金属管道的腐蚀与防护讲解

管道阴极保护讲解

金属的腐蚀与防护

油气管道阴极保护技术培训

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什么是腐蚀？

为什么会发生腐蚀？

腐蚀的发生过程？

如何探测腐蚀？

如何减缓腐蚀？

腐蚀的类型？

金属的腐蚀与防护

什么是腐蚀？

1.腐蚀原理、类型和防护方法管道外壁腐蚀

腐蚀是材料受环境介质的化学、电化学和物理作用产生的损坏或变质现象。腐蚀包括化学、电化学与机械因素或生物因素的共同作用。

~~~~~~~~~~~~~~环境介质：材料-环境交互作用表面/界面现象自发现象材料损伤宏观上：材料质量流失、强度退化微观上：组织、结构或价态的改变什么是腐蚀？

20世纪60年代前，材料腐蚀的定义只局限于金属生锈：铁及铁基合金生成以水合氧化铁为主的腐蚀腐蚀的概念逐步涉及到整个材料领域包含所有的天然和人造材料，塑料、陶瓷和金属。塑料发胀或开裂木头干裂或腐烂花岗岩风蚀水泥剥离脱落材料+化学+力学腐蚀什么是腐蚀？

腐蚀的危害之一腐蚀的危害之三巨大的经济损失每年仅腐蚀就造成经济损失：腐蚀的危害之二自然资源的巨大浪费每年大约10～20％的金属年产量被腐蚀掉危及人生安全腐蚀的危害之四引起安全、环境危害腐蚀的危害1980:英国北海平台由于腐蚀疲劳倾覆导致123人丧生、石油减产12％1998:我国渤海平台套管腐蚀破裂倒塌导致原油泄漏，污染250km2腐蚀的危害1989:前苏联输气管道爆裂:1024人伤亡2004：日本核电站管道腐蚀造成泄漏事故腐蚀的危害塔里木油田某井油管腐蚀形貌图腐蚀的危害含硫输气管线沿着焊缝开裂失效城市天然气管道由于腐蚀造成的泄漏和爆炸腐蚀的危害美国和意大利的油气管道爆裂事故油气管道开裂和泄漏造成的环境污染严重

什么是腐蚀？

为什么会发生腐蚀？

腐蚀的发生过程？

如何探测腐蚀？

如何减缓腐蚀？

腐蚀的类型？

金属的腐蚀与防护

为什么会发生腐蚀？①氧化铁②高炉③酸性转炉④管子轧制⑤钢管⑥管线腐蚀⑦氧化铁提炼过程腐蚀过程热力学规律:材料总是趋向于最低能量状态存在赤铁矿Fe2O3

什么是腐蚀？

为什么会发生腐蚀？

腐蚀的发生过程？

如何探测腐蚀？

如何减缓腐蚀？

腐蚀的类型？

金属的腐蚀与防护

e-e-e-e-e-e-e-e-e-e-Fe++Fe++Fe++Fe++Fe++OH-OH-OH-Fe(OH)2Fe(OH)2Fe(OH)2H+H+H+H+H+H+H+HHH2阴极点阳极点e-Fe++显微视图腐蚀的发生过程？

腐蚀是一个涉及电子和离子流动的电化学过程。腐蚀过程包括金属失去电子的氧化反应和消耗这些电子的还原反应。

阳极反应：

Fe→Fe2++2e-阴极反应：

2H++2e-→H2O2+2H2O+4e-→4OH-腐蚀发生的必要条件

阳极阴极电解质电子/金属通道腐蚀发生在腐蚀电池中⑤沥青封闭⑥空位间隙⑦碳和二氧化锰混合物⑧碳棒①防护外壳②电解质糊（氯化铵和氯化锌）③锌④隔板⑨负极阳极（锌）阴极（石墨）电解质（电解质糊、碳、氧化锰）电子通路（外部回路）石墨-锌电池——腐蚀电池腐蚀发生的必要条件

氧浓度不同温度不同

管线表面性质不同

金属类型不同

土壤化学成分不同……差异腐蚀电池管线和其他地下结构的腐蚀来自于差异腐蚀电池。阳极阴极阳极阴极阴极腐蚀发生的必要条件

氧浓度不同温度不同

管线表面性质不同

金属类型不同

土壤化学成分不同……差异腐蚀电池管线和其他地下结构的腐蚀来自于差异腐蚀电池。阳极阴极阳极阴极阴极不同金属在海水中的实际电偶序金属Voltsvs.Cu-CuSO4Voltsvs.Ag-AgCl活性或阳极端活性或阳极端镁–1.60to–1.75–1.55to–1.70锌–1.10–1.05铝–1.05–1.00清洁碳钢–0.50to–0.80–0.45to–0.75生锈碳钢–0.20to–0.50–0.25to–0.45铸/球墨铸铁–0.50–0.45铅–0.50–0.45混凝土中的钢–0.20–0.15铜–0.20–0.15高硅钢–0.20–0.15碳，石墨+0.30+0.35惰性或阴极端惰性或阴极端铁(Fe)铜(Cu)温度差异

压缩站热天然气较冷的天然气阳极阴极电流流动温度不同导致的差异腐蚀电池阳极阳极阴极溶解盐浓度较高的土壤溶解盐浓度低的土壤离子浓度溶解盐浓度不同导致的差异腐蚀电池

氧渗入

氧渗入铺砌层

缺氧或无氧阳极阴极阳极阴极氧浓度不同导致的差异腐蚀电池氧浓度低(阳极)氧浓度高(阴极)缝隙腐蚀实例氧浓度不同导致的差异腐蚀电池

什么是腐蚀？

为什么会发生腐蚀？

腐蚀的发生过程？

如何探测腐蚀？

如何减缓腐蚀？

腐蚀的类型？

金属的腐蚀与防护

金属腐蚀的分类方法按腐蚀所在环境分类

按腐蚀形态分类

按腐蚀反应机理分类

……

工业环境中的腐蚀自然环境中的腐蚀生物环境中的腐蚀大气腐蚀土壤腐蚀淡水和海水腐蚀微生物腐蚀酸、碱、盐溶液中的腐蚀工业水中的腐蚀熔盐中的腐蚀石油天然气的腐蚀液态金属的腐蚀宇航环境核工业环境按材料所在环境金属腐蚀的分类方法大气腐蚀所造成的金属损失，约占金属总腐蚀量的50％以上大气腐蚀是金属表面处于薄层电解液下的腐蚀，腐蚀过程服从电化学腐蚀的一般规律大气腐蚀土壤腐蚀土壤是由土粒、水、空气、有机物等气、液、固多种组分构成的复杂的多相体系大多数金属在土壤中的腐蚀为氧的去极化腐蚀海水中含有大量氯离子，它能破坏钝化膜，不锈钢在海水中也要遭到严重的局部腐蚀海水的导电性好，腐蚀过程的电阻滞小，电偶腐蚀的影响范围大如不加防护措施的话，海水中的青铜螺旋桨可引起远达数十米处钢质船壳的腐蚀海水腐蚀微生物腐蚀微生物的新陈代谢会产生酸、硫化物、氢等，能增加环境的腐蚀性可促进腐蚀的电极反应动力学过程改变金属周围氧的浓度，形成了氧浓差等局部腐蚀电池破坏保护性覆盖层或缓蚀剂的稳定性局部腐蚀全面腐蚀均匀腐蚀不均匀腐蚀按材料腐蚀形态点蚀（孔蚀）缝隙腐蚀及丝状腐蚀电偶腐蚀（接触腐蚀）晶间腐蚀选择性腐蚀金属腐蚀分类局部腐蚀(点蚀)全面腐蚀与局部腐蚀均匀腐蚀

各部位腐蚀速率接近；金属的表面比较均匀地减薄，无明显的腐蚀形态差别；腐蚀的发生在金属的某一特定部位；阳极区和阴极区可以截然分开，其位置可以用肉眼或微观观察加以区分；全面腐蚀危害：造成金属的大量损失，可以检测和预测腐蚀速率，一般不会造成突然事故。根据测定和预测的腐蚀速率，在工程设计时可预先考虑应有的腐蚀裕量。局部腐蚀的危害：导致的金属的损失量小，很难检测其腐蚀速率，往往导致突然的腐蚀事故。腐蚀事故中80％以上是由局部腐蚀造成的，难以预测腐蚀速率并预防。全面腐蚀与局部腐蚀的比较主要集中在某些活性点上，不断向金属内部深处发展通常其腐蚀深度大于孔径，严重时可使管道或设备穿孔表面上可观察到许多斑点点蚀还可诱发成其它形式的腐蚀，如应力腐蚀破裂和腐蚀疲劳等局部腐蚀－点蚀腐蚀首先在晶粒边界发生，并沿着晶界向纵深发展由于合金元素在晶粒边界的富集或贫化，或者由于晶粒边界存在杂质所引起有拉应力的情况下，这种腐蚀更加危险高强度合金及不锈钢就容易产生晶界腐蚀局部腐蚀－晶间腐蚀合金中的某一组分由于腐蚀，优先地溶解到电解质溶液中去，从而造成另一组元素富集在金属表面上例如，铸铁在介质中，铁素体被溶解，碳化物和石墨在表面积累灰口铸铁在土壤、矿石、盐水等环境中使用时常发生选择性腐蚀局部腐蚀－选择性腐蚀应力腐蚀开裂腐蚀疲劳磨损腐蚀（冲击、振动）氢致腐蚀空泡腐蚀电化学腐蚀化学腐蚀：高温氧化按腐蚀反应机理电化学作用电化学+机械作用电化学+生物作用物理溶解腐蚀：Fe在液体钠中的腐蚀金属腐蚀分类电化学＋力学作用应力腐蚀开裂在机械应力与腐蚀介质共同作用下，在远低于屈服强度的条件下，发生突然的、没有形变预兆的腐蚀破坏腐蚀疲劳当交变应力与腐蚀介质共同作用下，产生的脆性断裂作用金属的疲劳极限大大降低，因而会过早地破裂磨损腐蚀（或腐蚀磨损）电化学腐蚀和机械磨损同时存在，两者互相加速造成的破坏比单纯腐蚀或单纯磨损要大得多氢诱发的腐蚀（或氢脆、氢致开裂）金属由于不恰当的酸洗、电镀、阴极保护，使表面有氢产生降低了金属原子之间的结合强度，使材料变脆电化学＋力学作用耐蚀性分类耐蚀性等级腐蚀速度（mm/a）Ⅰ完全耐蚀1<0.001Ⅱ很耐蚀20.001~0.00530.005~0.01Ⅲ耐蚀40.01~0.0550.05~0.1Ⅳ尚耐蚀60.1~0.570.5~1.0Ⅴ欠耐蚀81.0~5.095.0~10.0Ⅵ不耐蚀10>10.0表2金属腐蚀性十级标准金属耐蚀性等级表1金属耐蚀性三级标准金属耐蚀性等级耐蚀性分类耐蚀性等级腐蚀速度（mm/a）耐蚀1<0.1可用20.1~1.0不可用3>1.0如何探测腐蚀试样失重法漏磁检测技术

超声波检测技术射线检测技术涡流检测技术基于光学原理的无损检测技术……

多频管中电流衰减测试法(PCM)

密间隔电位测试技术(CIPS)

直流电位梯度法(DCVG)Pearson测试技术

变频-选频法电火花法

防腐层绝缘电阻率测量法……腐蚀检测：依靠检测工具检测出管壁上的腐蚀缺陷,从而了解管