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管道小知識  
管道防腐技術
     
發布時間:2016.03.30 新聞來源:河南金鵬管道有限公司 瀏覽次數:
 
     闡述了金屬腐蝕的本質分類及危害,介紹了目前通用的4類金屬管道防腐技術鍍位與涂;3;陰極保護;緩蝕劑;電偶效應前言腐蝕是金屬設備的常病多發病慢性病,它無聲無息地蠶食著金屬,威脅生產安全,釀成災禍事故,是國民經濟的大敵。據資料介紹,每1鋼鐵設備約有31固腐蝕而報廢,其中變成完全無用的鐵銹。工業發達國家年腐蝕統計明,國民經濟總值約3被腐蝕化為烏有。美國統計明,腐蝕遙居各類災害之首。所以,腐蝕不僅是個經濟問,而且是個嚴重的社會問。據大慶油田1980年不完全統計,全油田管道腐蝕穿孔1905次,其中開采最早的采油廠管道腐蝕長266.3占總長的26.4.這不僅造成管道的損壞,能源生命。因此,必須充分認識管道防腐嚴格講應是腐蝕控制對油庫安全的必要性及其重要意義,加強對管道防腐技術的研究,努力做好管道的防腐工作。
  1金屬腐蝕的本質及分類腐蝕的本質從廣義上講是物質由于周圍環境因素的作用引起物質含金屬和非金屬的破壞。
  若只就金屬而言,則是達金屬由元素狀態轉化為化合物狀態的化學變化和電化學消耗,即金屬腐蝕遍的自然現象。金屬存在著放出能量變為能量更低更穩定的礦石狀態的趨向。這種放出能量就是產生腐蝕的推動力,放出能量的過程就是腐蝕的過程。金屬管道的腐蝕就是這種普遍自然現象的體現。
  按照腐蝕機理,可將金屬腐蝕分為化學腐蝕和電化學腐蝕2大類。
  化學腐蝕化學腐蝕是指金屬與非電解質直接發生化學作用而引起的破壞。腐蝕過程是種純氧化還原過程,即腐蝕介質氧化劑直接同金屬面原子還原劑相互作用形成腐蝕產物,金屬被氧化,腐蝕介質被還原。例如鐵在鑄造軋制熱處理等過程中發生的高溫氧化就是金屬在高溫氣體中的化學腐蝕;瘜W腐蝕又可分為氣體腐蝕和在非電解質溶液中的腐蝕。其特點是在反應進行過程中沒有電流產生。
  電化學腐蝕金屬在電解質溶液中由于電化學作用所發生動。金屬在海水工業用水各種酸堿溶液中發生極過程電子轉移和陽極過程3個環節組成。
  金屬管道的腐蝕類型是以電化學腐蝕為主的大氣腐蝕土壤腐蝕水及其溶液腐蝕雜散電流腐蝕等。另外,還有細菌腐蝕。
  2管道防腐技術我國油田早在60年代初就開始了輸油管道防教學科研工作。
  腐的研究。國際上,關于金屬管道防腐的研究直很活躍,提出了為數不少的行之有效的防止措施。
  但是,由于管道的敷設條件千差萬別,影響腐蝕的因素又是各種各樣,所以,金屬管道的防腐問直未得到徹底地解決。這里僅對目前通用的4類金屬管道防腐技術作介紹。
  2.1鍍層與涂層鍍層鋼鐵鍍層是利用電鍍噴鍍熱鍍滲鍍等技術,將耐腐蝕的金屬鍍敷到鋼鐵面形成的。鍍層有陽極性和陰極性2種。如鋼鐵面鍍鋅鎘等金屬,鍍層電位比基體鐵電位更負,屬陽極性鍍層。
  這種鍍層可起到犧牲陽極的作用,這對于不光滑的鋼管面很適用,即使有微孔缺陷等,仍能較好地保護鋼管,抑制朦蝕;另種是鍍層金屬的電位高于鋼鐵電位,屬于陰極性鍍層,如鉛錫銅鎳等,陰極性鍍層般只有足夠完整時,才能較好地保護鋼鐵,否則將加速鋼鐵的腐蝕。
  防腐絕緣保護層大型埋地鋼管,如輸油輸氣管道,鋼管外壁腐蝕嚴重,工程上常采用防腐絕緣層。將防腐蝕涂料均,致密地涂敷在經除銹的鋼管外壁,使其與腐蝕環境隔絕,切斷腐蝕電池的電路,保護管道免遭腐蝕。如輸油管道,是在除銹的鋼管外壁涂以環氧瀝青涂料,再包裹玻璃絲布,反復交替施工數層,形成厚度超過的防腐蝕絕緣層。其特點是與鋼鐵有良好的粘結性電絕緣性能好有較的機械強度和柔韌性防水耐熱化學穩定性高等。
  管道內涂層在石油化工及其他工業部門,鋼鐵管道內壁腐蝕也是不容忽視的。內壁涂層是有效的防腐措施之。常用的涂料有環氧樹脂防腐漆酚醛樹脂改性的環氧樹脂漆聚氨基甲酸酯防腐漆環氧1聚氨酯漆等。這些防腐漆還常添加些特殊填料,如玻璃髹片磁性氧化鐵粉末鋅粉活性石棉粉等,以提高防腐蝕效果。其特點是施工工藝成熟!簡便成本低。管道內壁防腐蝕措施還有橡膠襯!里塑料襯里如聚乙烯聚氯乙烯聚苯乙烯聚氟乙烯尼龍等玻璃鋼襯里搪瓷襯里等。這些;措施難度較大,有定的局限性。
  2.2陰極保護管道防腐涂層是以增加金屬腐蝕電池回路電阻,減少腐蝕電流來抑制腐蝕的。然而在實踐中,由于各種因素的影響,涂層難以做到完整無損,特別是長距離埋地輸油管,常在涂層漏敷處或損傷處發生腐蝕。所以,在有些情況下,單純采用防腐涂層,還達不到防止腐蝕發生的目的。根據金屬電化學腐蝕原理,腐蝕電池的陰極不發生腐蝕,只有陽極才發生腐蝕。采用定方法使被保護金屬變成陰極,防止金屬腐蝕的產生,這種防腐的方法叫陰極保護,在油庫中通常用于埋地輸油管的防護。陰極保護分為外加電流陰極保護及犧牲陽極保護。
  外加電流陰極保護利用外部直流電源取得陰極極化電流防止金屬遭受腐蝕的方法,叫做外加電流陰極保護。其特點是必須有直流電源及陽極地床輔助陽極接地裝置。主要優點如下驅動電壓,能靈活控制陽極,保護電流輸量;適用于惡劣的腐蝕條件或高電阻率土壤環境;使用不溶性陽極材料可作長期的陰極保護;防腐涂層質量良好時,個陰極保護站的保護范圍可達數十公里;對裸露或防腐層質量較差次性投資費用高;維護技術較犧牲陽極復雜,運行維護費用較高;需要外部電源;對鄰近的地下金屬構筑物有干擾影響。
  犧牲陽極保護采用比保護金屬電位更負的金屬材料與被保護金屬相連,防止金屬腐蝕的方法,叫做犧牲陽極保護。其特點是不需外加直流電源,但陽極材料必須采用電位較負的有色金屬。主要優點如下保護電流利用率較高;適用于無電源地區和規模小分散的對象;對鄰近的地下金屬設施無干擾影響;施工技術簡單,安裝及維修費用低;接地保護兼顧。
  主要缺點如下驅動電位低,保護電源調整困難;使用范圍受土壤電阻率的限制;對大口徑裸露管道或防腐層質量不良的管道,因費用很高,般不宜采用;在雜散電源干擾強烈的地區,將喪失保護作用;保護期限受犧牲陽極壽命的限制。
  陰極保護方式的選擇外加電流陰極保護和犧牲陽極保護都是防止埋地輸油管道腐蝕的有效方法,在具體工程中選用哪種方式為好,應根據被保護輸油管道所處環境和經濟技術指標等因素選定。其選擇原則如下管徑較大,并有連續防腐涂層,采用外加電流能取得良好保護時;當雜散電流產生的管地電位變化超過犧牲陽極的保護能力,而采用外加電流方在管道系統中,大部分管段絕緣防腐狀況良好,腐蝕輕微,僅有局部管段腐蝕點多,且分散保護時;短而孤立的管道;外加電源陽極地床對鄰近金屬構筑物產生嚴重干擾時,宜采用犧牲陽極保護方式。
  2.3緩蝕劑向腐蝕介質中添加少量就能使金屬腐蝕速度顯著降低甚至完全抑制腐蝕的物質稱為緩蝕劑或腐蝕抑制劑。緩蝕劑應用簡便,效快,經濟效果好,已廣泛應用于石油化工機械鋼鐵動力及運輸等工業部門。
  緩蝕劑分類緩蝕劑種類繁多,但歸納起來可分為以下幾類,按緩蝕劑的化學成分,可分為無機緩蝕劑和有機緩蝕劑。在石油及化學,業中,有機緩蝕劑應用最廣泛,按物質性質,可將緩蝕劑分為油溶性緩蝕劑水溶性緩蝕劑和氣相緩蝕劑,按緩蝕劑的官能團,可分為陽離子型陰離7型和混合型緩蝕劑。這是實際應用中比較常按形成保護膜的種類,可將緩蝕劑分為鈍化膜型沉淀膜型和吸附膜型。鈍化膜型緩蝕劑常的有鉻酸鹽亞硝酸鹽鉬酸鹽等,它們所形成的保護膜致密較薄,與金屬結合緊密。
  緩蝕劑的作用機理緩蝕劑的作用機理有以下兒種理論,電化學理論。按照電化學理論,緩蝕劑可分為抑制陽極型和抑制陰極型。抑制陽極型緩蝕劑,亦稱鈍化劑,是在鋼鐵面形成層致密的氧化膜,抑制陽極反應,從而抑制了鐵的溶解。抑制陰極銦緩蝕劑,亦稱陰極去極化型緩蝕劑,它使陰極極化曲線的斜率變小,即溶液中的金屬離子更容易被還原,從而抑制了金屬的溶解,亦即抑制了腐蝕,吸附理論。吸附理論認為,緩蝕劑通過物理吸附和化學吸附作用,吸附在鋼鐵面上,減小了腐蝕介質與鋼鐵面接觸的可能性,從而達到緩蝕的目的;成膜理論。成膜理論認為,緩蝕劑與酸性介質中的某些離子生成難溶的物質,沉積在鋼鐵面,阻止管道腐蝕。
  鋼質管道常用的緩蝕劑鋼質管道常用的緩蝕劑主要有脂肪胺衍生物,如胺系列酰胺系列等;咪唑啉及其衍生物,如咪唑啉的油酸鹽等;季銨鹽類,如十六烷基甲基溴化銨等,除具有緩蝕作用外,還有殺菌作用;松香衍生物,如聚氧乙烯松香酸胺等;吡啶鹽類,屬陽離子型緩蝕劑,它具有用量少效果好成本低等優點,應用廣泛。
  2.4電偶效應的抑制當2種不同的金屬浸在電解質溶液中時,由于者的自然電位不同,產生電位差。如果者相接觸,則較低電位的金屬中的電子就要向高電位金屬流動。與此同時,在電位較低的陽極金屬面發生氧化反應,在電位較高的陰極金屬面發生還原反應。在這過程中,電位較低的陽極金屬腐蝕就要加速,這現象稱為電偶效應,由電偶效應引起的腐蝕稱為電偶腐蝕或異種金屬接觸腐蝕。根據電偶效應形成機理,可采取以下控制電偶腐蝕的措施,管道系統盡量選用單材料,避免用復合材料進行組合。如必須選用復合材料時,應選用電極電位接近的材料;管道系統所用的焊接鉚釘螺栓和螺母等材料的電極電位要比被保護金屬的高;注意陽極面積不能太小,不能將面積小的陽極與面積大的陰極材料相接觸;接觸的金屬之間要電氣絕緣,或者選擇絕緣性粘合劑進行粘合,可在陰極面進行涂敷,但不能涂敷陽極。
  如果涂敷陽極,旦出現針孔,陽極面積就變得很小,就會產生集中腐蝕,使管道系統處于危險狀態,在進行結構設計時,選用易于更換的犧牲陽極材料;⑦電氣防腐方法對各種材料和復雜結構都適用。即使在用其他方法不能充分減少異種金屬接觸腐蝕的場合下,電氣防腐方法也有很好的效果。
  以上4類管道防腐技術各有利弊,所以不能簡單地評價孰優孰劣。而將它們有機地融合在起,共同使用,發揮各自的優勢,彌補彼此的不足,往往更能收到良好的管道防腐效果,這是近年來管道防腐技術的個發展趨勢。
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