詳解管道陰極保護原理

helloshigy

第九章　管道陰極保護
第一節　腐蝕
一、腐蝕的定義
二、腐蝕的分類
三、腐蝕的基本原理
四、管道的腐蝕控制

一、腐蝕的定義
從廣義上講，腐蝕是材料和環境相互作用而導致的失效。這個定義包含了所有的天然和人造材料，例如塑料、陶瓷和金屬。我們通常所研究的腐蝕是金屬的腐蝕，金屬腐蝕是金屬與周圍介質發生化學或電化學作用所引起的金屬損失的現象和過程。
二、腐蝕的分類
腐蝕按材料的類型可分為金屬腐蝕和非金屬腐蝕，就腐蝕破壞的形態分類，可分為全面腐蝕和局部腐蝕。全面腐蝕是一種常見的腐蝕形態，包括均勻的全面和不均勻全面腐蝕。按腐蝕的機理可分為化學腐蝕和電化學腐蝕。
金屬管道常見的腐蝕按其作用原理可分為化學腐蝕和電化學腐蝕兩種。
1、化學腐蝕
化學腐蝕指金屬表面與非電解質直接發生純化學作用而引起的破壞�；瘜W腐蝕是在一定條件下，非電解質中的氧化劑直接與金屬表面的原子相互作用，即氧化還原反應是在反應粒子相互作用的瞬間于碰撞的那一個反應點上完成的。在化學腐蝕過程中，電子的傳遞是在金屬與氧化劑間直接進行，因而沒有電流產生。
2、電化學腐蝕
電化學腐蝕指金屬與電解質因發生電化學反應而產生的破壞。
特點：在腐蝕過程中有電流產生
三、腐蝕的基本原理
腐蝕的基本原理是腐蝕原電池理論。由于不同金屬本身的電偶序（即電位）存在著差別，當兩種金屬處于同一電解質中，并由導體連接這兩種金屬時，腐蝕電池就形成了。電流通過導體和電解質形成電流回路，此時兩種金屬之間的電位差越大，則電路產生的電壓越大。腐蝕電池一旦形成，陽極金屬表面因不斷地失去電子，發生氧化反應，使金屬原子轉化為正離子，形成以氫氧化物為主的化合物，也就是說陽極遭到了腐蝕；而陰極金屬則相反，它不斷地從陽極處得到電子，其表面因富集了電子，金屬表面發生還原反應，沒有腐蝕現象發生。

腐蝕過程可表示如下
氧化反應：Fe---→Fe2++2e
還原反應：O2+2H2O+4e---→4OH-
2H2O+2e---→H2+2OH-


腐蝕電池形成的充分必要條件：
1)必須有陰極和陽極。
2)陰極和陽極之間必須有電位差
3)陰極和陽極之間必須有金屬的電流通道。  
4)陰極和陽極必須浸在同一電解質中，該電解質中有流動的自由離子。
四、管道的腐蝕控制
管道腐蝕的控制方法應根據腐蝕機理的不同和所處環境條件的不同，采用相應的腐蝕控制方法， 在油氣管道保護過程中應用最為廣泛的控制金屬腐蝕的方法為以下五類：
1、選擇耐腐蝕材料
2、控制腐蝕環境

3、選擇有效的防腐層
4、陰極保護
5、添加緩蝕劑

第二節　管道防腐層
一、管道的外防腐層
二、管道防腐層的維護
一、管道的外防腐層
1、管道的外防腐層的基本要求
（1）與金屬有良好的粘結性；
（2）電絕緣性能好；
（3）防水及化學穩定性好；
（4）有足夠的機械強度和韌性，耐熱和抗低溫脆性；
（5）耐陰極剝離性能好；
（6）抗微生物腐蝕；
（7）破損后易修復，并要求價格低廉和便于施工。

2、埋地管道防腐層的主要種類
埋地管道的防腐層種類主要有石油瀝青、單（雙）層環氧粉末涂層、3層PE以及聚乙烯膠粘帶等。

3、單層熔結環氧粉末
（1）性能
熔結環氧粉末防腐涂層最早于1961年由美國開發成功并應用于管道防腐工程，之后在許多國家得到進一步的開發和應用。由于熔結環氧粉末防腐涂層與鋼管表面粘結力強、耐化學介質侵蝕性能、耐溫性能等都比較好，抗腐蝕性、耐陰極剝離性、耐老化性、耐土壤應力等性能也很好，使用溫度范圍寬(普通熔結環氧粉末為-30～100℃，成為國內外管道內外防腐涂層技術的主要體系之一。但由于涂層較�。�0.3－0.5ｍｍ），抗尖銳物沖擊力較差，易被沖擊損壞，不適合于石方段，適合于大部分土壤環境和定向鉆穿越粘質土壤。

(2)結構
熔結環氧粉末涂層簡稱FBE，FBE外涂層為一次成膜的結構 。
(3)涂敷
涂敷時鋼管外表面噴(拋)射除銹等級應達到GB/T 8923中規定的Sa2.5級，鋼管表面的錨紋深度應在40～l00μm范圍內，并應監測環氧粉末涂敷之前瞬間的鋼管外表面的溫度，并把溫度控制在粉末生產商的推薦范圍內，但最高不得超過275℃。

(4)修補
在FBE管道上發現缺陷時，應先清除掉缺陷部位的所有銹斑、鱗屑、裂紋、污垢和其他雜質及松脫的涂層；將缺陷部位打磨成粗糙面， 用干燥的布或刷子將灰塵清除干凈，用雙組分液體環氧樹脂涂料進行局部修補。

4、聚乙烯防腐層
（1）防腐層結構
三層結構聚乙烯防腐層簡稱3PE，其底層為環氧粉末涂料，中層為膠粘劑，外層為聚乙烯，

（2）性能
3PE第一層為環氧涂料，第二層為膠粘劑，第三層為擠出聚乙烯，各層之間相互緊密粘接，形成一種復合結構，取長補短。它利用環氧粉末與鋼管表面很強的粘結力而提高粘結性；利用擠出聚乙烯優良的機械強度、化學穩定性、絕緣性、抗植物根莖穿透性、抗水浸透性等來提高其整體性能，使得三層PE防腐涂層的整體性能表現更為突出，更為全面，適用于對覆蓋層機械性能、耐土壤應力及阻水性能要求較高的苛刻環境，如碎石土壤、石方段、土壤含水量高、植物根系發達地區。

（3）涂敷
在防腐層涂敷前，先清除鋼管表面的油脂和污垢等附著物，并對鋼管預熱后進行表面預處理，鋼管預熱溫度為40～60℃。表面預處理質量應達到《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》GB/T 8923中規定的Sa2.5級的要求，錨紋深度達到50μm～75μm。鋼管表面的焊渣、毛刺等應清除干凈。

應用無污染的熱源將鋼管加熱至合適的涂敷溫度，環氧粉末涂料均勻地涂敷到鋼管表面；膠粘劑的涂敷必須在環氧粉末膠化過程中進行；聚乙烯層的涂敷可采用縱向擠出工藝或側向纏繞工藝。公稱直徑大于5OOmm的鋼管，宜采用側向纏繞工藝。采用側向纏繞工藝時，應確保搭接部分的聚乙烯及焊縫兩側的聚乙烯完全輥壓密實，并防止壓傷聚乙烯層表面;采用縱向擠出工藝時，焊縫兩側不應出現空洞。聚乙烯層涂敷后，確保熔結環氧涂層固化完全，然后用水冷卻至鋼管溫度不高于60℃。

（4）修補
在3PE管道上發現缺陷時，對小于或等于30mm的損傷，宜采用輻射交聯聚乙烯補傷片修補。修補時，先除去損傷部位的污物，并將該處的聚乙烯層打毛。然后將損傷部位的聚乙烯層修切成圓形，邊緣應倒成鈍角。在孔內填滿與補傷片配套的膠粘劑，然后貼上補傷片，補傷片的大小應保證其邊緣距聚乙烯層的孔洞邊緣不小于100mm 。貼補時，應邊加熱邊用輥子滾壓或戴耐熱手套用手擠壓，排出空氣，直至補傷片四周膠粘劑均勻溢出。


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2012-12-16 11:56 上傳

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chuyun205

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喜悅

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tygkoko

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Mr_Bluce

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