金屬腐蝕與防護-第5章

1、5油氣長輸管道的腐蝕油氣長輸管道的腐蝕與防護與防護金屬腐蝕金屬腐蝕與防護與防護SWPI目錄目錄5.2 管道覆蓋層保護管道覆蓋層保護 5.3 管道陰極保護管道陰極保護 5.1 油氣管道的腐蝕控制油氣管道的腐蝕控制 5.4 雜散電流的腐蝕與防護雜散電流的腐蝕與防護SWPI 不同土壤對同種金屬的腐蝕速率不同（碳鋼0.005mm/a 0.1mm/a ）；同一土壤對不同金屬的腐蝕性也不一樣 小塊腐蝕原電池&長流電流的宏觀腐蝕原電池可大數十公里 主要形式是氧濃差電池 腐蝕速度一般比水溶液中慢 土壤電阻率影響大，有時成為腐蝕速度的主要控制因素腐蝕過程影響因素腐蝕過程影響因素腐蝕原因腐蝕原因含水量 鹽

2、分含氧量土壤導電性pH值溫度孔隙度 具有電解質溶液 土壤中的雜散電流 細菌腐蝕特點腐蝕特點5.1 5.1 油氣管道油氣管道腐蝕腐蝕與控制與控制管道外腐蝕管道外腐蝕SWPI天然氣組分（天然氣組分（H H2 2S S、COCO2 2）游離水（地層水）游離水（地層水）砂土等雜質砂土等雜質5.1 5.1 油氣管道油氣管道腐蝕腐蝕與控制與控制管道內腐蝕管道內腐蝕SWPI選用符合環(huán)境的鋼材與工藝選用符合環(huán)境的鋼材與工藝控制管流成分，選擇合理的前處理控制管流成分，選擇合理的前處理（除硫、除水等）（除硫、除水等）采用管道覆蓋層及陰極保護采用管道覆蓋層及陰極保護緩蝕劑緩蝕劑內腐蝕層（有機涂層、雙金屬復合管等）內

3、腐蝕層（有機涂層、雙金屬復合管等）建立腐蝕監(jiān)控和管理系統(tǒng)建立腐蝕監(jiān)控和管理系統(tǒng)5.1 5.1 油氣管道腐蝕與油氣管道腐蝕與控制控制SWPI目錄目錄5.2 管道覆蓋層保護管道覆蓋層保護 5.3 管道陰極保護管道陰極保護 5.1 油氣管道的腐蝕控制油氣管道的腐蝕控制 5.4 雜散電流的腐蝕與防護雜散電流的腐蝕與防護SWPI管道的外防腐層的基本要求管道的外防腐層的基本要求 與金屬有良好的粘結性；與金屬有良好的粘結性； 電絕緣性能好；電絕緣性能好； 防水及化學穩(wěn)定性好；防水及化學穩(wěn)定性好； 有足夠的機械強度和韌性，耐熱和抗低溫脆性；有足夠的機械強度和韌性，耐熱和抗低溫脆性； 耐陰極剝離性能好；耐陰極剝

4、離性能好； 抗微生物腐蝕；抗微生物腐蝕； 破損后易修復，并要求價格低廉和便于施工。破損后易修復，并要求價格低廉和便于施工。SWPI埋地管道防腐層的主要種類埋地管道防腐層的主要種類瀝青類防腐層瀝青類防腐層合成樹脂類防腐層合成樹脂類防腐層硬質聚氨酯泡沫塑料硬質聚氨酯泡沫塑料SWPI單層熔結環(huán)氧粉末（單層熔結環(huán)氧粉末（ FBE）最早于最早于19611961年由美國應用于管道防腐工程。因與鋼管表面粘結力強、耐化學介年由美國應用于管道防腐工程。因與鋼管表面粘結力強、耐化學介質侵蝕性能、耐溫性能、耐陰極剝離性耐土壤應力等優(yōu)點，溫度范圍寬質侵蝕性能、耐溫性能、耐陰極剝離性耐土壤應力等優(yōu)點，溫度范圍寬(-30

5、(-30100100），成為國內外管道內外防腐涂層技術的主要體系之一。），成為國內外管道內外防腐涂層技術的主要體系之一。但由于涂層較薄但由于涂層較薄（0.30.30.50.5），不適合于石方段），不適合于石方段，適合于大部分土壤環(huán)境和定向鉆穿越粘，適合于大部分土壤環(huán)境和定向鉆穿越粘質土壤。質土壤。涂敷涂敷時鋼管外表面噴時鋼管外表面噴( (拋拋) )射射除銹除銹等級應達到等級應達到GB/T 8923GB/T 8923中規(guī)定的中規(guī)定的Sa2.5Sa2.5級，鋼管級，鋼管表面的表面的錨紋深度錨紋深度應在應在4040l00ml00m范圍內，并應監(jiān)測環(huán)氧粉末涂敷之前瞬間的鋼范圍內，并應監(jiān)測環(huán)氧粉末涂敷之

6、前瞬間的鋼管外表面的管外表面的溫度溫度，最高不得超過，最高不得超過275275。在在FBEFBE管道上發(fā)現缺陷時，應先清除掉缺陷部位的所有銹斑、鱗屑、裂紋、污垢管道上發(fā)現缺陷時，應先清除掉缺陷部位的所有銹斑、鱗屑、裂紋、污垢和其他雜質及松脫的涂層；將缺陷部位打磨成粗糙面，和其他雜質及松脫的涂層；將缺陷部位打磨成粗糙面， 用干燥的布或刷子將灰用干燥的布或刷子將灰塵清除干凈，用雙組分液體環(huán)氧樹脂涂料進行局部修補。塵清除干凈，用雙組分液體環(huán)氧樹脂涂料進行局部修補。埋地管道防腐層的主要種類埋地管道防腐層的主要種類SWPI聚乙烯防腐層聚乙烯防腐層 三層結構聚乙烯防腐層簡稱3PE，底層為環(huán)氧粉末涂料，中層

7、為膠粘劑，外層為聚乙烯。它利用環(huán)氧粉末與鋼管表面很強的粘結力；利用擠出聚乙烯優(yōu)良的機械強度、化學穩(wěn)定性、絕緣性等來提高其整體性能，使得三層PE防腐涂層的整體性能表現更為突出，更為全面，適用于對覆蓋層機械性能、耐土壤應力及阻水性能要求較高的苛刻環(huán)境，如碎石土壤、石方段、土壤含水量高、植物根系發(fā)達地區(qū)。埋地管道防腐層的主要種類埋地管道防腐層的主要種類SWPI 在防腐層涂敷前，先清除鋼管表面的油脂和污垢等附著物，并對鋼管預熱后進行表面預處理，鋼管預熱溫度為4060。表面預處理質量應達到涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級GB/T 8923中規(guī)定的Sa2.5級的要求，錨紋深度達到50m75m。鋼管表面的焊

8、渣、毛刺等應清除干凈。 在3PE管道上發(fā)現缺陷時，對小于或等于30mm的損傷，宜采用輻射交聯聚乙烯補傷片修補。 對大于30mm的損傷，先除去損傷部位的污物，將該處的聚乙烯層打毛，并將損傷處的聚乙烯層修切成圓形，邊緣應倒成鈍角。在孔洞部位填滿與補傷片配套的膠粘劑，貼上補傷片。最后，在修補處包覆一條熱收縮帶，包覆寬度應比補傷片的兩邊至少各大50mm。埋地管道防腐層的主要種類埋地管道防腐層的主要種類SWPI管道防腐層的維護管道防腐層的維護 1 1、防腐層失效的原因、防腐層失效的原因 （1 1）防腐層類型選擇不當）防腐層類型選擇不當 （2 2）防腐補口的質量不好）防腐補口的質量不好 （3 3）外力破壞

9、造成防腐層損傷）外力破壞造成防腐層損傷 （4 4）防腐層自然老化）防腐層自然老化 （5 5）陰極保護的參數不適當）陰極保護的參數不適當 （6 6）管理不善）管理不善SWPI2 2、防腐層的維護、防腐層的維護 管道的腐蝕幾乎都發(fā)生在防腐層嚴重缺陷或破損的地方，由于管道埋在地下，不便于直管道的腐蝕幾乎都發(fā)生在防腐層嚴重缺陷或破損的地方，由于管道埋在地下，不便于直接觀測和檢查，加上土壤環(huán)境條件復雜多變，給防腐層的管理維護帶來困難。防腐層的接觀測和檢查，加上土壤環(huán)境條件復雜多變，給防腐層的管理維護帶來困難。防腐層的維護主要采取以下措施：維護主要采取以下措施：（1 1）經常監(jiān)測防腐層狀況。通常采用定期進

10、行防腐層缺陷檢漏、防腐層絕緣電阻測量等方）經常監(jiān)測防腐層狀況。通常采用定期進行防腐層缺陷檢漏、防腐層絕緣電阻測量等方法，分析陰極保護參數的變化情況及原因，判定防腐層質量及損傷程度。法，分析陰極保護參數的變化情況及原因，判定防腐層質量及損傷程度。（2 2）防腐層分級管理。對不同管段、不同狀況的防腐層，按其技術狀況分級，分別采用不）防腐層分級管理。對不同管段、不同狀況的防腐層，按其技術狀況分級，分別采用不同的維修對策。目前對防腐層是根據其絕緣電阻值從大到小分為五個級別：優(yōu)、良、中同的維修對策。目前對防腐層是根據其絕緣電阻值從大到小分為五個級別：優(yōu)、良、中、差、劣。最差的一級需要及時維修更換原有的防

11、腐層。、差、劣。最差的一級需要及時維修更換原有的防腐層。（3 3）制定實施維修計劃。對檢測確定的不同級別的防腐層，分別采取定期檢測、修補或更）制定實施維修計劃。對檢測確定的不同級別的防腐層，分別采取定期檢測、修補或更換的措施。換的措施。管道防腐層的維護管道防腐層的維護SWPI3 3、防腐層檢測、防腐層檢測防腐層檢測分防腐層檢測分地面檢測和地下檢測地面檢測和地下檢測，地面檢測有外觀、厚度、粘結力及電火花檢漏，地面檢測有外觀、厚度、粘結力及電火花檢漏等。等。為了能達到預期的防腐效果為了能達到預期的防腐效果, , 防腐管道在埋地前必須保證其防腐層質量完好防腐管道在埋地前必須保證其防腐層質量完好, ,

12、 這就這就需要對防腐層質量進行檢測需要對防腐層質量進行檢測, , 檢測防腐層涂敷是否均勻，厚度是否達到要求。還要檢測防腐層涂敷是否均勻，厚度是否達到要求。還要檢測涂層在工廠制作或運輸中是否造成針孔缺陷、裂紋等。管道焊接后的防腐處理檢測涂層在工廠制作或運輸中是否造成針孔缺陷、裂紋等。管道焊接后的防腐處理是否符合質量要求。是否符合質量要求。 管道在埋地后仍應定期或不定期進行防腐層檢測管道在埋地后仍應定期或不定期進行防腐層檢測, , 檢測其在埋地后的防腐層質量變檢測其在埋地后的防腐層質量變化情況化情況: : 有否破損有否破損? ? 破損點位置、大?。环栏瘜咏^緣電阻變化速率等破損點位置、大??；防腐層絕

13、緣電阻變化速率等, , 對埋地管道對埋地管道防腐層狀況作出確切的評估，并提出處理建議。防腐層狀況作出確切的評估，并提出處理建議。管道防腐層的維護管道防腐層的維護SWPI手段一：埋地手段一：埋地管道防腐層缺管道防腐層缺陷檢漏陷檢漏目的：目的： 在不開挖管道的情況下，通過地面檢測找出防腐在不開挖管道的情況下，通過地面檢測找出防腐層破損和缺陷，進而有針對性地開挖修補層破損和缺陷，進而有針對性地開挖修補維護手段維護手段方法：方法： 連續(xù)測定距離兩點間的電位差，找到電位差最大連續(xù)測定距離兩點間的電位差，找到電位差最大的一點。的一點。檢漏儀：檢漏儀： 發(fā)射機；接收機；導向儀；電火花檢漏儀發(fā)射機；接收機；導

14、向儀；電火花檢漏儀檢漏作業(yè)要求：檢漏作業(yè)要求： 修補作業(yè)每年全線進行一次；修補后修補作業(yè)每年全線進行一次；修補后3-5a可適當可適當縮減儀檢漏修補作業(yè)縮減儀檢漏修補作業(yè) 方法原理方法原理外防腐涂層外防腐涂層防腐層檢漏原理圖防腐層檢漏原理圖 防腐層良好防腐層良好，信號衰減如，信號衰減如1 1，電位差小，電位差小 A A點破損，信點破損，信號衰減如號衰減如2 2，電，電位差小位差小SWPI手段二：防腐手段二：防腐層絕緣電阻的層絕緣電阻的測定及管理測定及管理目的：目的： 從防腐層的防腐機理出發(fā)，測定其對地絕緣電阻從防腐層的防腐機理出發(fā)，測定其對地絕緣電阻，對比該測量參數的變化，從而了解其綜合狀態(tài)，對

15、比該測量參數的變化，從而了解其綜合狀態(tài)防腐層絕緣電阻測量方法：防腐層絕緣電阻測量方法： 抹布法；直流法；變頻抹布法；直流法；變頻選頻法測量防腐層絕選頻法測量防腐層絕緣電阻技術緣電阻技術防腐層分級管理及其對策防腐層分級管理及其對策 將一條管線的按單元管段實施檢測，分級，按將一條管線的按單元管段實施檢測，分級，按不同的技術狀態(tài)登記采取措施不同的技術狀態(tài)登記采取措施防腐層技術等級劃分和分級管理基本原則防腐層技術等級劃分和分級管理基本原則 維護手段維護手段方法原理方法原理 方法煩方法煩瑣，測試段瑣，測試段小，只能提小，只能提供某點的數供某點的數據，應用價據，應用價值不大值不大抹布法測量防腐層絕緣電阻抹

16、布法測量防腐層絕緣電阻變頻變頻選頻法示意圖選頻法示意圖 在上述方法優(yōu)缺點基礎上，由我國工程技術人員開發(fā)在上述方法優(yōu)缺點基礎上，由我國工程技術人員開發(fā)利用交頻信號傳輸的經典理論，將埋地管道視為單線利用交頻信號傳輸的經典理論，將埋地管道視為單線-大地大地信號通道，根據數學推倒，計算電阻。信號通道，根據數學推倒，計算電阻。直流法測量防腐層絕緣電阻直流法測量防腐層絕緣電阻 向被測管道施加電壓，測取施加電壓前后被測向被測管道施加電壓，測取施加電壓前后被測段兩端管地電位的變化，和被測段內獲得的電流，段兩端管地電位的變化，和被測段內獲得的電流，求得被測防腐層的絕緣電阻求得被測防腐層的絕緣電阻SWPI目錄目錄

17、5.2 管道覆蓋層保護管道覆蓋層保護 5.3 管道陰極保護管道陰極保護 5.1 油氣管道的腐蝕控制油氣管道的腐蝕控制 5.4 雜散電流的腐蝕與防護雜散電流的腐蝕與防護SWPI管道陰極保護管道陰極保護原理：原理：金屬金屬電解質溶解腐蝕體系受到陰極極化時，電解質溶解腐蝕體系受到陰極極化時，方法：方法：犧牲陽極陰極保護、外加電流陰極保護法犧牲陽極陰極保護、外加電流陰極保護法SWPI1.1.犧牲陽極材料性能要求犧牲陽極材料性能要求具有足夠負的電位，可供應充分的電子具有足夠負的電位，可供應充分的電子陽極極化率小，活化誘導期段，使輸出電位計電流穩(wěn)定陽極極化率小，活化誘導期段，使輸出電位計電流穩(wěn)定消耗單位質量的陽極質量所提供的電量多消耗單位質量的陽極質量所提供的電量多陽極溶解均勻買復式產物易脫落陽極溶解均勻買復式產物易脫落價格低廉，來源充足價格低廉，來源充足犧牲陽極法陰極保護犧牲陽極法陰極保護SWPI2.2.犧牲陽極材料種類犧牲陽極材料種類鎂合金犧牲陽極鎂合金犧牲陽極鋅合金犧牲陽極鋅合金犧牲陽極鋁合金犧牲陽極鋁合金犧牲陽極犧牲陽極法陰極保護犧牲陽極法陰極保護SWPI3. 3. 犧牲陽極犧牲陽極法陰極保護主要法陰極保護主要應用：應用：長輸管道的閥室保