油气管道的腐蚀与防护

中部沉降多，两端沉降少，形成微向下凹的盆 主拉应力为 45 度，所以裂缝也成 45 度倾斜。 能使女儿墙处于偏心受压状态，从而造成女儿
状曲面的沉降分布。在地质较好、较均匀，且
为了防止地基不均匀沉降引起墙体开裂， 墙上部竖向开裂。
房屋的长高比不大的情况下，房屋地基不均匀 首先应处理好软土地基和不均匀地基，但在拟
（2）合金成分的影响
性能最好。但由于 FBE 层较薄，对损伤的抵抗力 感应交流电叠加在管道腐蚀电化学电池上产生的
金属中的合金元素对其耐腐蚀性也有一定影 差，对除锈等施工质量要求严格。美国的大直径的 腐蚀，其腐蚀量较小，但集中腐蚀性强。
响。一般而言，单相合金比多相合金具有较好的耐 新建管道 FBE 是首选涂料，站各类防腐层用量的
的目的。根据多年从事工程质量监督管理工作 亦应本着先高、重，后低、轻的原则组织施 三个开间，且发生在顶层墙面上。
的经验，得出墙体裂缝出现的多方复杂原因。 工，否则，若先施工低层房屋后再施工高层房
（2） 水平裂缝和包角裂缝
在混合结构中墙体裂缝是常见的质量问 屋，则也会造成低层房屋墙体的开裂。
平屋顶房屋，有时在屋面板底部附近或顶
2 油气管道腐蚀的防护措施
护技术。阴极保护是一种用于防止金属在电介质
化腐蚀，只有在强酸性土壤中，才会发生氢去极化
2.1 涂层防护
（海水、淡水及土壤等介质）中腐蚀的电化学保护
腐蚀。其电极反应为：
管道外部覆盖层，亦称防腐绝缘层（简称防腐 技术，该技术的基本原理是使金属构件作为阴极，
阳极反应:金属溶解并放出电子：
而地基在荷载作用下，其应力是随深度而扩 较多的发生在房屋下部，裂缝宽度下大上小。 水平裂缝也会出现在顶层的窗台水平处。
散，深度大，扩散愈大，应力愈小。在同一深 当沉降分布曲线为凸形，裂缝较多的发生在房
（3） 女儿墙根部水平裂缝和上部竖向裂缝
处，也总是中间最大，向两端逐渐减小。也正 屋的上部，裂缝宽度上大下小。裂缝分布与墙
层）。将防腐层材料均匀致密地涂敷在经除锈的管 对其施加一定的直流电流，使其产生阴极极化，当
Fe→Fe2++2e
道外表面上，使其与腐蚀介质隔离，达到管道外防 金属的电位负于某一电位值时，该金属表面的电
阴极反应: 介质中的离子吸收电子的还原过 腐的目的。对管道外防腐层的基本要求是：与金属 化学不均匀性得到消除，腐蚀的阴极溶解过程得
女儿墙根部由于受到屋面伸长或缩短引起
是由于土壤这种应力的扩散作用，即使地基地 体的受力特点密切有关，在门窗洞口处、平面 的向外或向内的推，拉力，使女儿墙根部的砌
层非常均匀，房屋地基应力分布仍然是不均匀 转折处、层高变化处，由于应力集中，往往也 体开裂，女儿墙出现外倾现象，形成水平裂
的，从而使房屋地基产生不均匀沉降，即房屋 就容易出现裂缝。又因墙体是受剪切破坏，其 缝。有时，由于钢筋混凝土屋面的收缩，也可
金属耐腐蚀性的好坏，首先与金属的化学稳 与钢管的粘结力强，机械性能好，具有有意的耐腐 腐蚀类似，其破坏区域比较集中，破坏速度比较
定性有关。一般说来，金属的化学稳定性越高，抗 蚀性能，其使用温度可达-60～100℃范围，适用于 大，对管道造成的腐蚀作用比自然腐蚀严重得多；
腐蚀的能力越强。
温差较大的地段，特别是耐土壤应力和阴极剥离 交流杂散电流是管道附近高压电力线产生的二次
法通常有牺牲阳极法和强制电流法。 2.3 缓蚀剂防护 缓蚀剂又称腐蚀抑制剂阻抑剂。缓蚀剂是一
在土壤腐蚀中，阴、阳极过程受土壤结构及湿 料，如石油沥青、煤焦油瓷漆、溶结环氧粉末 种当它以适当的浓度和形式存在于环境（介质）时
度的影响极大。若土壤疏松、干燥，则阳极过程不 （FBE）、三层 PE 复合结构等。
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分析引起建筑工程墙体裂缝的原因
王东 （黑龙江省铁力农场建设科，黑龙江 铁力 152500）
摘 要：通过对引起建筑工程墙体裂缝的原因进行分析，提出防治及处理办法。 关 键 词 ：建筑工程；墙体；裂缝；原因
引言
匀沉降，致使窗台在地基反作用力作用下产生 大气中的钢筋混凝土屋盖） 的伸长值大得多。
杂散电流的影响等均会使管道遭受腐蚀。
国外使用已有 70 多年历史，近年来因受环保的限 形成杂散电流的循环。从而对金属管道产生腐蚀
1.3 金属材料因素
制逐渐被其他覆盖层代替。
破坏。杂散电流腐蚀包括直流杂散电流腐蚀和交
（1）金属的化学稳定性
（3）溶结环氧粉末（FBE）FBE 防腐层硬而薄， 流杂散电流腐蚀。直流杂散电流腐蚀原理与电解
很快，在经济建设和国防工业中发挥着越来越重 织，而后者的变化又影响合金的耐蚀性能。一般说 聚乙烯耐机械损伤，两层之间特殊的胶层使三者
要的作用，管道运输已经成为现代工业和国民经 来，正火组织比退火组织的耐腐蚀性要好。铁素 形成分子键结合的复合结构，实现防腐蚀性能、机
济的命脉。而腐蚀又是影响管道使用寿命的主要 体—珠光体组织比马氏体—贝氏体组织明显地不 械性能的良好结合，是目前国内大型管道工程首
可以防止或减缓腐蚀的化学物质或复合物质。缓
易进行，因为这时缺乏使金属成为水化离子的必
（1）石油沥青：属于热塑性材料，低温时硬而 蚀剂是通过缓蚀剂分子上极性基团的物理吸附作
要的水分，而氧的渗透和流动比较容易，即阴极反 脆，随温度升高变成可塑状态，升高至软化点以上 用或化学吸附作用，使缓蚀剂吸附在金属表面。这
电车、电气化铁路、以接地为回路的输电系统
腐蚀性。这是由于多相合金存在化学的和物理的 第一位。我国从 1985 年开始广泛使用 FBE 涂料。 等直流电力系统，都可能在土壤中产生杂散电流；
不均匀性，在与电解液接触时，具有不同的电位， （4） 三层 PE 复合结构：20 世纪 80 年代由欧 交流电气化铁道、强电线路队埋 （下转 294 页）
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油气管道的腐蚀与防护
王 刚 1 李会影 2 刘振兴 3
（1、大庆石油学院机械科学与工程学院，黑龙江 大庆 163318 2、大庆市第五采油厂，黑龙江 大庆 163000
3、大庆石化化建公司防腐筑炉公司，黑龙江 大庆 163000）
摘 要：随着管道铺设数量和使用年限的增加，现役管道腐蚀现象越来越严重，直接威胁到管道的安全运行。分析了埋地钢质油气管道的腐蚀
随着管道使用时间的增加，防腐层逐渐老化、龟 达 60 年以上。煤焦油防腐层对温度比较敏感，施 压试验中，因为高压部分对地存在电容，从而有电
裂、甚至与管体剥离。土壤腐蚀性介质从而浸入管 工熬制和浇涂得过程中容易逸出有害物质对环境 流从这个电容流过。由于电气化铁路、矿山、工厂、
体外壁，引起管道外腐蚀。再加上阴极保护不善， 和人体健康有影响，施工时应严格按照标准执行。 港口各种用电设备接地与漏电，在土壤当中也会
全面、准确、客观。对事故的性质、危害、原 的比值应小于 0．5~1。否则，由于新建房屋的 力，当主拉应力过大时，将在墙体上产生八字
因、责任都不能遗漏，要有科学的论证和判 荷载作用使地基沉降而引起原有房屋、墙体裂 形裂缝。由于剪应力的分布大体是中间为零，
断，言之有理，论之有据，方能达到统一认识 缝。同理，在施工相邻的高层和低层房屋时， 两端最大，因此八字形裂缝多发生在墙体两端
应容易进行。整个腐蚀过程受阳极控制；而在潮湿 则有可流动性，发生沥青流淌现象；沥青的密度在 样，一方面改变金属表面的电荷状态和界面性质，
的粘性土壤中，氧的渗透和流动速度均较小，但水 1.01～1.04/cm3 之间；石油沥青覆盖层根茎穿透性能 使金属表面的能量状态趋于稳定化，从而增加腐
分充足，所以腐蚀过程主要受阴极过程控制。对于 差，不耐微生物腐蚀。为了改石油沥青的性能，我 蚀反应的活化能，使腐蚀速度减慢；另一方面被吸
题，引起裂缝的原因有地基不均匀沉降，温度
从以上分析可知，裂缝的分布与墙体的长 层圈梁附近，出现沿外墙顶部的纵向水平裂缝
应力、地震力、膨胀力、冻胀力、荷载和施工 高比有密切关系，长高比大的房屋因刚度差， 和包角裂缝，这是由于屋面伸长或缩短引起的
质量等。现就地基不均匀沉降和温度应力引起 抵抗变形能力差，故容易出现裂缝，因为纵墙 向外或向内推拉力而产生的，包角裂缝实际上
埋地管线，经过透气性不同的土壤而形成氧浓差腐 国开发了改性石油沥青热烤缠带的新产品。改性 附的缓蚀剂上的非极性基团，尚能在金属表面形
蚀电池时，土壤的电阻成为主要的腐蚀控制因素。 的沥青可提高软化点和抗植物根的穿透力，在韧 成一层疏水性保护膜，此膜阻碍着与腐蚀反应有
1.2 管道防腐因素
性、抗渗水性等各项指标上也均有提高。
程:
有良好的粘结性；电绝缘性能好；防水及化学稳定 到有效抑制，达到保护的目的。实现阴极保护的方
2H++2e→H2↑（强酸性介质中） O2+4H++4e→2H2O（酸性介质中） O2+2H2O+4e→4OH（- 中、碱性介质中）
性好；有足够的机械强度和韧性；耐热和抗低温脆 性；耐阴极剥离性能好；抗微生物腐蚀；破损后易 修复，并要求廉价和便于施工。现有的防腐层材
类型及腐蚀因素，论述了防护技术。
关 键 词 ：腐蚀；管道；防护；涂层
引言
在表面上形成腐蚀微电池。
洲率先研制和推出的三层 PE 复合结构发展了
由于管道输送在运送气体、液体、浆体等散装
（3）金相组织的影响
FBE 和 PE 的优点，使防腐层的性能更加完善。它
物品方面所具有的独特优势，在世界范围内发展
合金的化学成分及热处理决定了合金的组 利用环氧粉末与钢管表面牢固结合，利用高密度
关的电荷或物质的转移，故能使腐蚀速度减小。
长输埋地管道表面大都包裹有防腐层，将钢
（2）煤焦油瓷漆：煤焦油瓷漆比石油沥青吸水
2.4 杂散电流的排流防护
管和腐蚀介质隔离，切断电化学腐蚀电池的电路。 率低，粘结性优于石油沥青，抗植物根茎穿透和耐
杂散电流是一种因外界条件影响而产生的电
但防腐层在管道施工过程有可能因碰撞而损坏。 微生物腐蚀切电绝缘性能能好，它的使用寿命可 流。例如在电气的高压试验中，直流泄漏或直流耐
墙体裂缝特征分析如下。
的长高比大于横墙的长高比，所以大部分裂缝 是水平裂缝的一种形式，是外横墙和纵墙的水
1 地基不均匀沉降引起墙体裂缝分析
发生在纵墙上。裂缝的分布与地基沉降分布曲 平裂缝连接起来形成的，在这种情况下，下面
房屋的全部荷载最终通过基础传给地基， 线密切有关，当沉降分布曲线为凹形时，裂缝 一般不会再出现八字形裂缝。有时，外纵墙的
此外，在楼梯间两侧或有错层处的墙体将
沉降的差值是比较小的，一般对房屋的安全使 定地基加固和处理方案时，又应将地基处理和 易产生局部的竖向裂缝，这是由于楼面收缩产
用不会产生多大的影响。但当房屋修建在淤泥 上部结构处理结合起来考虑使其能共同工作， 生较大的拉力所致。
因素之一。因此，如何做好管道防腐工作，是管道 易遭受局部腐蚀。
选的涂层。
工作者亟待解决的一个问题。
（4）金属表面状态的影响
由于埋地管道属隐蔽工程，管道所处环境不
1 埋地管道腐蚀因素分析
在大多数情况下，加工粗糙不光滑的表面比 是完全一样的，为某一具体工程选择一种合适的
1.1 土壤腐蚀因素
磨光的金属表面易受腐蚀。因为粗糙表面可使水 防护层，则需要根据实际情况进行选用。
土壤腐蚀绝大多数情况下都是由于埋在地下 及污垢聚积，且生成的钝化膜不致密均匀，易受破
2.2 油气管道的阴极防护
的金属管线与土壤这种十分特殊的电解质进行电 坏，致使金属腐蚀，所以金属擦伤、缝隙、穴窝等部
阴极保护技术在我国石油管道上的应用研究
化学过程所引起的。土壤是引起石油长输管线外 位，通常都是腐蚀源，因为深洼部位，氧的进入要 始于 1958 年。到了 20 世纪 60 年代初期，在新疆、
对施工项目质量问题的分析，是正确拟定 反向弯曲，引起窗台中部的竖向裂缝。
从屋盖与墙体连接处切开来看，屋盖伸长对墙
质量事故处理方案的前提，是明确质量事故责
此外，新建房屋的基础若位于原有房屋基 体产生附加水平推力，使墙体受到屋盖的推力
任的依据。为此，要求对质量问题的分析力求 础下，则要求新、旧基础底面的高差与净距 L 而产生剪应力，剪应力和拉应力又引起主拉应
（壁）腐蚀破坏的主要原因。土壤是一个由气、液、 比表面部分少，结果深洼部分便成为阳极，表面部 大庆、四川等油气管道上陆续使用了阴极保护技
固组成的多相体系，其透气性和含水性构成了埋 分成为阴极，产生浓差电池而引起腐蚀。
术。70 年代，我国长输管道已经广泛应用了阴极保
地金属的电化学腐蚀环境，且大多数属于氧去极