金属腐蚀与防护-第5章

1、5油气长输管道的腐蚀油气长输管道的腐蚀与防护与防护金属腐蚀金属腐蚀与防护与防护SWPI目录目录5.2 管道覆盖层保护管道覆盖层保护 5.3 管道阴极保护管道阴极保护 5.1 油气管道的腐蚀控制油气管道的腐蚀控制 5.4 杂散电流的腐蚀与防护杂散电流的腐蚀与防护SWPI 不同土壤对同种金属的腐蚀速率不同（碳钢0.005mm/a 0.1mm/a ）；同一土壤对不同金属的腐蚀性也不一样 小块腐蚀原电池&长流电流的宏观腐蚀原电池可大数十公里 主要形式是氧浓差电池 腐蚀速度一般比水溶液中慢 土壤电阻率影响大，有时成为腐蚀速度的主要控制因素腐蚀过程影响因素腐蚀过程影响因素腐蚀原因腐蚀原因含水量 盐

2、分含氧量土壤导电性pH值温度孔隙度 具有电解质溶液 土壤中的杂散电流 细菌腐蚀特点腐蚀特点5.1 5.1 油气管道油气管道腐蚀腐蚀与控制与控制管道外腐蚀管道外腐蚀SWPI天然气组分（天然气组分（H H2 2S S、COCO2 2）游离水（地层水）游离水（地层水）砂土等杂质砂土等杂质5.1 5.1 油气管道油气管道腐蚀腐蚀与控制与控制管道内腐蚀管道内腐蚀SWPI选用符合环境的钢材与工艺选用符合环境的钢材与工艺控制管流成分，选择合理的前处理控制管流成分，选择合理的前处理（除硫、除水等）（除硫、除水等）采用管道覆盖层及阴极保护采用管道覆盖层及阴极保护缓蚀剂缓蚀剂内腐蚀层（有机涂层、双金属复合管等）内

3、腐蚀层（有机涂层、双金属复合管等）建立腐蚀监控和管理系统建立腐蚀监控和管理系统5.1 5.1 油气管道腐蚀与油气管道腐蚀与控制控制SWPI目录目录5.2 管道覆盖层保护管道覆盖层保护 5.3 管道阴极保护管道阴极保护 5.1 油气管道的腐蚀控制油气管道的腐蚀控制 5.4 杂散电流的腐蚀与防护杂散电流的腐蚀与防护SWPI管道的外防腐层的基本要求管道的外防腐层的基本要求 与金属有良好的粘结性；与金属有良好的粘结性； 电绝缘性能好；电绝缘性能好； 防水及化学稳定性好；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；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；耐阴极剥

4、离性能好； 抗微生物腐蚀；抗微生物腐蚀； 破损后易修复，并要求价格低廉和便于施工。破损后易修复，并要求价格低廉和便于施工。SWPI埋地管道防腐层的主要种类埋地管道防腐层的主要种类沥青类防腐层沥青类防腐层合成树脂类防腐层合成树脂类防腐层硬质聚氨酯泡沫塑料硬质聚氨酯泡沫塑料SWPI单层熔结环氧粉末（单层熔结环氧粉末（ FBE）最早于最早于19611961年由美国应用于管道防腐工程。因与钢管表面粘结力强、耐化学介年由美国应用于管道防腐工程。因与钢管表面粘结力强、耐化学介质侵蚀性能、耐温性能、耐阴极剥离性耐土壤应力等优点，温度范围宽质侵蚀性能、耐温性能、耐阴极剥离性耐土壤应力等优点，温度范围宽(-30

5、(-30100100），成为国内外管道内外防腐涂层技术的主要体系之一。），成为国内外管道内外防腐涂层技术的主要体系之一。但由于涂层较薄但由于涂层较薄（0.30.30.50.5），不适合于石方段），不适合于石方段，适合于大部分土壤环境和定向钻穿越粘，适合于大部分土壤环境和定向钻穿越粘质土壤。质土壤。涂敷涂敷时钢管外表面喷时钢管外表面喷( (抛抛) )射射除锈除锈等级应达到等级应达到GB/T 8923GB/T 8923中规定的中规定的Sa2.5Sa2.5级，钢管级，钢管表面的表面的锚纹深度锚纹深度应在应在4040l00ml00m范围内，并应监测环氧粉末涂敷之前瞬间的钢范围内，并应监测环氧粉末涂敷之

6、前瞬间的钢管外表面的管外表面的温度温度，最高不得超过，最高不得超过275275。在在FBEFBE管道上发现缺陷时，应先清除掉缺陷部位的所有锈斑、鳞屑、裂纹、污垢管道上发现缺陷时，应先清除掉缺陷部位的所有锈斑、鳞屑、裂纹、污垢和其他杂质及松脱的涂层；将缺陷部位打磨成粗糙面，和其他杂质及松脱的涂层；将缺陷部位打磨成粗糙面， 用干燥的布或刷子将灰用干燥的布或刷子将灰尘清除干净，用双组分液体环氧树脂涂料进行局部修补。尘清除干净，用双组分液体环氧树脂涂料进行局部修补。埋地管道防腐层的主要种类埋地管道防腐层的主要种类SWPI聚乙烯防腐层聚乙烯防腐层 三层结构聚乙烯防腐层简称3PE，底层为环氧粉末涂料，中层

7、为胶粘剂，外层为聚乙烯。它利用环氧粉末与钢管表面很强的粘结力；利用挤出聚乙烯优良的机械强度、化学稳定性、绝缘性等来提高其整体性能，使得三层PE防腐涂层的整体性能表现更为突出，更为全面，适用于对覆盖层机械性能、耐土壤应力及阻水性能要求较高的苛刻环境，如碎石土壤、石方段、土壤含水量高、植物根系发达地区。埋地管道防腐层的主要种类埋地管道防腐层的主要种类SWPI 在防腐层涂敷前，先清除钢管表面的油脂和污垢等附着物，并对钢管预热后进行表面预处理，钢管预热温度为4060。表面预处理质量应达到涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级GB/T 8923中规定的Sa2.5级的要求，锚纹深度达到50m75m。钢管表面的焊

8、渣、毛刺等应清除干净。 在3PE管道上发现缺陷时，对小于或等于30mm的损伤，宜采用辐射交联聚乙烯补伤片修补。 对大于30mm的损伤，先除去损伤部位的污物，将该处的聚乙烯层打毛，并将损伤处的聚乙烯层修切成圆形，边缘应倒成钝角。在孔洞部位填满与补伤片配套的胶粘剂，贴上补伤片。最后，在修补处包覆一条热收缩带，包覆宽度应比补伤片的两边至少各大50mm。埋地管道防腐层的主要种类埋地管道防腐层的主要种类SWPI管道防腐层的维护管道防腐层的维护 1 1、防腐层失效的原因、防腐层失效的原因 （1 1）防腐层类型选择不当）防腐层类型选择不当 （2 2）防腐补口的质量不好）防腐补口的质量不好 （3 3）外力破坏

9、造成防腐层损伤）外力破坏造成防腐层损伤 （4 4）防腐层自然老化）防腐层自然老化 （5 5）阴极保护的参数不适当）阴极保护的参数不适当 （6 6）管理不善）管理不善SWPI2 2、防腐层的维护、防腐层的维护 管道的腐蚀几乎都发生在防腐层严重缺陷或破损的地方，由于管道埋在地下，不便于直管道的腐蚀几乎都发生在防腐层严重缺陷或破损的地方，由于管道埋在地下，不便于直接观测和检查，加上土壤环境条件复杂多变，给防腐层的管理维护带来困难。防腐层的接观测和检查，加上土壤环境条件复杂多变，给防腐层的管理维护带来困难。防腐层的维护主要采取以下措施：维护主要采取以下措施：（1 1）经常监测防腐层状况。通常采用定期进

10、行防腐层缺陷检漏、防腐层绝缘电阻测量等方）经常监测防腐层状况。通常采用定期进行防腐层缺陷检漏、防腐层绝缘电阻测量等方法，分析阴极保护参数的变化情况及原因，判定防腐层质量及损伤程度。法，分析阴极保护参数的变化情况及原因，判定防腐层质量及损伤程度。（2 2）防腐层分级管理。对不同管段、不同状况的防腐层，按其技术状况分级，分别采用不）防腐层分级管理。对不同管段、不同状况的防腐层，按其技术状况分级，分别采用不同的维修对策。目前对防腐层是根据其绝缘电阻值从大到小分为五个级别：优、良、中同的维修对策。目前对防腐层是根据其绝缘电阻值从大到小分为五个级别：优、良、中、差、劣。最差的一级需要及时维修更换原有的防

11、腐层。、差、劣。最差的一级需要及时维修更换原有的防腐层。（3 3）制定实施维修计划。对检测确定的不同级别的防腐层，分别采取定期检测、修补或更）制定实施维修计划。对检测确定的不同级别的防腐层，分别采取定期检测、修补或更换的措施。换的措施。管道防腐层的维护管道防腐层的维护SWPI3 3、防腐层检测、防腐层检测防腐层检测分防腐层检测分地面检测和地下检测地面检测和地下检测，地面检测有外观、厚度、粘结力及电火花检漏，地面检测有外观、厚度、粘结力及电火花检漏等。等。为了能达到预期的防腐效果为了能达到预期的防腐效果, , 防腐管道在埋地前必须保证其防腐层质量完好防腐管道在埋地前必须保证其防腐层质量完好, ,

12、 这就这就需要对防腐层质量进行检测需要对防腐层质量进行检测, , 检测防腐层涂敷是否均匀，厚度是否达到要求。还要检测防腐层涂敷是否均匀，厚度是否达到要求。还要检测涂层在工厂制作或运输中是否造成针孔缺陷、裂纹等。管道焊接后的防腐处理检测涂层在工厂制作或运输中是否造成针孔缺陷、裂纹等。管道焊接后的防腐处理是否符合质量要求。是否符合质量要求。 管道在埋地后仍应定期或不定期进行防腐层检测管道在埋地后仍应定期或不定期进行防腐层检测, , 检测其在埋地后的防腐层质量变检测其在埋地后的防腐层质量变化情况化情况: : 有否破损有否破损? ? 破损点位置、大小；防腐层绝缘电阻变化速率等破损点位置、大小；防腐层绝

13、缘电阻变化速率等, , 对埋地管道对埋地管道防腐层状况作出确切的评估，并提出处理建议。防腐层状况作出确切的评估，并提出处理建议。管道防腐层的维护管道防腐层的维护SWPI手段一：埋地手段一：埋地管道防腐层缺管道防腐层缺陷检漏陷检漏目的：目的： 在不开挖管道的情况下，通过地面检测找出防腐在不开挖管道的情况下，通过地面检测找出防腐层破损和缺陷，进而有针对性地开挖修补层破损和缺陷，进而有针对性地开挖修补维护手段维护手段方法：方法： 连续测定距离两点间的电位差，找到电位差最大连续测定距离两点间的电位差，找到电位差最大的一点。的一点。检漏仪：检漏仪： 发射机；接收机；导向仪；电火花检漏仪发射机；接收机；导

14、向仪；电火花检漏仪检漏作业要求：检漏作业要求： 修补作业每年全线进行一次；修补后修补作业每年全线进行一次；修补后3-5a可适当可适当缩减仪检漏修补作业缩减仪检漏修补作业 方法原理方法原理外防腐涂层外防腐涂层防腐层检漏原理图防腐层检漏原理图 防腐层良好防腐层良好，信号衰减如，信号衰减如1 1，电位差小，电位差小 A A点破损，信点破损，信号衰减如号衰减如2 2，电，电位差小位差小SWPI手段二：防腐手段二：防腐层绝缘电阻的层绝缘电阻的测定及管理测定及管理目的：目的： 从防腐层的防腐机理出发，测定其对地绝缘电阻从防腐层的防腐机理出发，测定其对地绝缘电阻，对比该测量参数的变化，从而了解其综合状态，对

15、比该测量参数的变化，从而了解其综合状态防腐层绝缘电阻测量方法：防腐层绝缘电阻测量方法： 抹布法；直流法；变频抹布法；直流法；变频选频法测量防腐层绝选频法测量防腐层绝缘电阻技术缘电阻技术防腐层分级管理及其对策防腐层分级管理及其对策 将一条管线的按单元管段实施检测，分级，按将一条管线的按单元管段实施检测，分级，按不同的技术状态登记采取措施不同的技术状态登记采取措施防腐层技术等级划分和分级管理基本原则防腐层技术等级划分和分级管理基本原则 维护手段维护手段方法原理方法原理 方法烦方法烦琐，测试段琐，测试段小，只能提小，只能提供某点的数供某点的数据，应用价据，应用价值不大值不大抹布法测量防腐层绝缘电阻抹

16、布法测量防腐层绝缘电阻变频变频选频法示意图选频法示意图 在上述方法优缺点基础上，由我国工程技术人员开发在上述方法优缺点基础上，由我国工程技术人员开发利用交频信号传输的经典理论，将埋地管道视为单线利用交频信号传输的经典理论，将埋地管道视为单线-大地大地信号通道，根据数学推倒，计算电阻。信号通道，根据数学推倒，计算电阻。直流法测量防腐层绝缘电阻直流法测量防腐层绝缘电阻 向被测管道施加电压，测取施加电压前后被测向被测管道施加电压，测取施加电压前后被测段两端管地电位的变化，和被测段内获得的电流，段两端管地电位的变化，和被测段内获得的电流，求得被测防腐层的绝缘电阻求得被测防腐层的绝缘电阻SWPI目录目录

17、5.2 管道覆盖层保护管道覆盖层保护 5.3 管道阴极保护管道阴极保护 5.1 油气管道的腐蚀控制油气管道的腐蚀控制 5.4 杂散电流的腐蚀与防护杂散电流的腐蚀与防护SWPI管道阴极保护管道阴极保护原理：原理：金属金属电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时，电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时，方法：方法：牺牲阳极阴极保护、外加电流阴极保护法牺牲阳极阴极保护、外加电流阴极保护法SWPI1.1.牺牲阳极材料性能要求牺牲阳极材料性能要求具有足够负的电位，可供应充分的电子具有足够负的电位，可供应充分的电子阳极极化率小，活化诱导期段，使输出电位计电流稳定阳极极化率小，活化诱导期段，使输出电位计电流稳定消耗单位质量的阳极质量所提供的电量多消耗单位质量的阳极质量所提供的电量多阳极溶解均匀买复式产物易脱落阳极溶解均匀买复式产物易脱落价格低廉，来源充足价格低廉，来源充足牺牲阳极法阴极保护牺牲阳极法阴极保护SWPI2.2.牺牲阳极材料种类牺牲阳极材料种类镁合金牺牲阳极镁合金牺牲阳极锌合金牺牲阳极锌合金牺牲阳极铝合金牺牲阳极铝合金牺牲阳极牺牲阳极法阴极保护牺牲阳极法阴极保护SWPI3. 3. 牺牲阳极牺牲阳极法阴极保护主要法阴极保护主要应用：应用：长输管道的阀室保