金属腐蚀与防护-第5章

5油气长输管道的腐蚀与防护金属腐蚀与防护目录5.2管道覆盖层保护

5.3管道阴极保护5.1油气管道的腐蚀控制

5.4杂散电流的腐蚀与防护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原因含水量

盐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5.1油气管道腐蚀与控制管道外腐蚀天然气组分（H2S、CO2）游离水（地层水）砂土等杂质5.1油气管道腐蚀与控制管道内腐蚀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（除硫、除水等）采用管道覆盖层及阴极保护缓蚀剂内腐蚀层（有机涂层、双金属复合管等）建立腐蚀监控和管理系统5.1油气管道腐蚀与控制目录5.2管道覆盖层保护

5.3管道阴极保护5.1油气管道的腐蚀控制

5.4杂散电流的腐蚀与防护管道的外防腐层的基本要求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，并要求价格低廉和便于施工。埋地管道防腐层的主要种类沥青类防腐层合成树脂类防腐层硬质聚氨酯泡沫塑料单层熔结环氧粉末（FBE）最早于1961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(-30～100℃），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（0.3－0.5ｍｍ），不适合于石方段，适合于大部分土壤环境和定向钻穿越粘质土壤。涂敷时钢管外表面喷(抛)射除锈等级应达到GB/T8923中规定的Sa2.5级，钢管表面的锚纹深度应在40～l00μm范围内，并应监测环氧粉末涂敷之前瞬间的钢管外表面的温度，最高不得超过275℃。在FBE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，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。埋地管道防腐层的主要种类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40～60℃。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/T8923中规定的Sa2.5级的要求，锚纹深度达到50μm～75μm。钢管表面的焊渣、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管道防腐层的维护1、防腐层失效的原因（1）防腐层类型选择不当（2）防腐补口的质量不好（3）外力破坏造成防腐层损伤（4）防腐层自然老化（5）阴极保护的参数不适当（6）管理不善2、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：（1）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。（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腐层。（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、修补或更换的措施。管道防腐层的维护3、防腐层检测防腐层检测分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等。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,这就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。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化情况:有否破损?破损点位置、大小；防腐层绝缘电阻变化速率等,对埋地管道防腐层状况作出确切的评估，并提出处理建议。管道防腐层的维护外防腐涂层的维护手段一：埋地管道防腐层缺陷检漏目的：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维护手段方法：连续测定距离两点间的电位差，找到电位差最大的一点。检漏仪：发射机；接收机；导向仪；电火花检漏仪检漏作业要求：修补作业每年全线进行一次；修补后3-5a可适当缩减仪检漏修补作业方法原理外防腐涂层防腐层检漏原理图防腐层良好，信号衰减如1，电位差小

A点破损，信号衰减如2，电位差小外防腐涂层的维护手段二：防腐层绝缘电阻的测定及管理目的：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防腐层绝缘电阻测量方法：抹布法；直流法；变频——选频法测量防腐层绝缘电阻技术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

维护手段方法原理方法烦琐，测试段小，只能提供某点的数据，应用价值不大抹布法测量防腐层绝缘电阻变频——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利用交频信号传输的经典理论，将埋地管道视为单线-大地信号通道，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，求得被测防腐层的绝缘电阻目录5.2管道覆盖层保护

5.3管道阴极保护

5.1油气管道的腐蚀控制

5.4杂散电流的腐蚀与防护管道阴极保护原理：金属—电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时，将阴极电位向负值移动到其腐蚀电池的阳极平衡电位以下，即向被保护的金属通以足够的阴极电流，对金属表面进行阴极极化，减少或消除造成金属腐蚀的各种腐蚀原电池的电极电位差，使阳极溶解速度降低，甚至极化到非腐蚀区金属完全不腐蚀（腐蚀电流趋于零），进而达到阻止金属腐蚀的目的。方法：牺牲阳极阴极保护、外加电流阴极保护法1.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阳极溶解均匀买复式产物易脱落价格低廉，来源充足牺牲阳极法阴极保护2.牺牲阳极材料种类镁合金牺牲阳极锌合金牺牲阳极铝合金牺牲阳极牺牲阳极法阴极保护3.牺牲阳极法阴极保护主要应用：长输管道的阀室保护隧道内、套管内的管道保护站场内的工艺管道保护新建管道的临时保护牺牲阳极法阴极保护1.外加电流阴极保护的基本参数（1）最小保护电位和合理保护电位（2）最小保护电流密度（3）保护程度（4）保护效率外加电流阴极保护2.外加电流阴极保护的主要设施直流电源(安全可靠、