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1、1第一章第一章 埋地钢质管道的腐蚀埋地钢质管道的腐蚀第一节第一节 防腐工作的重要意义防腐工作的重要意义在诸多灾难中(水灾、火灾、风灾、地震、车祸等)腐蚀给人类带来的危害遥居领先。统计资料表明：美国每年腐蚀损失 3 千亿美元，人均 1 千1 百美元。我国每年腐蚀损失 1500 多亿元，平均每天损失 3 亿元。腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的 4%左右，其中包括上百万吨钢材和各种灾难事故造成的损失，世界钢产量的 1/3 因腐蚀而报废，造成的直接和间接经济损失是巨大的。此外，腐蚀造成资源和能源的损失也是严重的，管道因腐蚀、结垢造成管径变小，摩阻增大，泵功率增加、跑、冒、滴、漏不仅浪费了资源还严重
2、的污染环境，甚至造成人身的伤亡事故。火灾、爆炸、窒息事件不断发生,直接威胁人民生命财产的安全，其中埋地钢质管道的腐蚀损失占有相当大的比例，腐蚀的严重性不单是经济问题也是一个严重的社会问题。做好防腐工作有着重要意义，它可以控制腐蚀灾难的发展，消除腐蚀事故和环境污染，增产节约，只要我们采取有效的防腐措施，就可以夺回 1/3 的经济损失。这直接关系到创造节约型社会的实现。 第二节第二节 金属腐蚀简述金属腐蚀简述一、金属为什么会腐蚀一、金属为什么会腐蚀腐蚀就是金属由元素状态返回自然界存在的化合物矿石的过程,它是 一个自发的,不可避免的渐变过程。以铁为例：在自然界常年稳定存在的形式是铁矿石，而铁被腐蚀后
3、的产物铁锈的成分也正如同矿石成分，从能量观点看，化合物经冶炼还原出金属是吸热过程，需要提供大量热能才能完成，即金属状态的铁比矿石中2的铁具有较高能量，这种高能态在自然环境中是不稳定的，它要不断放出能量，重返自然界稳定存在的低能态矿石。所以说，腐蚀过程乃是冶炼过程的逆过程，冶炼时消耗能量越大的金属就越易腐蚀，如铁就容易腐蚀，而金则难腐蚀。腐蚀过程(释放能量) 腐蚀与冶炼关系： 铁 铁的化合物冶炼过程 (高能态) (吸收能量) (低能态)腐蚀的原理是电化学腐蚀，其造成腐蚀的原因有内因和外因，内因是通过外因起作用。内因：成份不同，如碳钢内含有主要成分铁(Fe)，少量碳化铁 (FG3 C )，和碳(C
4、)及其它合金元素，由于铁和碳具有不同的电位，碳的电位高(惰性)是阴极，铁的电位低(活泼)是阳极，铁和碳之间存在电位差, 在腐蚀介质中就产生腐蚀电流，造成电位低的铁腐蚀。即由铁转变成铁离子。外因:空气、水、土壤中含有氧(O2)二氧化碳(CO2)二氧化硫 (SO2)，各种盐，不同 PH 值，灰尘、烟粒，细菌、杂散电流、温度、流速等环境具有导电性，金属在内，外因共同作用下，电化学腐蚀就发生了。二、金属腐蚀的分类二、金属腐蚀的分类按金属腐蚀破坏形式分类：（一）全面腐蚀、腐蚀分布在整个金属表面上，如钢板上的薄锈。（二）局部腐蚀:腐蚀集中在金属表面的一定区域，而其它区域则几乎不受腐蚀。如点腐蚀、缝隙腐蚀、
5、电偶腐蚀、选择性腐蚀、间接腐蚀、应3力腐蚀开裂、腐蚀疲劳、磨损腐蚀。氢脆等。三、腐蚀程度的评定三、腐蚀程度的评定 （一）全面腐蚀的评定表 11 全面腐蚀三级标准耐蚀性评定耐蚀性等级腐蚀深度 毫米/年 1、耐蚀185%)被涂物表面水份附着力所以相对湿度85% 不能施工，否则大面积脱落、分层。露点控制：空气中的水分在物体表面的凝结此时不能施工，施工时要求钢铁表面的温度在露点 3以上方可施工。温度:环氧型漆60不可16施工，因溶剂迅速挥发来不及渗透到钢板造成起泡，成膜性差，附着力差。稀释： 油漆出厂已调好粘度一般不用加稀释剂，若贮存时间过长或天气冷热变化需要调节适合施工用粘度，一般不超过油漆量的 5
6、%，加人太多会造成漆膜厚薄不均。二、绝缘防腐层二、绝缘防腐层防腐绝缘层的作用是使金属管道与土壤介质隔绝，根据这一原则要求防腐绝缘层即要有很好的粘结性、连续性、不透水性、土壤介电性和化学稳定性, 又要有一定的抵抗土壤压力的机械强度及对温度的热稳定性，另外,还要有充足的货源和价格低廉。目前采用的防腐绝缘材料可分为有机和无机两大类，有机的有：石油沥青、煤焦油沥青、环氧煤沥青、聚乙烯胶带，硬质聚氨醋泡沫塑料，包覆聚乙烯防腐层等，无机的石棉、水泥、水泥砂浆、珐郎、陶瓷等。（一）石油沥青防腐涂层：该涂料技术成熟、防腐可靠、物理性能差、易受细菌腐蚀，价格便宜。见石油工业部部标准 SY/T 042097埋地钢
7、质管道石油沥青防腐涂层技术标准表 24 防腐涂层等级与防腐涂层结构防腐涂层等级防腐涂层结构每层沥青厚 度(mm)涂层总厚度 (mm) 普通防腐沥青底漆一沥青玻璃布一沥青一玻璃 布一沥青一聚氯乙烯工业膜1.54.0加强防腐沥青底捧一翻青一玻璃布一沥青一玻璃 布一沥青一玻璃布一沥青一聚氯乙烯工1.55.517业膜 特加强防腐沥青底漆一沥青一玻璃布一沥青一玻璃 布一沥青一玻璃布一沥青一玻璃布一沥 青一聚氯乙烯工业膜1.57.0（二）环氧煤沥青防腐涂层该涂料主要由环氧树脂、煤沥青、填料和固化剂组成，它综合了环氧树脂机械强度高、粘结力大，耐化学介质浸蚀和煤沥青的耐水、抗微生物,抗植物根的优点，是一种优良
8、的防腐绝缘材料。 见石油工业部标准 SY044796埋地钢质管道环氧煤沥青防腐技术标准 SY/404790埋地钢质管道环氧煤沥青防腐层施工及验收规范 表 25 防腐层的等级与结构等级结构干膜厚度 mm 普通级底漆一面漆一面漆0.20加强级底漆一面漆一玻璃布一面 漆一面漆0.40特加强级底漆一面漆一玻璃布一面 漆一玻璃布一面漆一面漆0.60（三）聚乙烯胶带防腐层聚乙烯胶带分防腐胶带(内带)和保护胶带(外带)两种，内带的作用是防 腐绝缘作用，外带的作用是保护内带使其不受损伤。它的最大特点是可现场机械连续作业、施工方便、不污染环境、粘结力较差，成本高。见 SY401493埋地钢质管道聚乙烯胶带防腐层
9、施工及验收规范（四）包覆聚乙烯防腐层包覆管在钢管外表面先涂一层密封性层胶，再用挤出法包覆一层聚乙18烯防腐层的复合结构。物理性能和低温性能好，工厂予制，技术复杂，成本高。 （五）粉末内涂层环氧粉末内涂层使用环氧系粉末涂料静电喷涂.工厂予制，防腐性好，粘结力强，强度高，技术复杂，成本高。 （六）聚乙烯、硬质聚氨醋泡沫塑料“营中营“法成型防腐保温层“管中管“即在钢管外同心套入已予制好的高密度聚乙烯塑料防腐套管,然后在其环形空间发泡形成聚氨酯硬质泡沫塑料与聚乙烯保护层(黄夹克)组成复合管。使钢管得到长期的保温和防腐的双重优良保护，该管使用寿命至少 30 年以上，节能效果明显，但造价高。见 SY041
10、596埋地钢质管道硬质聚氨酯泡沫塑料防腐保温层技术标准 （七）水泥砂浆衬里水泥砂浆做输水管道内防腐涂层，已有近百年历史了。实践证明这种防腐衬里，不仅具有良好的防腐蚀效果，还可防止结垢，提高管道的输送能力，节省能源消耗。适用于生活饮用水和常温工业用水的输水管道和储水罐的内壁防腐蚀。材料源方便、价廉、无毒。三、单凭防腐绝缘层保护管道存在不安全因素三、单凭防腐绝缘层保护管道存在不安全因素防腐绝缘层是以增加金属腐蚀电池回路电阻，减小腐蚀电流来控制腐蚀的。然而在实际工程中，管壁防腐涂层由于施工条件、经济性等诸多原因，不可能做到完整无损，致密无孔、以下原因有时难以克服。（一）选材和实施中经济上的限制;19
11、（二）装卸和施工中的损伤;（三）岩石、瓦砾对涂层的破坏;（四）土壤负荷的重压,季节变化;（五）细菌降解,高分子材料老化;（六）补口上的薄弱环节;（七）树根生长对涂层的贯穿;（八）挖掘施工的破坏鉴于以上原因，期望完好难以做到。有人误解认为搞上管道防腐涂层就能实现并保持永久、管道腐蚀问题就解决了。其实不然，特别是我国当前大多数施工队伍人员素质较差，使防腐层保持完整无损是难以做到的。那么涂层产生针孔、缺陷、破损会带来什么恶果呢? 要知道防腐层虽能减少总的金属腐蚀量；但对防腐层破损处，裸铁部位导致腐蚀点集中。由于裸铁面积与大面积防腐层相比是小阳极与大阴极的不利面积比，S 阳i 阴。其后果造成裸铁部位过
12、早腐蚀穿孔。且裸铁面积越小，穿孔速度越快。就是说搞上防腐层会加速局部穿孔速度。譬如：家用搪瓷制品不小心打掉一小块瓷，露铁处加速穿孔，这是人人都知道的事实。管道防腐层就存在这种极不安全的隐患，必须引起人们的极大注意！如何解决这一问题，下面要讲的阴极保护就是完善和解决防腐层不尽人意的地方，使管道长期、安全、可靠运行的最好办法。第二节第二节 阴极保护阴极保护一、国内、外阴极保护情况一、国内、外阴极保护情况20对地下、浸泡水中金属结构的阴极保护方面，美国政府运输部(DOTX, 管道安全管理机构(OPS)和美国腐蚀工程师协会(NACE)都有规定，他们从政府方面强制规定，安全机构从安全角度出发，民间学术团
13、体从技术规范推 荐人手，从不同角度、不同程度地对普及推广阴极保护技术作出了贡献。 在运输部关于天然气和其他气体的管道传输最低联邦安全标准中规定：在 1971 年 8 月 1 日以前铺设的管道都必须在沿线安装与之涂层相适应的阴极保护系统，(见 SubpartI192，457)，这之后新铺设的管道在管线投入使 用一年内都必须安装阴极保护系统。(见 SubpartI192.455)。 在运输部关于天然气和其他气体的管道运输、泄漏报告的规定中规定，每年必须对管道进行一次全面的检查并上报运输部。这样促使管道公司每年都要请阴极保护专家对它的管道和阴极保护系统进行系统的检查和分析，保证了系统的安全和正常运转
14、。管道安全管理机构(OPS)关于腐蚀控制的要求(OPS-5SubparI)中, 主要采用了美国腐蚀工程师协会的地下或浸泡水中金属管道系统外表腐蚀控 制推荐规范中阴极保护标准和测量方法作为它的基础。 美国腐蚀工程师协会在规范中作了较为详细的定义和说明，阴极保护标准、设计的程序、施工方法、干扰电流和排除的控制、阴极保护系统的维护等等，成为广大腐蚀工程师协会成员工程师遵守的条文和设计的标准。由于美国腐蚀工程师协会成员遍及各个部门，而且活动频繁，因而推动了这些规范的建立和执行。在美国目前几乎都以法令的性质来看待这些规范。21美、日、苏在工业法规上都明文规定：禁止未加阴极保护而只有防腐涂层的管道使用。在
15、我国总理朱镕基 2001 年 8 月 2 日签暑的中华人民共和国国务院令第 313 号,发布(石油天然气管道保护条例)，中国石油天然气总公司 1989年 7 月 11 日签发的(油田阴极保护系统管理规定)中第二章一般规定，第四条：新建的外输管道必须采用阴极保护,油、水井套管、集输管网、和供水管网应采用区域性阴极保护，老钢质管道和储罐在改造时应逐步采用阴极保护， 第五条，阴极保护工程应与主体工程同时勘察、设计、施工和投产。 第六条，阴极保护工程应按(钢质管道及储罐防腐工程设计规范)，(长输管道阴极保护工程施工及验收规范)及有关标准进行验收。 国外 70 年代以后，各种大小不一的防腐工程公司在全国
16、各地蓬勃发展， 美国目前从事阴极保护的工程公司有百家之多，随着工业生产的发展，工业部门出现的腐蚀问题越来越多，阴极保护技术的发展，所能应用的领域，解决的腐蚀问题也越来越广，在美国阴极保护技术得到了广泛的应用、日益发展，几乎深入到了各个工业、产业部门如石油工业部门：长距离石油、天然气输送管道、油气田的油、气聚集管道、城市居民用天然气、煤气管道、油气田的井下设施、油、气贮罐，近海石油钻井平台，海底管线。此外，海洋工程设施，能源工业部门，交通工业部门，城市建筑部门，通讯工业，国防设施，轻工业部门等等。国内石油天然总公司及各大油田己较早普及了阴极保护技术，并尝到了甜头。如 1962 年新疆克拉玛依至独山子输油管道，腐蚀穿孔一次漏失原油 1100 余吨，采用阴极保护之后 30 多年来未出现穿孔漏油事故。有22关专家估计此管道还可再工作 20 年。 辽阳石化公司管道 1978
