埋地管道的防腐技术
1、管道外部覆盖层
管道外部覆盖层:亦称防腐绝缘层(简称防腐层),将防腐层材料均匀致密地涂敷在经除锈的管道外表面上,使其与腐蚀介质隔离,达到管道外防腐的目的。
长输管道常用的防腐层材料有石膏沥青、煤焦油瓷漆、聚乙烯胶结带、熔结环氧粉末、挤出聚乙烯、胶结剂和环氧煤沥青等。
对管道防腐层的基本要求是:与金属有良好的粘结性;电绝缘性能好;防水及化学稳定性好;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,并要求价廉和便于施工。
由于管道所处环境腐蚀性及运行条件的差异,通常将防腐层分为普遍、加强和特强三种。
2、埋地管道的阴极保护
(1)阴极保护原理
以外加电流的阴极保护为例,暂不考虑腐蚀电池的回路电阻,则在未通电流保护以前,腐蚀原电池的自然腐蚀电位为E,相应的最大腐蚀电流为Ic。通上外加电流后,由电解质流入阴极的电流量增加,由于阴极的进一步极化,其电位将降低。如流入阴极电流为Id,则其电位降至E,此时由原来的阳极流出的腐蚀电流将由Ic降至I’。In与I'的差值就是由辅助阳极流出的外加电流量。为了使金属构筑物得到完全保护,即没有腐蚀电流从其上流出,就需进一步将阴极极化到使总电位降至等于阳极的初始电位Ea,此时外加的保护电流值为Ip。要达到完全保护,外加的保护电流要比原来的腐蚀电流大得多。
(2)阴极保护的方法
牺牲阳极法
在腐蚀电池中,阳极腐蚀,阴极不腐蚀。利用这一原理,以牺牲阳极优先溶解,使金属构筑物称为阴极面实现保护的方法称为牺牲阳极法。
强制电流法
根据阴极保护的原理,用外部的直流电源作阴极保护的极化电源,将电源的负极接管道(被保护构筑物),将电源的正极接至辅助阳极,在电流的作用下,使管道发生阴极极化,实现阴极保护。
排流保护
当有杂散电流存在时,通过排流可以实现对管道的阴极极化,这时杂散电流就成了阴极保护的电流源。但排流保护是受到杂散电流所限制的。通常的排流方式有直接排流、极性排流、强制排流三种形式。
(3)阴极保护参数
自然腐蚀电位
自然腐蚀电位体现了构筑物本身的活性,决定了阴极保护所需电流的大小,同时又是阴极保护准则中重要的参考点。
保护电位
按国际GB/T 10123-88的定义,保护电位为“进入保护电位范围必须达到的腐蚀电位的临界值”。保护电位是阴极保护的关键参数,它标志了阴极极化的程度,是监视和控制管道阴极保护效果的重要指标。或者认为为使腐蚀过程停止,金属经阴极极化后所必须达到的电位称为最小保护电位,也就是腐蚀原电池阳极的起始电位。其数值与金属的种类、腐蚀介质的组成、浓度及温度等有关。根据试验测定,碳钢在土壤及海水中的最小保护电位为-0.85V(CSE)左右。
保护电流密度
在国标GB/T 10123-88中,保护电流密度的定义是:“从恒定在保护电位范围内某一电位的电极表面上流入或流出的电流密度”。此定义适用于阴极保护和阳极保护,对于阴极保护来说只能是“流入”。保护电流密度与金属性质、介质成分、浓度、温度、表面状态(如管道防腐层状况)、介质的流动、表面阴极沉积物等因素有关。对于土壤环境而言,有时还受季节因素的影响。
(4)管道实施阴极保护的基本条件
管道实施阴极保护的基本条件为:
有可靠的直流电源,以保证提供充足的保护电源
管道必须处于有电解质的环境中(如土壤、河流、海水等)
保护管道纵向电连续性
为确保管道系统阴极保护的有效性和提高保护效率,必须做好管道的电绝缘,如选用高质量的管道覆盖层以及合理布局绝缘连接体
3、管道的内壁防护方法
管道内壁防护可以分为三种类型的方法:
(1)界面防护,包括涂防腐层和电化学保护,被认为是最径迹的有效防护措施
(2)化学药剂防护,如缓蚀剂、杀菌剂、防氧剂等
(3)选用耐蚀的管材
目前应用最扁扁的是采用界面防护中的防腐层,俗称内涂层,将腐蚀介质与钢管表面隔离开来,以达到防蚀目的。
4、缓蚀剂法
缓蚀剂是一些用于腐蚀环境中抑制金属腐蚀的添加剂。对于一定的金属/腐蚀介质体系,只要在腐蚀介质中加入少量的缓蚀剂就能有效抑制腐蚀速率。
由于使用缓蚀剂不需负责的设备,凡是与介质接触的设备、管道、阀门等表面,均可受到保护,这是任何其他防蚀方法不能做到的,因此目前成功地应用于管道的内腐蚀防护。
管道外部覆盖层:亦称防腐绝缘层(简称防腐层),将防腐层材料均匀致密地涂敷在经除锈的管道外表面上,使其与腐蚀介质隔离,达到管道外防腐的目的。
长输管道常用的防腐层材料有石膏沥青、煤焦油瓷漆、聚乙烯胶结带、熔结环氧粉末、挤出聚乙烯、胶结剂和环氧煤沥青等。
对管道防腐层的基本要求是:与金属有良好的粘结性;电绝缘性能好;防水及化学稳定性好;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,并要求价廉和便于施工。
由于管道所处环境腐蚀性及运行条件的差异,通常将防腐层分为普遍、加强和特强三种。
2、埋地管道的阴极保护
(1)阴极保护原理
以外加电流的阴极保护为例,暂不考虑腐蚀电池的回路电阻,则在未通电流保护以前,腐蚀原电池的自然腐蚀电位为E,相应的最大腐蚀电流为Ic。通上外加电流后,由电解质流入阴极的电流量增加,由于阴极的进一步极化,其电位将降低。如流入阴极电流为Id,则其电位降至E,此时由原来的阳极流出的腐蚀电流将由Ic降至I’。In与I'的差值就是由辅助阳极流出的外加电流量。为了使金属构筑物得到完全保护,即没有腐蚀电流从其上流出,就需进一步将阴极极化到使总电位降至等于阳极的初始电位Ea,此时外加的保护电流值为Ip。要达到完全保护,外加的保护电流要比原来的腐蚀电流大得多。
(2)阴极保护的方法
牺牲阳极法
在腐蚀电池中,阳极腐蚀,阴极不腐蚀。利用这一原理,以牺牲阳极优先溶解,使金属构筑物称为阴极面实现保护的方法称为牺牲阳极法。
强制电流法
根据阴极保护的原理,用外部的直流电源作阴极保护的极化电源,将电源的负极接管道(被保护构筑物),将电源的正极接至辅助阳极,在电流的作用下,使管道发生阴极极化,实现阴极保护。
排流保护
当有杂散电流存在时,通过排流可以实现对管道的阴极极化,这时杂散电流就成了阴极保护的电流源。但排流保护是受到杂散电流所限制的。通常的排流方式有直接排流、极性排流、强制排流三种形式。
(3)阴极保护参数
自然腐蚀电位
自然腐蚀电位体现了构筑物本身的活性,决定了阴极保护所需电流的大小,同时又是阴极保护准则中重要的参考点。
保护电位
按国际GB/T 10123-88的定义,保护电位为“进入保护电位范围必须达到的腐蚀电位的临界值”。保护电位是阴极保护的关键参数,它标志了阴极极化的程度,是监视和控制管道阴极保护效果的重要指标。或者认为为使腐蚀过程停止,金属经阴极极化后所必须达到的电位称为最小保护电位,也就是腐蚀原电池阳极的起始电位。其数值与金属的种类、腐蚀介质的组成、浓度及温度等有关。根据试验测定,碳钢在土壤及海水中的最小保护电位为-0.85V(CSE)左右。
保护电流密度
在国标GB/T 10123-88中,保护电流密度的定义是:“从恒定在保护电位范围内某一电位的电极表面上流入或流出的电流密度”。此定义适用于阴极保护和阳极保护,对于阴极保护来说只能是“流入”。保护电流密度与金属性质、介质成分、浓度、温度、表面状态(如管道防腐层状况)、介质的流动、表面阴极沉积物等因素有关。对于土壤环境而言,有时还受季节因素的影响。
(4)管道实施阴极保护的基本条件
管道实施阴极保护的基本条件为:
有可靠的直流电源,以保证提供充足的保护电源
管道必须处于有电解质的环境中(如土壤、河流、海水等)
保护管道纵向电连续性
为确保管道系统阴极保护的有效性和提高保护效率,必须做好管道的电绝缘,如选用高质量的管道覆盖层以及合理布局绝缘连接体
3、管道的内壁防护方法
管道内壁防护可以分为三种类型的方法:
(1)界面防护,包括涂防腐层和电化学保护,被认为是最径迹的有效防护措施
(2)化学药剂防护,如缓蚀剂、杀菌剂、防氧剂等
(3)选用耐蚀的管材
目前应用最扁扁的是采用界面防护中的防腐层,俗称内涂层,将腐蚀介质与钢管表面隔离开来,以达到防蚀目的。
4、缓蚀剂法
缓蚀剂是一些用于腐蚀环境中抑制金属腐蚀的添加剂。对于一定的金属/腐蚀介质体系,只要在腐蚀介质中加入少量的缓蚀剂就能有效抑制腐蚀速率。
由于使用缓蚀剂不需负责的设备,凡是与介质接触的设备、管道、阀门等表面,均可受到保护,这是任何其他防蚀方法不能做到的,因此目前成功地应用于管道的内腐蚀防护。
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