可以免遭腐蚀。一般可以选择铝、锌及其合金作为阳极材料。 2）外加电流法 外加电流法将直流电源的负极与被保护的金属连接，正极与另一附加辅助电极连接，作为电解电池的两个极，电源对被保护金属通入阴极电流，在外加电流的作用
4、下使腐蚀得到抑制，金属管道得到保护。,7/19/2020,5,1、钢质管道防腐,（3）缓蚀剂保护法 在给定的金属-腐蚀介质中，如加入少量能够阻止腐蚀介质对金属的腐蚀或降低腐蚀速率的化学物质（称为缓蚀剂），就能有效降低这种金属的腐蚀速率。缓蚀剂有两类，一类是有机类，如苯胺、硫醇胺、乌洛托品等；另一类为无机类，如铬酸盐、硝酸盐、磷酸盐和硅酸盐等，各种不同的金属-腐蚀介质体系应选择适合的缓蚀剂。,7/19/2020,6,1、钢质管道防腐,（4）管道的防腐涂料 1）管道防腐涂料的选择 为了防止工业大气、水、及土壤对管道表面的腐蚀，对管道表面涂上防护涂料是防止管道表面腐蚀的重要措施。因此正确选择防腐蚀涂
5、料是防止管道表面腐蚀的关键。管道防腐蚀涂料的选择可参照表6.6.1（见P431）和表6.6.2（见P431432）。 2）钢材表面的原始锈蚀的分级 钢材表面的原始锈蚀分为A、B、C、D四级： A级：全面地覆盖着氧化皮而几乎没有铁锈的钢材表面； B级：已发生锈蚀，且部分氧化皮已经剥落的钢材表面； C级：氧化皮因已锈蚀而剥落或者可以刮除，且油少量的点蚀； D级：氧化皮已因锈蚀而全面剥落，且已普遍发生电蚀的钢材表面。,7/19/2020,7,1、钢质管道防腐,2管子和管件防腐 （1）管外防腐 1）普通油漆防腐应符合下列要求： a漆层均匀，颜色一致； b漆膜附着牢固，无剥落、皱纹、气泡、针孔等缺陷；
6、c涂层完整无损坏、流淌； d当设计对涂层厚度有规定时，应用非金属测厚仪进行检测，如设计未规定具体厚度，则涂层的层数应符合设计或规范的要求。,7/19/2020,8,1、钢质管道防腐,2）石油沥青防腐和环氧煤沥青防腐应符合下列要求： a用目视方法检查外观，并用防腐层测厚仪按防腐管段总数的5%抽查防腐层的总厚度，每个截面测上、下、左、右4点，其最薄点应符合设计规定的防腐等级要求，如有一个点不合格，应加倍抽查，其中仍有一个不合格的，应逐根进行检查； b用高压电火花检漏仪检查防腐层的连续完整性，以检查时不出现电火花为合格，检漏电压参照表6.6.4(P433)选取； c按防腐管段总数的5%抽查防腐层粘结
7、能力。检查时在防腐层上切一夹角为4560的切口， 切口边长约4050mm，从角尖端撕开防腐层，撕开面积应大于3050cm2，以防腐层撕开后粘附在钢管表面上的第一层沥青占撕开面积的100为合格。每个管段检查一处，如有不合格，应加倍抽查，其中仍有不合格时，应逐件进行检查。,7/19/2020,9,1、钢质管道防腐,3）硬聚氨酯泡沫塑料防腐保温应符合下列要求： a外观检查应无裂纹、破损，防腐层端面密封完好无损伤； b每批按1%（但不少于两根）抽查防腐保温层总厚度，允许偏差为设计总厚度的-3+5mm， 若有不合格，应加倍检查，如仍不合格则全批预制件应评为不合格； c按每批成品5（不少于两根）抽查泡沫塑
8、料层的吸水率、容重和抗拉强度和聚乙烯膜的耐环境应力开裂时间和抗拉强度，均应符合标准规定，如有不合格应加倍检查，仍不合格时则全批视为不合格； d泡沫塑料塑料防腐保温层的石油沥青保护层质量应按相应的标准进行抽查。,7/19/2020,10,1、钢质管道防腐,（2）管内防腐 1）涂层防腐时，应从管道两端伸入管内可达的范围进行表面外观、电火花检漏、厚度、结合强度检查。涂层厚度用测厚仪在 360上均匀检测3点，厚度应符合设计要求。用4kV 电火花检漏仪在360 上均匀检测3点，无漏点为合格。结合强度检查方法是在管道两端各选一处约50mm50mm2的受检面， 在受检面上每5mm用利刃划一道，横竖各11道，
9、划透涂层，开成100个小方块，小方块整块脱落按一块计算，半块以上脱落按半块计算，不及半块脱落不计数，合计脱落不超过25%者为合格。检查结果全部合格者，或同一处不合格而再选该端不同地方重检后合格者为全部合格，否则为不合格。 对不合格的管道涂层可采用补涂面漆的方法修补，对结合强度不合格者应重新返修。,7/19/2020,11,1、钢质管道防腐,（2）橡胶衬里层应进行外观检查，硬度和厚度测试，以及电火花检漏。 （3）防腐的质量证明 当由专业防腐单位进行防腐施工时，应按压力管道元件制造单位的要求出具产品质量证明书（包括钢管的质量证明书）并有许可标志和可追溯的产品标识。,7/19/2020,12,1、钢
10、质管道防腐,3燃气管道的防腐 （1）燃气管道腐蚀种类 输送燃气的钢管按其腐蚀部位的不同，分为内壁腐蚀和外壁腐蚀。 1）内壁腐蚀 水在管道内壁生成一层亲水膜，形成了原电池腐蚀的条件，产生电化学腐蚀。还由于输送的燃气中可能含有硫化氢、二氧化碳、氧、硫化物或其他腐蚀性化合物直接和金属起作用，引起化学腐蚀。因此，在钢管内壁一般同时存在化学腐蚀及电化学腐蚀。内壁防腐的根本措施首先应是将燃气净化， 使其杂质含量达到规范要求的允许值以下。还可以在管道内用合成树脂或环氧树脂等作内涂层，可防止管道内壁的腐蚀，并能降低管壁的粗糙度，相应地提高了管道的输气能力。,7/19/2020,13,1、钢质管道防腐,2）外壁
11、腐蚀 钢管外壁腐蚀在架空或埋地情况下均可能发生。对于架空钢管的外壁防腐一般用油漆覆盖层防护。而埋地钢管外壁腐蚀的原因比较复杂。其中化学腐蚀是全面性的腐蚀，在化学腐蚀的作用下，管壁厚度的减薄是均匀的，所以从钢管受到穿孔破坏的观点看，化学腐蚀的危害性不大，一般也可采取外壁覆盖层保护。除全面性的化学腐蚀而外，一般还有如下三类腐蚀：,7/19/2020,14,1、钢质管道防腐,a电化学腐蚀由于土壤各处物理化学性质不同、管道本身各部分的金相组织结构不同，如晶格的缺陷及含有杂质、金属受冷热加工而变形产生内部应力，特别是钢管表面粗糙度不同等原因，使一部分金属容易电离，带正电的金属离子离开金属，而转移到土壤里
12、，在这部分管段上电子越来越过剩，电位越来越负；而另一部分金属不容易电离，相对来说电位较正。因此电子沿管道由容易电离的部分向不易电离的部分流动，在这两部分金属之间的电子有失有得，发生氧化还原反应。失去电子的金属管段成为阳极区，得到电子的这段管段成为阴极区。腐蚀电流沿金属管段从阴极区流向阳极区，然后从阳极区流离管道，经土壤又回到阴级区，形成回路，土壤中发生离子迁移，带正电的阳离子（如H+）趋向阴极，带负电的阴离子（如OH-）趋向阳极。使阳极区的金属离子不断电离而受到腐蚀，使钢管表面出现凹穴，以至穿孔，而阴极则保持完好。,7/19/2020,15,1、钢质管道防腐,（2）土壤的腐蚀性对燃气管道外腐蚀
13、防护的影响 土壤颗粒内充满空气、水和各种可溶盐，使土壤具有电解质溶液的特征，可以导电。土壤的腐蚀性与土壤的结构、含水量、透气性、导电性、有无各种盐类和酸类等因素有关。干燥土壤对金属的腐蚀作用比潮湿土壤小。当土壤含水量11%13%时，土壤的腐蚀性最大，而超过20%24%时；土壤的腐蚀能力趋于下降。被水分饱和的土壤的腐蚀性最小。,7/19/2020,16,1、钢质管道防腐,当含水量经常变化，水分和氧共同对金属起腐蚀作用时，这样的腐蚀最为严重。城市中有污水淤积的土壤，其中的土壤结构各不相同，而且杂质很多，这种土壤的腐蚀性很大。沼泽地区、潮湿的泥炭质土壤以及炉渣履盖的土壤等，腐蚀性也很大。纯砂土对管道
14、的腐蚀作用甚小。研究土壤时，考虑上述全部因素是相当复杂的，应找出一个既易测定、而又基本上能反映土地腐蚀性的物理量，研究结果证明，土壤的电阻率是土壤腐蚀性能的最重要特征，而电阻率又能迅速而较精确地测定。结合我国土壤实际情况，对一般地区土壤腐蚀性分级可按表6.6.5确定。,7/19/2020,17,1、钢质管道防腐,对于腐蚀因素较复杂地区，可按钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范SY 0007的规定，确定腐蚀性指数。然后根据十二项指数的代数和按表6.6.6(P435)进行分级。,7/19/2020,18,1、钢质管道防腐,（3）城镇埋地钢制燃气管道绝缘防腐层保护的等级及确定因素 埋地钢制燃气管道采用
15、绝缘防腐蚀层时，共分为普通、加强和特加强三级。燃气埋地管道涂层防腐等级应根据土壤的腐蚀性、管道的重要程度及所经地段的地质、环境条件等因素确定。 当城镇燃气管道在下列情况下，应采用加强级和特加强级： 1）高压、次高压、中压管道和直径200mm的低压管道； 2）穿越河流、公路、高速公路、铁路的管道； 3）有杂散电流干扰及存在细菌腐蚀较强的管道； 4）需要特殊防护的管道； 5）厂、站内管道。,7/19/2020,19,1、钢质管道防腐,（4）管道防腐绝缘层材料应满足的基本要求 管道防腐绝缘层一般应满足下列基本要求： 1）应有良好的电绝缘性能、涂层电阻不应小于1000.m2、耐击穿电压强度不得低于电火
16、花检测仪检测的电压标准； 2）涂层应具有一定耐剥离的能力； 3）应有足够的机械强度、韧性及塑性。应有一定抗冲击强度、良好的弯曲性、耐磨性、针入度应达到规定指标、良好的粘结性，以保证涂层连续完整； 4）应有良好的防水性和稳定性。耐大气老化性能好、化学稳定性好、耐水性好、足够的耐热性和耐低温性能好等； 5）材料来源充足，价格低廉，便于机械化施工； 6）涂层应易于修补。,7/19/2020,20,1、钢质管道防腐,（5）埋地管道绝缘防腐层的种类 目前国内外埋地钢管所采用的防腐绝缘层种类很多，有沥青绝缘层、聚氯乙烯包扎带、防腐胶带、塑料薄膜涂层、酚醛泡沫树脂等塑料绝缘层、环氧粉末喷涂、搪瓷涂层和水泥砂浆涂层等。沥青是埋地管道中应用最多和效果较好的防腐材料。现有的沥青防腐涂料定型产品有煤焦油瓷漆、石油沥青漆、环氧煤沥青等。煤焦油沥青具有抗细菌腐蚀的特点，但有毒性。塑料绝缘层在强度、弹性、受撞击、粘结力、化学稳定性、防水性和电绝缘等方面，均优于沥青绝缘层。表6.6.7（见P435）列出了当前常用的防腐层相关性能及标准。 沥青防腐绝缘层主要有石油沥青与环氧煤沥青两种。沥青绝缘层由沥青、玻璃布和防腐专
