《牺牲阳极是否导致3PE防腐层阴极剥离的探讨》由会员分享，可在线阅读，更多相关《牺牲阳极是否导致3PE防腐层阴极剥离的探讨（2页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、牺牲阳极是否导致 3PE 防腐层阴极剥离的探讨2010-9-10 马长福 杨印臣摘要：通过分析钢管防腐层发生阴极剥离的条件、3PE 防腐层的特性，得出牺牲阳极阴极保护不会导致 3PE 防腐层发生阴极剥离。关键词：埋地燃气管道；阴极保护；牺牲阳极；3PE 防腐层；阴极剥离Discussion on whether Sacrificial Anode Leads to Cathodic Disbonding of 3 PE Anticorrosive TapeMA Chang-fu，YANG Yin-chenAbstract：Through analyzing the condition of c
2、athodic disbonding of steel pipe anticorrosive tape and feature of the 3PE anticorrosive tape，it is concluded that sacrificial anode cathodic protection does not lead to cathodic disbonding of 3 PE anticorrosive tape.Key words：buried gas pipeline；cathodic protection；sacrificial anode；3 PE anticorros
3、ive tape；cathodic disbonding1 概述实验测定，碳钢的最小保护电位为-0.85V ，正于此电位，则不能有效阻止腐蚀的发生；但若电位负向偏移太大，可能会减弱甚至破坏防腐层的粘结力，发生阴极剥离 1。对于强制电流方式，恒电位仪阴极导线直接连接到管道上，阴极导线连接点附近管道的电位最负；对于牺牲阳极方式，阳极通过导线连接到管道上，也是连接点附近管道的电位最负 2。随着与连接点距离的增加，管道电位逐渐上升，最远端电位最正。电位上升速度取决于防腐层的绝缘性能，正常的阴极保护必须保证最远端的管道电位负于-0.85V。在防腐层绝缘性能不变的前提下，最大电位越负，则每台恒电位仪或每组
4、阳极保护距离就越长。2 影响因素分析阴极剥离的过程是：土壤中的水会电解生成氢离子和氢氧根离子，在钢管的阴极区发生氢离子还原为氢原子，进而生成氢分子的反应。当水中带有防腐层的钢管电位过负，达到或超过析氢电位，氢离子在钢管上发生剧烈的还原反应，管道表面会析出氢气，导致防腐层发生剥离。发生剥离的充分必要条件有 3 个：钢管表面电位达到析氢电位；在钢管表面有足够的氢离子，由于剥离前的防腐层紧紧贴附在钢管表面，这就意味着防腐层的含水量要比较高；氢气泡的产生破坏了防腐层对钢管的粘附。上述 3 个条件缺一不可，达到析氢电位只是剥离发生的必要条件，但并不是充分条件。析氢电位建立在铁-水系的电位-pH 值图的基
5、础上，与防腐层性能没有任何关系。第个条件则取决于防腐层的性能。如果防腐层抗水渗透能力较强，钢管表面的氢离子还原后，无法得到及时的补充，就会发生浓度极化。即使钢管表面电位超过析氢电位，由于没有足够的氢离子，也不会有大量的氢气泡产生。如果防腐层抗水渗透能力较弱，在钢管表面的防腐层中含有较多的水分，氢离子还原后，可以得到及时的补充，钢管表面电位超过析氢电位时，就会有大量的氢气泡产生。第个条件也与防腐层性能有重大关系。在氢离子被大量还原后，阴极表面将由于氢氧根离子富集，而呈现碱性，如果防腐层耐碱性能较差，其对钢管的粘附力就会变差，导致严重剥离的发生；如果防腐层耐碱性能较强，剥离的发生就相对较轻。另外，
6、剥离的发生还与防腐层对钢管的粘附力类型有关，如果其粘附建立在化学键合的基础上，剥离的发生就相对困难；而粘附建立在机械附着的基础上，剥离的发生就相对容易。 根据前述分析可知，保护电位不比析氢电位更负，可以使管道进入本质安全状态，从根本上杜绝防腐层剥离的发生，但此时每台恒电位仪或每组牺牲阳极的保护距离太短，性能没有得到充分利用，造成无谓的浪费。要提高阴极保护系统的经济性，应针对每种防腐层合理确定最大电位，在避免发生剥离的前提下，充分利用恒电位仪或牺牲阳极的潜能，达到最大保护距离。3 3PE 防腐层剥离电位的确定对于最大保护电位， 埋地钢质管道阴极保护技术规范GB/T 214482008 中规定：“
7、 阴极保护状态下管道的极限保护电位(CSE，铜/ 饱和硫酸铜参比电极)不能比-1200mV 更负。 ”但对于剥离电位， 埋地钢质管道阴极保护技术规范GB/T214482008 中并未表述。国内这方面的研究也较少，有些油田曾进行过石油沥青防腐层的实际阴极剥离试验，较为统一的认识是：-1.70V 是有害剥离的始点，一般认为-1.50V 对于石油沥青防腐层是不会产生剥离的。而原石油行业标准曾明确规定保护电位安全值如下：石油沥青防腐层为-1.5V，环氧粉末防腐层为-2.0V。这也正是从能否产生防腐层剥离的角度考虑而确定的参数。近期建设的管道，很多都采用 3PE 防腐层。3PE 防腐层是薄层环氧粉末作底
8、层，胶粘剂作中间层，聚乙烯作面层的复合结构。其底层的粘附力类型、耐碱性都与单独的环氧粉末防腐层相似，而聚乙烯面层又有较好的耐水渗透性，含水量明显低于单独的环氧粉末防腐层，故其耐阴极剥离能力肯定不会低于单独的环氧粉末防腐层。在深圳，钢质地下燃气管道多采用 3PE 防腐层，并采用了牺牲阳极阴极保护，绝大多数采用镁合金阳极，其开路电位为-1.5V 左右。多年来，管道运行管理单位一直在管道的防腐状态方面进行定期检测。实际检测结果表明没有阴极剥离现象发生。采用人工模拟加速剥离，不同温度、时间条件下的试验都表明，极化电位在-1.5-4.0V范围内，3PE 防腐层阴极剥离半径都保持在一个基本稳定的数值上 3
9、。综合分析可知，3PE 防腐层最大保护电位至少负于-2.0V，至于具体数值，需要进一步的试验及工程检验确定。4 结论钢管达到析氢电位是防腐层剥离的必要条件，并不是充分条件。3PE 防腐层的剥离电位至少负于-2.0V，牺牲阳极的开路电位都正于-1.7V，故牺牲阳极不会导致 3PE 防腐层发生阴极剥离。参考文献：1 张宗旺，朱万美，李来成，等.阴极保护国家标准与专利技术J.煤气与热力，2009，29(10)：A33-A36.2 杨印臣. 地下管道和储罐管理维护实用技术M.广州：华南理工大学出版社，2005.3 张其滨，刘金霞，赫连建峰，等.管道 3PE 涂层的阴极剥离性能研究J.腐蚀与防护，2006，(7)：331-333.(本文作者：马长福 杨印臣 深圳市燃气集团股份有限公司 广东深圳 518054)
