管道腐蚀与防护

管道防腐蚀保护示意图
金属 + 土壤
腐蚀
金属 + 土壤
腐蚀
涂层 将金属与土壤隔离开
金属 + 土壤
腐蚀
涂层 将金属与土壤隔离开
阴极保护 针对有的缺陷涂层
整流器 将交流电流转变成
脉动直流电流
V
V
通过涂层以及阴极保护系统，最终 形成一个完整的管道保护系统。
外涂层是腐蚀控制的一种手段
管道腐蚀控制的第一步有赖于外涂层材料的运 用：如果管道金属能够隔绝其与周围环境土壤 的接触，那么就不会有腐蚀的发生，这个概念 从理论上讲完全合乎逻辑，如果涂层材料是一 种有效的电绝缘体，涂敷之初就能形成完美的 膜层并且在涂敷和回填过程中没有任何破损时， 作为阻止腐蚀的手段，单是使用涂层就完全有 效了。
三层PE防腐层
• 耐微生物腐蚀及深根植物根刺能力强，不发生 植物根穿透现象；
• 强度高，可以直接用含有直径≤Φ 25mm 的非人 工粉碎砾石的土回填而不会造成任何损伤；
• 抗阴极剥离能力强； • 产品质量稳定，有利于全面质量控制； • 使用寿命长，在≤ 60 ℃的条件下可以使用 50
年以上。
熔结环氧（FBE）
涂层应具备的特性
• （1）有效的电绝缘体； • （2）有效的水分屏障； • （3）涂敷方法和过程对管子不产生不利影响； • （4）采用产生最少缺陷的方法涂敷到管子上； • （5）与管子表面有很好的附着力； • （6）抵抗随时间推移产生的漏点的能力； • （7）抵抗转运处理、保管储存、安装过程中的
损伤的能力；
• 熔结环氧在近期还将在继续保持优势但是将逐 渐被挤出聚烯烃涂层和多层（熔结环氧+挤出 聚烯烃）涂层系统所取代。
补口材料
（1）概念 补口（weld coating）：现场防腐成品管焊接后对 焊口进行防腐保护，通常叫做补口。一般补口 用材料有：收缩套（带），冷缠带，环氧涂层 或是煤沥青；其作用主要是用来进行焊口的防 腐。 根据涂层系统相容配套的原则，补口材料选择 时应考虑与管道运行环境及主体涂层的适应性 和兼容性好，可靠性高，寿命长。
挤出聚烯烃 阴极剥离能力，与钢材优异的
系统
黏结性，高抗冲击和磨损性能
原始投入高，可能对 阴保电流造成屏蔽
三层PE防腐层
采用聚乙烯对钢管进行防腐，是近年来逐步 推广开来的一种钢管防腐技术。聚乙烯涂层 的主要特点是： • 防腐性能极佳，可耐受在自然环境下存在的 各种腐蚀； • 具有较高的质价比； • 绝缘性能极好，而且在干燥条件下与长期浸 水条件下电性能基本不变，可有效的防止杂 散电流引起的电化学腐蚀；
阴极保护系统
阴极保护就是通过使金属表面成为电化学电 池的阴极而减少腐蚀速率的技术。它是通过 使用外电源施加电流（称为强制电流）或牺 牲阳极，使金属的电位向负的方向移动来实 现的。 强制电流阴极保护是通过供电的方式将电流 强加在金属和埋在地下的阳极上，电源称为 整流器；在牺牲阳极系统中，利用牺牲阳极 材料，例如，锌或镁与管道钢材之间的电动 序的关系来提供所需的电流。
• 熔结环氧涂层涂敷工艺中每个步骤要求都非常 严格，需要仔细、认真完成以保证涂层质量。 表面处理必须达到NACE No.2标准中的近白级 金属表面，这样才能在熔结环氧涂敷后保证合 格。其最大的特点是良好的土壤和阴极剥离的 抵抗能力。为了提高该涂层系统的机械性能， 目前趋向于按16密尔（1密尔=0.0254毫米） （406.4μm）的标准涂敷得更厚。
管道腐蚀防护--涂层+阴极保护
采用外涂层和施加阴极保护是管道外腐 蚀防护的主要手段，尽管管道的绝大多 数表面都被涂层有效地保护着，但是在 漏点处或是剥离区中将会产生较高的腐 蚀速率，很可能导致穿孔或开裂。所以 埋地管线的涂层系统少有不与阴极保护 共同使用的。
外涂层系统
涂层的用意是要在金属表面上形成一层绝缘材料的连续 覆盖层，将金属与其直接接触的电解质之间进行绝缘 （防止电解质直接接触到金属），即设置一个高电阻 使得电化学反应无法正常发生。 在现实中，所有的涂层，不论总体质量如何都存在空 洞（通常称为不连续点）被称做漏点，这些漏点一般 是在涂敷、运输或者安装过程中产生的；使用过程中， 涂层漏点一般是由于涂层老化、土壤应力或是管道在 土壤中移动而产生的，有时也可能来自未被及时发现 的第三方破坏。涂层的老化有可能导致涂层从管道表 面剥离，进而将金属暴露在地下环境中。
腐蚀概念
腐蚀概念：腐蚀是金属和周围环境起化 学或电化学反应而导致的一种破坏性侵 蚀。腐蚀是一种化学过程，而且大多都 是电化学过程，伴随着氧化-还原反应的 发生。
管道腐蚀防护的意义
每年管道、储罐电缆和其它埋地或水下金属结 构及埋地管线的腐蚀造成巨大的损失。据中国 腐蚀协会统计,我国04年腐蚀损失为5000多亿， 大于自然灾害和事故损失总和。 尽管腐蚀原理及防护技术研究及应用都取得了 很大的进步，但腐蚀失效仍然是继第三方破坏 之后影响管道完整性的第二大因素。
管道常用涂层种类
涂层
优点
不足
煤焦油瓷漆 80年+的使用寿命 ，针孔少与钢 对健康和空气质量的
材黏结力高，抗阴极剥离
影响
工厂预制缠 30年+的使用寿命，针孔少，与 屏蔽土壤中的阴保电
带系统
钢材黏结力高
流
熔结环氧 35+年的使用寿命，针孔少，与 抗冲击磨损能力较低
钢材黏结力高，抗阴极剥离
吸湿率高
多 层 环 氧 / 低的保护电流需要量，高的抗
涂层应具备的特性
• （8）在长时间保持稳定的电阻率； • （9）抗剥离； • （10）抗化学降解； • （11）容易修理； • （12）保持物理特性； • （13）对环境没有毒害性； • （14）抵抗地面储存和长途运输过程中的变化和恶化的
能Biblioteka Baidu。
其他因素
在选择管道涂层时还应考虑下面的因素: 环境类型 管道的进场路情况 管道的运行温度 涂敷、存放、装运、施工和安装时的周边温度 地理和自然位置 已建管道的涂层类型 装运和储存 安装方法 费用 管子表面予处理要求
管道腐蚀与防护
Corrosion and Protection of Pipeline
管道腐蚀现象
从生产到腐蚀：管道材料的循环
金属从矿石中提炼出来时，需要提供很大的能量，使 其处于一个高能级状态。这些矿石是典型的金属氧化 物，如用来炼钢的赤铁矿（Fe2O3）。热力学的一个规 律是：材料总是趋向于以最低能量状态存在。因此， 多数的金属处于热力学不稳定状态，具有寻求低能量 状态的倾向，如形成氧化物或其他化合物。金属转化 成低能量氧化物的过程就是腐蚀。