輸油氣管道系統(tǒng)的腐蝕與防腐課件

管道系統(tǒng)的腐蝕與防腐

2006年5月6日管道系統(tǒng)的腐蝕與防腐

2006年5月6日一金屬腐蝕概況

腐蝕是指金屬在周圍環(huán)境的作用下引起變質(zhì)或破壞的現(xiàn)象。從不同的角度，曾對(duì)腐蝕下過不同的定義，如：(1)材料因與環(huán)境反應(yīng)而引起的變質(zhì)或破壞；(2)除了單純機(jī)械破壞之外的一切破壞；(3)冶金的逆過程；(4)材料與環(huán)境的有害反應(yīng)。

一金屬腐蝕概況腐蝕是指金屬在周圍環(huán)境的作用下引一金屬腐蝕概況1腐蝕的分類方法

由于腐蝕的多樣性，涉及的領(lǐng)域非常之廣，因此有不同的分類方法。最常見的是從下列不同角度進(jìn)行分類：（1）按腐蝕機(jī)理分類①化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕是指金屬表面與非電解質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的破壞。②電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕是指金屬表面與離子導(dǎo)電的介質(zhì)（電解質(zhì)）發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而引起的破壞。③物理腐蝕物理腐蝕是指金屬由于單純的物理溶解作用而引起的破壞。一金屬腐蝕概況1腐蝕的分類方法由于腐（2）按腐蝕形態(tài)分類①全面腐蝕②局部腐蝕

a、點(diǎn)蝕b、縫隙腐蝕c、電偶腐蝕d、晶間腐蝕③應(yīng)力作用下的腐蝕a、應(yīng)力腐蝕斷裂b、氫脆和氫致開裂c、腐蝕疲勞

d、磨損腐蝕

一金屬腐蝕概況（2）按腐蝕形態(tài)分類一金屬腐蝕概況一金屬腐蝕概況(1)腐蝕原電池的形成的條件——有電解質(zhì)溶液與金屬相接觸；——金屬的不同部位或兩種金屬間存在電極電位差；——兩極之間互相連通。2腐蝕原電池的形成條件和作用過程一金屬腐蝕概況(1)腐蝕原電池的形成的條件2腐蝕一金屬腐蝕概況(2)腐蝕原電池的作用過程的三個(gè)環(huán)節(jié)(1)陽(yáng)極過程：金屬溶解，以離子形式轉(zhuǎn)入溶液，并把當(dāng)量電子留在金屬上。(2)電子轉(zhuǎn)移：在電路中電子由陽(yáng)極流至陰極。(3)陰極過程：由陽(yáng)極流過來的電子被溶液中能吸收電子的氧化劑D所接受，其本身被還原。一金屬腐蝕概況(2)腐蝕原電池的作用過程的三個(gè)環(huán)節(jié)一金屬腐蝕概況（1）失重法和增重法

失重法就是根據(jù)腐蝕后試樣質(zhì)量的減小，用下式計(jì)算腐蝕速度：（1）式中：—腐蝕速度，g/m2?h；

—腐蝕前試樣的質(zhì)量，g；

—清除腐蝕產(chǎn)物后試樣的質(zhì)量，g；

S—試樣表面積，m2；

t—腐蝕時(shí)間，h。增重法的計(jì)算公式（2）式中：—腐蝕速度，g/m2?h；m2

—帶有腐蝕產(chǎn)物的試樣的質(zhì)量，g。3金屬腐蝕速度的表示法一金屬腐蝕概況（1）失重法和增重法3金屬腐蝕速度一金屬腐蝕概況（2）深度法將金屬失重腐蝕速度換算為腐蝕深度的公式為：

（3）式中：—腐蝕深度表示的腐蝕速度，mm/a；

—失重腐蝕速度，g/m2?h；

—金屬的密度，g/cm3。一金屬腐蝕概況（2）深度法

根據(jù)金屬年腐蝕深度的不同，可將其耐蝕性按三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表1）和十級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表2）分類。

表1金屬耐蝕性三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)耐蝕性分類耐蝕性等級(jí)腐蝕速度（mm/a）耐蝕1<0.1可用20.1~1.0不可用3>1.0一金屬腐蝕概況耐蝕性分類耐蝕性等級(jí)腐蝕速度（mm/a）耐蝕1<0.一金屬腐蝕概況耐蝕性分類耐蝕性等級(jí)腐蝕速度（mm/a）Ⅰ完全耐蝕1<0.001Ⅱ很耐蝕20.001~0.00530.005~0.01Ⅲ耐蝕40.01~0.0550.05~0.1Ⅳ尚耐蝕60.1~0.570.5~1.0Ⅴ欠耐蝕81.0~5.095.0~10.0Ⅵ不耐蝕10>10.0表2金屬腐蝕性十級(jí)標(biāo)準(zhǔn)一金屬腐蝕概況耐蝕性分類耐蝕性等級(jí)腐蝕速度（mm/a一金屬腐蝕概況（3）電流密度法

電化學(xué)腐蝕中，腐蝕的標(biāo)志是陽(yáng)極金屬的溶解。根據(jù)法拉第定律，每通過的電量為1法拉第，即96500C的電量，陽(yáng)極溶解的金屬的量為1/nmol。若電流強(qiáng)度為，通電時(shí)間為，則通過的電量為.。陽(yáng)極所溶解的金屬為：（4）式中：A—金屬的原子量；

n—金屬的價(jià)數(shù)，即金屬陽(yáng)極反應(yīng)方程式中的電子數(shù)；

F—法拉第常數(shù)，F(xiàn)=96500C/mol。一金屬腐蝕概況（3）電流密度法控制金屬材料腐蝕的方法有以下四種：①正確選材，合理設(shè)計(jì)；②覆蓋層保護(hù)；緩蝕劑保護(hù)；④電化學(xué)保護(hù)。

二、金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)控制金屬材料腐蝕的方法有以下四種：二、金屬腐蝕的控制技術(shù)及（一）合理設(shè)計(jì)與正確選材選材要遵循的三條原則（1）材料的耐蝕性能要滿足生產(chǎn)要求（2）材料的機(jī)械性能、加工性能要滿足設(shè)備設(shè)計(jì)與加工要求（3）節(jié)約投資選材應(yīng)優(yōu)先考慮那些耐蝕性能滿足使用介質(zhì)的要求，材料的綜合性能好，價(jià)格又較便宜的金屬和合金。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)（一）合理設(shè)計(jì)與正確選材選材要遵循的三條原則二金（二）覆蓋層保護(hù)

防腐涂層必須滿足以下幾點(diǎn)要求：a)與金屬有良好的粘結(jié)性；b)電絕緣性能好；c)防水，化學(xué)穩(wěn)定性高；d)耐熱，有較高的機(jī)械強(qiáng)度和韌性，可避免在施工過程中碰撞而損壞；e)結(jié)構(gòu)緊密，完整無孔。

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

（二）覆蓋層保護(hù)防腐涂層必須滿足以下幾點(diǎn)要求：二金屬1、涂層防腐技術(shù)

①瀝青涂層

石油瀝青的優(yōu)點(diǎn)：吸水率很小，對(duì)酸、堿、鹽都有一定的抗蝕能力；涂膜致密，穩(wěn)定性、屏蔽性好；抗陰極剝離。石油瀝青防腐層的主要缺點(diǎn)是涂層機(jī)械強(qiáng)度低，不耐植物根刺，熱穩(wěn)定性差。瀝青涂層的發(fā)展趨勢(shì)：聚氨酯瀝青在美國(guó)、加拿大和中東等地區(qū)在很多工程中都采用。該涂料的優(yōu)點(diǎn)是既可在正常情況下施工，也可在環(huán)境溫度為0℃左右順利施工。它不含溶劑，有利于環(huán)保，一次成膜厚，施工效率高，涂層堅(jiān)韌，表面光潔，附著力優(yōu)良，耐磨性強(qiáng)，在耐微生物腐蝕和抗植物根莖方面效果也較好，不過這種外防腐工藝需要有較高的施工技巧和專用設(shè)備。

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

1、涂層防腐技術(shù)①瀝青涂層二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)②煤焦油瓷漆(CTE)

煤焦油瓷漆的特點(diǎn)：粘結(jié)性好、吸水率低、抗微生物侵蝕、抗植物根莖穿透、抗烴類侵蝕、溶解。它的缺點(diǎn)是抗土壤應(yīng)力與熱穩(wěn)定性較差，毒性較大。發(fā)展趨勢(shì)：多層結(jié)構(gòu)。Reilly公司利用環(huán)氧樹脂的粘接性能和CTE的防水性能開發(fā)了一套環(huán)氧樹脂／CTE涂層系統(tǒng)。該系統(tǒng)底漆采用高濃度、低粘度、快速?gòu)浐系碾p組分環(huán)氧樹脂，表層采用玻纖增強(qiáng)的CTE。這些改進(jìn)使得CTE涂層系統(tǒng)具有更大的適應(yīng)性，更好的操作特性以及更大的適應(yīng)環(huán)境溫度范圍，可在-28～80℃的工況下工作。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

②煤焦油瓷漆(CTE)二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨③熔結(jié)環(huán)氧粉末(FBE)

熔結(jié)環(huán)氧粉末形成的表面涂層具有粘接力強(qiáng)、硬度高、表面光滑、不易腐蝕和磨損、抗陰極剝離等優(yōu)點(diǎn)。它存在的缺點(diǎn)：防水性較差，不耐尖銳硬物的沖擊碰撞，施工運(yùn)輸過程中，很難保證涂層不被破壞，現(xiàn)場(chǎng)修補(bǔ)困難，且涂敷工藝嚴(yán)格。發(fā)展趨勢(shì)：熔結(jié)環(huán)氧也發(fā)展出雙層結(jié)構(gòu)，即在FBE基礎(chǔ)涂層的外部進(jìn)行二次涂層。該體系底層采用常規(guī)熔結(jié)環(huán)氧粉末涂料，用作防腐蝕保護(hù)；面層為增塑劑的環(huán)氧粉末體系，用于機(jī)械保護(hù)。由于兩層涂層的固化官能團(tuán)類似，進(jìn)行的是化學(xué)交聯(lián)，不產(chǎn)生層間分離，故防腐性能得到極大的改善。當(dāng)操作條件惡劣，地質(zhì)構(gòu)造是影響涂層選擇的主要因素時(shí)，可選擇耐磨損的雙層FBE作為外防腐系統(tǒng)。

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

③熔結(jié)環(huán)氧粉末(FBE)二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)④聚乙烯膠粘帶

聚乙烯膠粘帶具有極好的耐水性及抗氧化性能，吸濕率低；絕緣性好，抗陰極剝離，耐沖擊，耐溫范圍廣，在-30～80℃溫度范圍內(nèi)使用性能穩(wěn)定。但它抗土壤應(yīng)力的能力不好，特別在高溫下，因粘結(jié)力差和致密性好而產(chǎn)生陰極屏蔽。發(fā)展趨勢(shì)：在具有傳統(tǒng)聚乙烯膠粘帶優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上還具有粘結(jié)力強(qiáng)、與背材粘結(jié)性好、抗沖擊性好和與陰極保護(hù)匹配好等優(yōu)點(diǎn)，在北美、南美及國(guó)內(nèi)一些管道工程中都有選用。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

④聚乙烯膠粘帶二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)⑤二層結(jié)構(gòu)聚乙烯

歐洲從1965年開始用兩層結(jié)構(gòu)的聚乙烯進(jìn)行防腐蝕，到目前為止國(guó)內(nèi)油田和各地采用此種覆蓋層的防腐蝕管道已超過上萬公里。兩層結(jié)構(gòu)的聚乙烯防腐層底層采用膠粘劑，外層為聚乙烯。聚乙烯具有抗沖擊性能好、水汽滲透率低、絕緣電阻率高、埋地使用壽命長(zhǎng)，耐化學(xué)介質(zhì)侵蝕性能好等優(yōu)點(diǎn)。但是聚乙烯是非極性材料，不能直接與鋼管粘結(jié)，必須采用既粘鋼管又粘聚乙烯的膠粘劑將鋼管表面與聚乙烯連接成一體。一旦粘結(jié)失敗，對(duì)輸送介質(zhì)溫度高于60℃管道，陰極保護(hù)處理不好，有產(chǎn)生應(yīng)力開裂的危險(xiǎn)。

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

⑤二層結(jié)構(gòu)聚乙烯二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

⑥三層結(jié)構(gòu)聚烯烴

三層PE是20世紀(jì)80年代歐洲研制成功并開始使用的，它是將FBE良好的防腐蝕性能、粘結(jié)性、高抗陰極剝離性和聚烯烴材料的高抗?jié)B性、良好的機(jī)械性能和抗土壤應(yīng)力等性能結(jié)合起來的防腐蝕結(jié)構(gòu)，一經(jīng)問世就在許多工程上得到了應(yīng)用，尤其在歐洲國(guó)家，其應(yīng)用呈不斷上升的趨勢(shì)。三層PE的底層為環(huán)氧涂料，中間層為聚合物膠粘劑，面層為聚烯烴。膠粘劑可采用改性聚烯烴，它含有接枝到聚烯烴碳鍵主鏈上的極性基團(tuán)。這樣，膠粘劑既可與表面未改性的聚烯烴相融，又可利用極性基團(tuán)與環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)。這種組合特點(diǎn)是，三種涂層之間能達(dá)到最佳粘結(jié)強(qiáng)度，而各層的性能和特性使三層涂料得到互補(bǔ)。它的特點(diǎn)在于造價(jià)高，工藝復(fù)雜。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

⑥三層結(jié)構(gòu)聚烯烴二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)2、防腐涂層的選用

保證長(zhǎng)輸管道在預(yù)期的使用壽命內(nèi)不產(chǎn)生由于外腐蝕而引起的功能損失是對(duì)涂層的基本要求。美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)(NACE)認(rèn)為，只有根據(jù)具體工程條件，結(jié)合管道的設(shè)計(jì)壽命、環(huán)境條件、運(yùn)行參數(shù)、施工工藝和費(fèi)用等進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，才能選出適合的防腐材料。國(guó)內(nèi)管道工程防腐層的選擇根據(jù)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、施工、業(yè)主的承受能力和要求等多方面考慮，一般應(yīng)遵循下列原則：

①技術(shù)可靠

外防腐層必須具有良好的絕緣性，抗陰極剝離強(qiáng)度，足夠的機(jī)械強(qiáng)度和良好的穩(wěn)定性，以及能夠適應(yīng)管線所處的自然環(huán)境，包括惡劣的地質(zhì)、腐蝕環(huán)境以及輸送工藝等方面要求。對(duì)于各類涂層性能穩(wěn)定性的比較如表3所示，具體的性能指標(biāo)隨廠商和牌號(hào)的不同而有所區(qū)別。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

2、防腐涂層的選用保證長(zhǎng)輸管道在預(yù)期的使用壽命表3各類防腐涂層技術(shù)性能比較

注：+++優(yōu)良，++良好，+一般，-差

涂料種類粘結(jié)力抗水性機(jī)械強(qiáng)度抗土壤應(yīng)力熱穩(wěn)定性陰極保護(hù)相容性石油瀝青++-+-++煤焦油瓷漆+++-+-++熔結(jié)環(huán)氧+++-+++++++++聚乙烯膠粘帶++++++++二層結(jié)構(gòu)聚乙烯++++++++++++++三層結(jié)構(gòu)聚烯烴+++++++++++++++++二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

表3各類防腐涂層技術(shù)性能比較涂料種類粘結(jié)力抗水性②施工可行

在滿足技術(shù)可靠的前提下，防腐涂層應(yīng)考慮在工程特定環(huán)境下施工的可行性。一般應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：防腐層應(yīng)能適應(yīng)工程所在地區(qū)的地形、交通等條件的要求，以免在多次轉(zhuǎn)運(yùn)中的碰撞受損；適應(yīng)工程所在地氣候影響和土壤環(huán)境；管道現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口的可操作性等。各類涂層的操作性和適用環(huán)境如表4所示。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

②施工可行二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)表4各類防腐涂層工藝與適用環(huán)境比較

涂層種類涂敷工藝補(bǔ)口操作適用環(huán)境石油瀝青熱涂簡(jiǎn)單對(duì)覆蓋層要求不高，地下水位較低的一般土壤。如沙土、壤土煤焦油瓷漆熱涂容易大部分土壤環(huán)境，人煙稀少、戈壁地區(qū)和水位高、植物根莖茂盛、生物活動(dòng)頻繁的沼澤或灌木地區(qū)熔結(jié)環(huán)氧靜電噴涂較復(fù)雜大部分土壤環(huán)境，特別適用于粘質(zhì)土壤聚乙烯膠粘帶熱涂/冷涂簡(jiǎn)單大部分土壤環(huán)境，特別適用于土壤應(yīng)力破壞較大的地區(qū)二層結(jié)構(gòu)聚乙烯熱涂較復(fù)雜大部分土壤環(huán)境，特別機(jī)械強(qiáng)度要求高，土壤應(yīng)力破壞較大的地區(qū)三層結(jié)構(gòu)聚烯烴靜電噴涂+包覆復(fù)雜各類環(huán)境，特別適用于對(duì)覆蓋層機(jī)械性能、耐土壤應(yīng)力及耐滲水要求較高的環(huán)境，如碎石、石方段、植物根系發(fā)達(dá)地區(qū)二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

涂層種類涂敷工藝補(bǔ)口操作適用環(huán)境石油瀝青熱涂簡(jiǎn)單③經(jīng)濟(jì)合理

經(jīng)濟(jì)合理性受多方因素制約，表現(xiàn)在長(zhǎng)輸管道防腐層選用上更為明顯。一般應(yīng)考慮以下因素：在滿足沿線環(huán)境條件(如地形、地質(zhì)、土壤腐蝕性等)的前提下，應(yīng)選用長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)性好的覆蓋層；所謂長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)性應(yīng)包括施工時(shí)一次投資與長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)費(fèi)用(陰極保護(hù)、管理、維護(hù)、大修)。以石油瀝青為對(duì)照基礎(chǔ)，各類涂層的一次投資相對(duì)造價(jià)比較如表5所示。表5各類防腐涂層的相對(duì)造價(jià)比

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

涂層種類石油瀝青煤焦油瓷漆熔結(jié)環(huán)氧聚乙烯膠粘帶二層結(jié)構(gòu)聚乙烯三層結(jié)構(gòu)聚烯烴相對(duì)價(jià)格1.01.051.13(單層)1.081.201.30③經(jīng)濟(jì)合理二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)涂層種類（三）緩蝕劑保護(hù)

1、緩蝕劑的定義

緩蝕劑是一些用于腐蝕環(huán)境中抑制金屬腐蝕的添加劑，又稱腐蝕抑制劑或阻蝕劑。緩蝕劑的定義為：“緩蝕劑是一種當(dāng)它以適當(dāng)?shù)臐舛群托问酱嬖谟诃h(huán)境(介質(zhì))時(shí)，可以防止或減緩腐蝕的化學(xué)物質(zhì)或復(fù)合物?！笔褂镁徫g劑有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)：a基本上不改變腐蝕環(huán)境，就可獲得良好的防腐蝕效果；b可基本不增加設(shè)備投資，操作簡(jiǎn)便，見效快；c對(duì)于腐蝕環(huán)境的變化，可以通過相應(yīng)改變緩蝕劑的種類或濃度來保證防腐蝕效果；d同一配方的緩蝕組分有時(shí)可以同時(shí)防止多種金屬在不同腐蝕環(huán)境中的腐蝕破壞。

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

（三）緩蝕劑保護(hù)1、緩蝕劑的定義二金屬腐蝕的控制技術(shù)及2、緩蝕劑的緩蝕機(jī)理

關(guān)于緩蝕劑保護(hù)的作用機(jī)理，至今沒有一個(gè)公認(rèn)一致的見解。目前提出有三種理論，其實(shí)這三種理論有著內(nèi)在的相互聯(lián)系。①吸附理論。這種理論認(rèn)為緩蝕劑的緩蝕作用是由于緩蝕劑通過物理吸附和化學(xué)吸附，使其吸附在金屬表面，形成了連續(xù)的吸附膜。②成膜理論。這種理論認(rèn)為緩蝕劑的緩蝕作用是緩蝕劑在金屬表面生成了一層難溶的保護(hù)膜，從而使腐蝕速度降低。③電化學(xué)理論。這種機(jī)理認(rèn)為緩蝕劑的加入加大了陰極過程或陽(yáng)極過程或共同加大了陰極過程和陽(yáng)極過程的阻力。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

2、緩蝕劑的緩蝕機(jī)理二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)3、緩蝕劑的分類

a從電化學(xué)反應(yīng)的觀點(diǎn)出發(fā)，按照緩蝕劑對(duì)電極過程的影響，可將緩蝕劑分為陽(yáng)極型緩蝕劑、陰極型緩蝕劑和混合型緩蝕劑三類。b按緩蝕劑的化學(xué)組成分類，緩蝕劑可分為無機(jī)緩蝕劑和有機(jī)緩蝕劑兩大類。c按緩蝕劑在金屬表面形成保護(hù)膜的特征分類，可分為氧化膜型緩蝕劑、吸附膜型緩蝕劑和沉淀膜型緩蝕劑。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

3、緩蝕劑的分類二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)4、緩蝕劑的性能指標(biāo)①緩蝕效率采用緩蝕劑保護(hù)，其保護(hù)效率是用緩蝕效率來表示的。式中——未加緩蝕劑時(shí)金屬的腐蝕速度；

——加有緩蝕劑時(shí)金屬的腐蝕速度。

②后效性能

緩蝕劑的后效性能是指當(dāng)緩蝕劑的濃度由正常使用濃度大幅度降低時(shí)，緩蝕效果所能維持的時(shí)間。這個(gè)時(shí)間越長(zhǎng)，緩蝕劑的后效性能就越好，亦表示由緩蝕劑作用而產(chǎn)生的金屬表面的保護(hù)膜的壽命越長(zhǎng)。

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)5、影響緩蝕劑緩蝕效率的因素

①緩蝕劑用量的影響緩蝕劑用量對(duì)金屬腐蝕的影響大致有三種情況：a金屬的腐蝕速率隨緩蝕劑用量增加而增加。大多有機(jī)及無機(jī)緩蝕劑在酸性及濃度不大的中性介質(zhì)中，都屬于這種情況。實(shí)際使用中應(yīng)結(jié)合保護(hù)效果，考慮綜合效益，合理確定緩蝕劑用量。b緩蝕劑的濃度和金屬腐蝕速率的關(guān)系有極限值。即在某一濃度時(shí)緩蝕效果最好，濃度過低或過高都會(huì)使緩蝕效率降低。因此在使用這類緩蝕劑時(shí)，須注意緩蝕劑不要過量。

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

5、影響緩蝕劑緩蝕效率的因素二金屬腐蝕的控制技術(shù)

c緩蝕劑用量不足會(huì)加速金屬腐蝕。大部分氧化劑如鉻酸鹽、重鉻酸鹽、過氧化氫以及硅酸鈉等屬于這類緩蝕劑。對(duì)于這類緩蝕劑加量太少是危險(xiǎn)的，必須十分注意。一般情況下，對(duì)于長(zhǎng)期需要采用緩蝕劑保護(hù)的設(shè)施，為了能形成良好的基礎(chǔ)保護(hù)膜，首次緩蝕劑用量往往比正常操作時(shí)高4～5倍。對(duì)于陳舊設(shè)備采用緩蝕劑保護(hù)時(shí)，因金屬表面存在的垢層和氧化鐵等要額外消耗一定量的緩蝕劑，劑量應(yīng)適當(dāng)增加。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

c緩蝕劑用量不足會(huì)加速金屬腐蝕。大部②溫度的影響

a溫度升高，緩蝕效率顯著下降。這是由于溫度升高時(shí)，緩蝕劑的吸附作用明顯降低，因而使金屬腐蝕加劇，大多數(shù)有機(jī)及無機(jī)緩蝕劑都屬于這一情況。b在一定范圍內(nèi)，緩蝕效率不隨溫度升高而改變。用于中性水溶液和水中的一些無機(jī)緩蝕劑，其緩蝕效率幾乎是不隨溫度升高而改變的。對(duì)于沉淀膜型緩蝕劑，一般也應(yīng)在介質(zhì)的沸點(diǎn)以下使用才會(huì)有較好的效果。

c隨著溫度的升高，緩蝕效率也增高。這可能是由于溫度升高時(shí)，緩蝕劑可依靠化學(xué)吸附與金屬表面結(jié)合，生成一種反應(yīng)產(chǎn)物薄膜?；蛘呤菧囟容^高時(shí)，緩蝕劑易在金屬表面形成一層類似鈍化膜層，從而降低腐蝕速率。因此，當(dāng)介質(zhì)溫度較高時(shí)，這類緩蝕劑最有實(shí)用價(jià)值。

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

②溫度的影響二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

③介質(zhì)流動(dòng)速度對(duì)緩蝕作用的影響

a流速加快，緩蝕速率降低。大多數(shù)情況下，提高介質(zhì)的流速會(huì)造成緩蝕效率降低；有時(shí)，由于流速的增大，甚至還會(huì)加速腐蝕，使緩蝕劑變成腐蝕的激發(fā)劑。b流速增加時(shí)，緩蝕效率提高。當(dāng)緩蝕劑由于擴(kuò)散不良而影響保護(hù)效果時(shí)，增加介質(zhì)流速可使緩蝕劑能夠比較容易、均勻地?cái)U(kuò)散至金屬表面，而有助于緩蝕效率的提高。c介質(zhì)流速對(duì)緩蝕效率的影響，在不同使用濃度時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)相反的變化。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

③介質(zhì)流動(dòng)速度對(duì)緩蝕作用的影響二金屬腐蝕的控制技（四）電化學(xué)保護(hù)

電化學(xué)保護(hù)是利用外部電源對(duì)金屬進(jìn)行極化，使金屬電位發(fā)生改變，從而達(dá)到防止腐蝕的一種方法。金屬材料發(fā)生腐蝕，必須具備三個(gè)條件，即a電位差的存在；b電解質(zhì)的存在；c相互連通（電子、離子的通路）。

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

（四）電化學(xué)保護(hù)電化學(xué)保護(hù)是利用外部電源對(duì)金屬1、陰極保護(hù)原理

在未通電流保護(hù)前，腐蝕原電池的自然腐蝕電位為E，相應(yīng)的最大腐蝕電流為IC。通上外加電流后，由電解質(zhì)流入陰極的電流量增加，由于陰極的進(jìn)一步極化，其電位降低。如流入陰極電流為ID，則其電位降至E’，此時(shí)由原來的陽(yáng)極流出電流由IC降至I‘。ID與I‘的差值就是外加的電流量。當(dāng)陰極極化到使總電位降至陽(yáng)極的初始電位E0a，金屬構(gòu)件就得到了完全的保護(hù)。

I’IDE0cE0aEIcEII’ID二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

1、陰極保護(hù)原理I’IDE0cE0aEIc2、陰極保護(hù)參數(shù)（1）保護(hù)電位以鐵為例，其理論保護(hù)電位為：pH<9.0時(shí)，E=-0.62V；9.0<pH<13.7時(shí)，E=-0.085-0.0591pH(V)；pH>13.7時(shí)，E=0.320-0.0886pH(V)

（2）保護(hù)電位準(zhǔn)則英國(guó)BS7361：Part1：1991給出的一些金屬的陰極保護(hù)最小保護(hù)電位準(zhǔn)則列在表6中。德國(guó)DIN30676給出了一些裸金屬在不同環(huán)境中的保護(hù)電位準(zhǔn)則列在表7中。前蘇聯(lián)有關(guān)保護(hù)電位準(zhǔn)則列在表8中。

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

2、陰極保護(hù)參數(shù)二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)表6陰極保護(hù)最小電位值

金屬與合金

銅/硫酸銅（CSE）(土壤淡水)

銀/氯化銀/飽和氯化銀（任何電解質(zhì)）銀/氯化銀/海水

鋅/海水鋼

通氣環(huán)境鐵

不通氣環(huán)境-0.85-0.95

-0.75-0.85

-0.8-0.9

+0.25+0.15

鉛

-0.6

-0.5

-0.55

+0.5

銅合金

-0.5~-0.65

-0.4~-0.55

-0.45~-0.6

+0.6~+0.45

鋁

正極限

負(fù)極限

-0.95-1.2-0.85-1.1

-0.9-1.15

+0.15-0.1

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

表6陰極保護(hù)最小電位值金屬與合金銅/硫酸銅（CS表7一些合金的保護(hù)電位準(zhǔn)則(V,CSE)

材料及環(huán)境條件

自然腐蝕電位（近似值）

保護(hù)電位（最低負(fù)值）

極限值（最大負(fù)值）

鋼和鐵<40℃>60℃不通氣環(huán)境砂土，>500m

-0.65~-0.4-0.80~0.50-0.80~-0.65-0.50~-0.30-0.85-0.95-0.95-0.75不限不限不限不限

不銹鋼

土壤及<40℃（含Cr16%）淡水中>60℃鹽水

-0.20~+0.50-0.20~+0.50-0.20~+0.50-0.10-0.30-0.30不限不限不限銅及合金

-0.20~0.00-0.20不限

鉛

-0.50~-0.40-0.65-1.7鋁

淡水中

鹽水中

-1.00~-0.50-1.00~-0.50-0.80-0.90-1.1-1.1

鋼

混凝土中

-0.60~-0.10-0.75-1.3

鍍鋅鋼

-1.10~-0.90-1.2不限二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

表7一些合金的保護(hù)電位準(zhǔn)則(V,CSE)材料及環(huán)境條件表8埋地金屬的保護(hù)電位準(zhǔn)則（V,CSE）

金屬

最小保護(hù)電位

最大保護(hù)電位

鋼

-0.85

-1.15

鉛

-0.70

-1.30

鋁

-0.85

-1.40

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

表8埋地金屬的保護(hù)電位準(zhǔn)則（V,CSE）金屬最小保護(hù)電

美國(guó)NACERP0169-2002新版對(duì)鋼鐵構(gòu)筑物的保護(hù)電位準(zhǔn)則做出以下的規(guī)定：①施加陰極保護(hù)時(shí)的(陰極的)電位至少為-850mV。這一電位是相對(duì)于接觸電解質(zhì)的銅／飽和硫酸銅參比電極測(cè)量的。必須考慮消除電解質(zhì)中IR降的誤差，并對(duì)這一電位測(cè)量的有效性做出解釋。②相對(duì)于銅／飽和硫酸銅參比電極的極化電位至少為-850mV。③在構(gòu)筑物表面與接觸電解質(zhì)的穩(wěn)定參比電極之間的陰極極化值最少為100mV，可以測(cè)量極化的建立或衰減過程，以滿足這一判據(jù)。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

美國(guó)NACERP0169-2002新版對(duì)鋼鐵構(gòu)筑物的保

中國(guó)石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY／T0036-2000，對(duì)鋼質(zhì)管道的保護(hù)電位準(zhǔn)則有如下的規(guī)定：①施加陰極電流的情況下，測(cè)得管／地電位為-850mV(相對(duì)Cu／CuS04)或更負(fù)。測(cè)量采用地表法和近參比法，必須考慮測(cè)量方法中所含的IR誤差。②相對(duì)飽和硫酸銅參比電極的管／地極化電位為-850mV(相對(duì)Cu／CuSO4)或更負(fù)。③管道表面與同土壤接觸的參比電極之間測(cè)得陰極極化電位值最小為100mV。這一準(zhǔn)則可以用于極化的建立過程中或衰減過程中。④當(dāng)土壤或水中含有硫酸鹽還原菌，且硫酸根含量大于0.5％時(shí)，通電保護(hù)電位應(yīng)達(dá)到-950mV或更負(fù)。⑤最大保護(hù)電位的限制應(yīng)根據(jù)覆蓋層種類和環(huán)境來確定，以不損壞覆蓋層的粘結(jié)力為準(zhǔn)，對(duì)于石油瀝青，一般可取-1.5V(相對(duì)Cu／CuSO4)；煤焦油瓷漆，可取-3.0V；環(huán)氧粉末，可取-2.0V。注意這里所講的最大電位，應(yīng)理解為通電狀態(tài)下的電位。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

中國(guó)石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY／T0036-2000，對(duì)鋼質(zhì)管道（3）保護(hù)電流密度

保護(hù)電流密度系指被保護(hù)構(gòu)筑物單位面積上所需的保護(hù)電流，是陰極保護(hù)設(shè)計(jì)中必不可少的又一重要參數(shù)。表9列出了不同類型鋼構(gòu)筑物的保護(hù)電流密度。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

（3）保護(hù)電流密度二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)表9鋼構(gòu)筑物所需陰極保護(hù)電流密度

注：儲(chǔ)罐底板外壁保護(hù)電流密度應(yīng)取5～10mA／m2。鋼構(gòu)筑物

覆蓋層狀況

保護(hù)電流密度，mA/m2

管道、容器、埋

儲(chǔ)罐、電纜、地

導(dǎo)管

鎧裝電纜套管、接地極橋梁、上、下水構(gòu)筑物淡

閘門、水壩水

水罐、水井

熱交換器、鍋爐躉船、系船浮標(biāo)海

航行中船舶水

碼頭設(shè)施、浮橋、浮筒

鋼板樁、壓載艙

塑料瀝青玻璃布瀝青羊毛氈油浸黃麻無覆蓋層良好覆蓋層舊涂覆層無涂覆層無涂覆層良好涂覆舊涂覆層舊涂覆層無涂覆層

0.001~0.010.01~0.050.3~0.703~1710~1000.05~0.60.5~85~13100~6000.2~2020~100050~1000100~1000

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

表9鋼構(gòu)筑物所需陰極保護(hù)電流密度鋼構(gòu)筑物覆蓋層狀況3、陰極保護(hù)的方法（1）犧牲陽(yáng)極法作為犧牲陽(yáng)極材料，必須能滿足以下要求：①要有足夠負(fù)的穩(wěn)定電位；②自腐蝕速率小且腐蝕均勻，要有高而穩(wěn)定的電流效率；③電化學(xué)當(dāng)量高，即單位重量產(chǎn)生的電流量大；④工作中陽(yáng)極極化要小，溶解均勻，產(chǎn)物易脫落；⑤腐蝕產(chǎn)物不污染環(huán)境，無公害；⑥材料來源廣，加工容易，價(jià)格低廉。常用的犧牲陽(yáng)極品種有鎂基、鋅基和鋁基合金三類。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

3、陰極保護(hù)的方法二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)（2）強(qiáng)制電流法對(duì)輔助陽(yáng)極的基本要求有：①導(dǎo)電性能好；②排流量大；③耐腐蝕，消耗量小，壽命長(zhǎng)；④具有一定的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨、耐沖擊震動(dòng)；⑤容易加工、便于安裝；⑥材料易得、價(jià)格便宜。輔助陽(yáng)極分為：

可溶性陽(yáng)極(如鋼、鋁)微溶性陽(yáng)極(如高硅鑄鐵、石墨)不溶性陽(yáng)極(如鉑、鍍鉑、金屬氧化物)

常用的直流電源有：

整流器、恒電位儀、恒電流儀、熱電發(fā)生器(TEG)、密閉循環(huán)蒸汽發(fā)電機(jī)(CCVT)、太陽(yáng)能電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、大容量蓄電池等。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

（2）強(qiáng)制電流法二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)（3）排流保護(hù)通常排流方法有三種：a直接排流當(dāng)雜散電流干擾電位極性穩(wěn)定不變時(shí)，可以將保護(hù)體和干擾源直接用電纜相連，排除雜散電流。這種方法簡(jiǎn)單易行，但如選擇不當(dāng)，會(huì)造成引流，加大雜散電流。b極性排流當(dāng)雜散電流干擾電位極性正負(fù)交變時(shí)，可通過串入二極管把雜散電流排回干擾源，由于二極管具有單向?qū)ㄐ阅?，只允許雜散電流正向排出，負(fù)向保留作陰極保護(hù)用。此法是目前廣泛使用的排流法。c強(qiáng)制排流上述二種方法，只有在排流時(shí)才能對(duì)保護(hù)體施加保護(hù)，而不排流期間，保護(hù)體就處于自然腐蝕狀態(tài)，因而又出現(xiàn)了第三種排流方法—強(qiáng)制排流。強(qiáng)制排流就是在無雜散電流時(shí)通過整流器供給保護(hù)電流，當(dāng)有雜散電流存在時(shí)利用排流進(jìn)行保護(hù)。通常使用恒電位儀進(jìn)行強(qiáng)制排流，在有排流保護(hù)時(shí)最好也留有少量保護(hù)電流輸出。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

（3）排流保護(hù)二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

4、陰極保護(hù)方式選擇原則

陰極保護(hù)有犧牲陽(yáng)極法和外加電流法兩種，在選用具體保護(hù)方法時(shí)，應(yīng)考慮以下的因素：（1）保護(hù)范圍的大小保護(hù)范圍大時(shí)，要選用外加電流法，反之則選用犧牲陽(yáng)極法。（2）土壤電阻率的大小土壤電阻率太高不宜采用犧牲陽(yáng)極法。（3）周圍鄰近金屬構(gòu)筑物的多少外加電流法產(chǎn)生的干擾大，因此當(dāng)周圍鄰近構(gòu)筑多時(shí)，最好采用犧牲陽(yáng)極法，不然將對(duì)構(gòu)筑物產(chǎn)生較大的干擾腐蝕。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

4、陰極保護(hù)方式選擇原則二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)（4）覆蓋層質(zhì)量的好壞對(duì)于覆蓋層太差或裸露的金屬表面，因其所需保護(hù)電流太大，采用犧牲陽(yáng)極法不合適。（5）可利用的電源因素外加電流法需要電源設(shè)備，對(duì)有交流市電并能長(zhǎng)期可靠穩(wěn)定供電的地方及長(zhǎng)輸管道各中間站有可靠交流電的地方，優(yōu)先考慮使用交流電通過整流提供電源。（6）經(jīng)濟(jì)性二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

（4）覆蓋層質(zhì)量的好壞二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)表10陰極保護(hù)方法的優(yōu)缺點(diǎn)

方法

優(yōu)

點(diǎn)

缺

點(diǎn)

強(qiáng)制電流

1、輸出電流、電壓連續(xù)可調(diào)

2、保護(hù)范圍大

3、不受環(huán)境電阻率限制

4、工程規(guī)模越大越經(jīng)濟(jì)

5、保護(hù)裝置壽命長(zhǎng)

1、需要外部電源

2、對(duì)鄰近金屬構(gòu)筑物干擾大

3、維護(hù)管理工作量大

犧牲陽(yáng)極

1、不需要外部電源

2、對(duì)鄰近構(gòu)筑物無干擾或很小

3、投產(chǎn)調(diào)試后可不需管理

4、工程規(guī)模越小越經(jīng)濟(jì)

5、保護(hù)電流分布均勻、利用率高

1、高電阻率環(huán)境不宜使用

2、保護(hù)電流幾乎不可調(diào)

3、覆蓋層質(zhì)量必須好

4、投產(chǎn)調(diào)試工作復(fù)雜

5、消耗有色金屬

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

表10陰極保護(hù)方法的優(yōu)缺點(diǎn)方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)強(qiáng)1表10陰極保護(hù)方法的優(yōu)缺點(diǎn)（續(xù)表）排流極性排流1、利用雜散電流保護(hù)管道

2、經(jīng)濟(jì)實(shí)用

3、方法簡(jiǎn)單，只需簡(jiǎn)單管理

4、有雜散電流時(shí)，可自動(dòng)防止雜散電流的腐蝕

1、對(duì)其它構(gòu)筑物有干擾影響

2、干擾源停運(yùn)時(shí)，保護(hù)體得不到保護(hù)

3、易造成過負(fù)電位

保護(hù)強(qiáng)制排流1、保護(hù)范圍廣

2、電壓、電流連續(xù)可調(diào)

3、以干擾源的負(fù)饋線代替輔助陽(yáng)極，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化

4、干擾源停運(yùn)時(shí)，保護(hù)體仍被保護(hù)

5、不存在陽(yáng)極干擾

1、對(duì)其它構(gòu)筑物有干擾影響

2、需要外部電源

3、排流點(diǎn)易過保護(hù)

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

表10陰極保護(hù)方法的優(yōu)缺點(diǎn)（續(xù)表）極1、利用雜散電流保5、陰極保護(hù)條件陰極保護(hù)應(yīng)用條件有：(1)腐蝕介質(zhì)必須是能導(dǎo)電的，以便能建立起連續(xù)的電路。(2)被保護(hù)的金屬材料在所處的介質(zhì)中要容易進(jìn)行陰極極化，否則耗電量大，不宜進(jìn)行陰極保護(hù)。(3)對(duì)于復(fù)雜的金屬設(shè)備或構(gòu)筑物，要考慮其幾何上的”屏蔽作用”，防止保護(hù)電流的不均勻性。(4)電絕緣已成了陰極保護(hù)必不可少的條件。(5)和電絕緣相對(duì)應(yīng)，被保護(hù)構(gòu)筑物系統(tǒng)間的電連續(xù)性是陰極保護(hù)的又一條件(6)一些不安全因素可能會(huì)限制陰極保護(hù)在特定領(lǐng)域中的應(yīng)用。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

5、陰極保護(hù)條件二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)6、國(guó)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)(1)設(shè)計(jì)的先進(jìn)性

國(guó)外的設(shè)計(jì)理念比國(guó)內(nèi)具有先進(jìn)性，主要體現(xiàn)在根據(jù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，他們認(rèn)為合理的就可大膽地在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出來。國(guó)外的設(shè)計(jì)是沒有國(guó)度限定的，所選用的設(shè)備和材料通常是世界范圍內(nèi)最先進(jìn)、最合理的。為了設(shè)計(jì)的科學(xué)性，國(guó)外公司在設(shè)計(jì)前期付出大量的投入，力求達(dá)到設(shè)計(jì)的先進(jìn)性和合理性。

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

6、國(guó)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)(2)陰極保護(hù)遙測(cè)與遙控技術(shù)

由于國(guó)外的管理體制，一般是管道的業(yè)主將管道的腐蝕控制委托給另一家專業(yè)化防腐蝕公司來負(fù)責(zé)，管道業(yè)主自己沒有專門的防蝕管理人員，而承擔(dān)管理監(jiān)控的公司又是多家業(yè)主的承包商，專業(yè)性強(qiáng)，技術(shù)手段要求高，遙測(cè)與遙控技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生。1999年，在北京召開的中國(guó)第一屆國(guó)際腐蝕大會(huì)上，德國(guó)SSS公司給大會(huì)演示了當(dāng)今世界上最為先進(jìn)的陰極保護(hù)遙控系統(tǒng)，通過一部手提電腦和一部手機(jī)，利用電腦中的軟件可以直接控制德國(guó)法蘭克福北部一座天然氣管道陰極保護(hù)站的保護(hù)參數(shù)，這里不光是遙測(cè)，還加入了遙控技術(shù)，演示獲得成功。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

(2)陰極保護(hù)遙測(cè)與遙控技術(shù)二金屬腐蝕(3)強(qiáng)電干擾的現(xiàn)狀

強(qiáng)電線路(通常指高壓輸電線路和交流電氣化鐵路)與地下管道相鄰，強(qiáng)電線路會(huì)對(duì)鄰近的地下金屬管道造成感應(yīng)影響及危險(xiǎn)影響，危及操作人員的人身安全和設(shè)備的安全，威脅管道的正常運(yùn)行。交流干擾主要的不是交流腐蝕問題，而是人身設(shè)備的安全問題，因此，不論管道上產(chǎn)生了多高的交流電壓，當(dāng)管道鄰近強(qiáng)電線路時(shí)，均應(yīng)采取一定的措施，以保安全。目前這方面的設(shè)計(jì)還只能參照美國(guó)和德國(guó)的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)中分別給出了管道上允許的交流感應(yīng)電壓為15V和65V，這是安全上的考慮。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

(3)強(qiáng)電干擾的現(xiàn)狀二金屬腐蝕的控制(4)非常規(guī)條件下的陰極保護(hù)

常規(guī)下的陰極保護(hù)技術(shù)已完全標(biāo)準(zhǔn)化、商品化，對(duì)于非常規(guī)條件下的陰極保護(hù)技術(shù)發(fā)展也很快，比較突出的有以下幾個(gè)方面：混凝土構(gòu)筑物中鋼筋的陰極保護(hù)，特別是在橋梁基礎(chǔ)中的應(yīng)用，混凝土馬路路面的應(yīng)用等；長(zhǎng)線形陽(yáng)極的研制與應(yīng)用，這里要說明的有柔性陽(yáng)極，它目前的品種已由開始單一的導(dǎo)電聚合物發(fā)展成金屬氧化物多種結(jié)構(gòu)型線形陽(yáng)極，主要用于防腐層老化的高電流密度的管道上、不規(guī)則的管網(wǎng)上、高電阻率的常規(guī)陽(yáng)極不適用的地區(qū)、大型儲(chǔ)罐的罐底等。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

(4)非常規(guī)條件下的陰極保護(hù)二金屬腐蝕的(5)陰極保護(hù)電位測(cè)試和防腐層面電阻的測(cè)量技術(shù)

在20世紀(jì)60～70年代，腐蝕界開展了一次相關(guān)陰極保護(hù)電位測(cè)試中的IR降的大討論，最終以1992年修訂NACERP0169標(biāo)準(zhǔn)為結(jié)束。在這些標(biāo)準(zhǔn)中，都對(duì)測(cè)量中的IR降加以限定，一般條件下可用斷電法，對(duì)于有干擾存在時(shí)就必須使用試片或探頭斷電法，這一技術(shù)在德國(guó)的文獻(xiàn)中也有要求。在這一技術(shù)的實(shí)施中要具備專用的探頭和專用的儀器，國(guó)外已有商品化的產(chǎn)品。

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

(5)陰極保護(hù)電位測(cè)試和防腐層面電阻的測(cè)量技術(shù)二(6)關(guān)于保護(hù)準(zhǔn)則——施加-0.850V相對(duì)銅／硫酸銅電極和極化和-0.850V準(zhǔn)則兩者之間存在著模糊；——存在著其它國(guó)際準(zhǔn)則應(yīng)當(dāng)考慮；——關(guān)于100mV形成或衰減準(zhǔn)則存在著混亂；——對(duì)于控制微生物和高溫腐蝕的陰極保護(hù)準(zhǔn)則需要更多的導(dǎo)向；——對(duì)于覆蓋層的損壞和／或高強(qiáng)度鋼需要陰極保護(hù)上限準(zhǔn)則。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

(6)關(guān)于保護(hù)準(zhǔn)則二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展(7)陰極保護(hù)產(chǎn)品的多樣性(a)陰極保護(hù)電源

CCVT(密閉循環(huán)蒸汽發(fā)電機(jī))CCVT是英文closedcyclevaporturbogenerator的縮寫，該裝置是1958年由以色列國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室研制的，CCVT發(fā)電裝置是為滿足市無電或市電不可靠地區(qū)通信、管道監(jiān)測(cè)、陰極保護(hù)的電源需要而發(fā)展起來的。1985年，在瑞士日內(nèi)瓦電信會(huì)議上，CCVT被CCITT(國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì))，和ITU(國(guó)際通訊協(xié)會(huì))推薦為邊遠(yuǎn)地區(qū)通信系統(tǒng)的優(yōu)選的主要電源設(shè)備之一，它占優(yōu)勢(shì)的功率范圍為200～6000W。CCVT的主要特點(diǎn)有：可靠性高，無需定期維修，可連續(xù)工作20年；便于無人值守，可通過遙控指揮裝置工作，一年內(nèi)只需要幾次清除燃燒系統(tǒng)煙灰積炭和冷凝系統(tǒng)的積塵；適用多種燃料，常規(guī)的液體、氣體燃料均可使用；安裝方便，一般只需要2人一天的工作量。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

(7)陰極保護(hù)產(chǎn)品的多樣性二金屬腐蝕的TEG(熱電發(fā)生器)

TEG是英文thermoelectricgenerator的縮寫，學(xué)名為熱電發(fā)生器，有時(shí)也稱溫差發(fā)電器。風(fēng)力發(fā)電機(jī)

風(fēng)能來源于太陽(yáng)能，是自然能源的一種形式，早在1948年由普特南姆估算的全球風(fēng)能儲(chǔ)量為1014MW。這一數(shù)量得到了世界氣象組織的認(rèn)可。假定1014MW的風(fēng)能儲(chǔ)量的一千萬分之一可為人類所利用，即有107MW為可利用風(fēng)力，這個(gè)數(shù)量也就相當(dāng)于當(dāng)今世界能源的總需求量。太陽(yáng)能電池

太陽(yáng)能電池是利用材料的光生伏打效應(yīng)將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

TEG(熱電發(fā)生器)TEG是英文thermoe(b)輔助陽(yáng)極

在輔助陽(yáng)極方面，有金屬氧化物、鈦鍍鉑、柔性陽(yáng)極、磁性氧化鐵陽(yáng)極、硅鐵和石墨等，針對(duì)不同的環(huán)境，選用不同的陽(yáng)極做到經(jīng)濟(jì)合理。(c)電纜焊接技術(shù)

在電纜與管道的焊接方面有更加先進(jìn)的銅針焊接，這一焊接所造成的熱度只有280℃，而傳統(tǒng)的鋁熱焊接技術(shù)則有800℃。

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

(b)輔助陽(yáng)極二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)(8)廣闊的業(yè)務(wù)范圍

國(guó)外任何一家公司，他們的業(yè)務(wù)范圍都不是單一的技術(shù)范圍，如美國(guó)的CORRPRO公司、德國(guó)的PLE公司、SSS公司等，他們不光能承擔(dān)管道陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)、施工和檢測(cè)，而且還能承擔(dān)海洋工程(碼頭及海底管道)、混凝土中加強(qiáng)筋等領(lǐng)域中陰極保護(hù)工程的設(shè)計(jì)、施工和檢測(cè)。

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

(8)廣闊的業(yè)務(wù)范圍二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)管道系統(tǒng)的腐蝕與防腐

2006年5月6日管道系統(tǒng)的腐蝕與防腐

2006年5月6日一金屬腐蝕概況

腐蝕是指金屬在周圍環(huán)境的作用下引起變質(zhì)或破壞的現(xiàn)象。從不同的角度，曾對(duì)腐蝕下過不同的定義，如：(1)材料因與環(huán)境反應(yīng)而引起的變質(zhì)或破壞；(2)除了單純機(jī)械破壞之外的一切破壞；(3)冶金的逆過程；(4)材料與環(huán)境的有害反應(yīng)。

一金屬腐蝕概況腐蝕是指金屬在周圍環(huán)境的作用下引一金屬腐蝕概況1腐蝕的分類方法

由于腐蝕的多樣性，涉及的領(lǐng)域非常之廣，因此有不同的分類方法。最常見的是從下列不同角度進(jìn)行分類：（1）按腐蝕機(jī)理分類①化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕是指金屬表面與非電解質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的破壞。②電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕是指金屬表面與離子導(dǎo)電的介質(zhì)（電解質(zhì)）發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而引起的破壞。③物理腐蝕物理腐蝕是指金屬由于單純的物理溶解作用而引起的破壞。一金屬腐蝕概況1腐蝕的分類方法由于腐（2）按腐蝕形態(tài)分類①全面腐蝕②局部腐蝕

a、點(diǎn)蝕b、縫隙腐蝕c、電偶腐蝕d、晶間腐蝕③應(yīng)力作用下的腐蝕a、應(yīng)力腐蝕斷裂b、氫脆和氫致開裂c、腐蝕疲勞

d、磨損腐蝕

一金屬腐蝕概況（2）按腐蝕形態(tài)分類一金屬腐蝕概況一金屬腐蝕概況(1)腐蝕原電池的形成的條件——有電解質(zhì)溶液與金屬相接觸；——金屬的不同部位或兩種金屬間存在電極電位差；——兩極之間互相連通。2腐蝕原電池的形成條件和作用過程一金屬腐蝕概況(1)腐蝕原電池的形成的條件2腐蝕一金屬腐蝕概況(2)腐蝕原電池的作用過程的三個(gè)環(huán)節(jié)(1)陽(yáng)極過程：金屬溶解，以離子形式轉(zhuǎn)入溶液，并把當(dāng)量電子留在金屬上。(2)電子轉(zhuǎn)移：在電路中電子由陽(yáng)極流至陰極。(3)陰極過程：由陽(yáng)極流過來的電子被溶液中能吸收電子的氧化劑D所接受，其本身被還原。一金屬腐蝕概況(2)腐蝕原電池的作用過程的三個(gè)環(huán)節(jié)一金屬腐蝕概況（1）失重法和增重法

失重法就是根據(jù)腐蝕后試樣質(zhì)量的減小，用下式計(jì)算腐蝕速度：（1）式中：—腐蝕速度，g/m2?h；

—腐蝕前試樣的質(zhì)量，g；

—清除腐蝕產(chǎn)物后試樣的質(zhì)量，g；

S—試樣表面積，m2；

t—腐蝕時(shí)間，h。增重法的計(jì)算公式（2）式中：—腐蝕速度，g/m2?h；m2

—帶有腐蝕產(chǎn)物的試樣的質(zhì)量，g。3金屬腐蝕速度的表示法一金屬腐蝕概況（1）失重法和增重法3金屬腐蝕速度一金屬腐蝕概況（2）深度法將金屬失重腐蝕速度換算為腐蝕深度的公式為：

（3）式中：—腐蝕深度表示的腐蝕速度，mm/a；

—失重腐蝕速度，g/m2?h；

—金屬的密度，g/cm3。一金屬腐蝕概況（2）深度法

根據(jù)金屬年腐蝕深度的不同，可將其耐蝕性按三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表1）和十級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（表2）分類。

表1金屬耐蝕性三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)耐蝕性分類耐蝕性等級(jí)腐蝕速度（mm/a）耐蝕1<0.1可用20.1~1.0不可用3>1.0一金屬腐蝕概況耐蝕性分類耐蝕性等級(jí)腐蝕速度（mm/a）耐蝕1<0.一金屬腐蝕概況耐蝕性分類耐蝕性等級(jí)腐蝕速度（mm/a）Ⅰ完全耐蝕1<0.001Ⅱ很耐蝕20.001~0.00530.005~0.01Ⅲ耐蝕40.01~0.0550.05~0.1Ⅳ尚耐蝕60.1~0.570.5~1.0Ⅴ欠耐蝕81.0~5.095.0~10.0Ⅵ不耐蝕10>10.0表2金屬腐蝕性十級(jí)標(biāo)準(zhǔn)一金屬腐蝕概況耐蝕性分類耐蝕性等級(jí)腐蝕速度（mm/a一金屬腐蝕概況（3）電流密度法

電化學(xué)腐蝕中，腐蝕的標(biāo)志是陽(yáng)極金屬的溶解。根據(jù)法拉第定律，每通過的電量為1法拉第，即96500C的電量，陽(yáng)極溶解的金屬的量為1/nmol。若電流強(qiáng)度為，通電時(shí)間為，則通過的電量為.。陽(yáng)極所溶解的金屬為：（4）式中：A—金屬的原子量；

n—金屬的價(jià)數(shù)，即金屬陽(yáng)極反應(yīng)方程式中的電子數(shù)；

F—法拉第常數(shù)，F(xiàn)=96500C/mol。一金屬腐蝕概況（3）電流密度法控制金屬材料腐蝕的方法有以下四種：①正確選材，合理設(shè)計(jì)；②覆蓋層保護(hù)；緩蝕劑保護(hù)；④電化學(xué)保護(hù)。

二、金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)控制金屬材料腐蝕的方法有以下四種：二、金屬腐蝕的控制技術(shù)及（一）合理設(shè)計(jì)與正確選材選材要遵循的三條原則（1）材料的耐蝕性能要滿足生產(chǎn)要求（2）材料的機(jī)械性能、加工性能要滿足設(shè)備設(shè)計(jì)與加工要求（3）節(jié)約投資選材應(yīng)優(yōu)先考慮那些耐蝕性能滿足使用介質(zhì)的要求，材料的綜合性能好，價(jià)格又較便宜的金屬和合金。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)（一）合理設(shè)計(jì)與正確選材選材要遵循的三條原則二金（二）覆蓋層保護(hù)

防腐涂層必須滿足以下幾點(diǎn)要求：a)與金屬有良好的粘結(jié)性；b)電絕緣性能好；c)防水，化學(xué)穩(wěn)定性高；d)耐熱，有較高的機(jī)械強(qiáng)度和韌性，可避免在施工過程中碰撞而損壞；e)結(jié)構(gòu)緊密，完整無孔。

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

（二）覆蓋層保護(hù)防腐涂層必須滿足以下幾點(diǎn)要求：二金屬1、涂層防腐技術(shù)

①瀝青涂層

石油瀝青的優(yōu)點(diǎn)：吸水率很小，對(duì)酸、堿、鹽都有一定的抗蝕能力；涂膜致密，穩(wěn)定性、屏蔽性好；抗陰極剝離。石油瀝青防腐層的主要缺點(diǎn)是涂層機(jī)械強(qiáng)度低，不耐植物根刺，熱穩(wěn)定性差。瀝青涂層的發(fā)展趨勢(shì)：聚氨酯瀝青在美國(guó)、加拿大和中東等地區(qū)在很多工程中都采用。該涂料的優(yōu)點(diǎn)是既可在正常情況下施工，也可在環(huán)境溫度為0℃左右順利施工。它不含溶劑，有利于環(huán)保，一次成膜厚，施工效率高，涂層堅(jiān)韌，表面光潔，附著力優(yōu)良，耐磨性強(qiáng)，在耐微生物腐蝕和抗植物根莖方面效果也較好，不過這種外防腐工藝需要有較高的施工技巧和專用設(shè)備。

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

1、涂層防腐技術(shù)①瀝青涂層二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)②煤焦油瓷漆(CTE)

煤焦油瓷漆的特點(diǎn)：粘結(jié)性好、吸水率低、抗微生物侵蝕、抗植物根莖穿透、抗烴類侵蝕、溶解。它的缺點(diǎn)是抗土壤應(yīng)力與熱穩(wěn)定性較差，毒性較大。發(fā)展趨勢(shì)：多層結(jié)構(gòu)。Reilly公司利用環(huán)氧樹脂的粘接性能和CTE的防水性能開發(fā)了一套環(huán)氧樹脂／CTE涂層系統(tǒng)。該系統(tǒng)底漆采用高濃度、低粘度、快速?gòu)浐系碾p組分環(huán)氧樹脂，表層采用玻纖增強(qiáng)的CTE。這些改進(jìn)使得CTE涂層系統(tǒng)具有更大的適應(yīng)性，更好的操作特性以及更大的適應(yīng)環(huán)境溫度范圍，可在-28～80℃的工況下工作。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

②煤焦油瓷漆(CTE)二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨③熔結(jié)環(huán)氧粉末(FBE)

熔結(jié)環(huán)氧粉末形成的表面涂層具有粘接力強(qiáng)、硬度高、表面光滑、不易腐蝕和磨損、抗陰極剝離等優(yōu)點(diǎn)。它存在的缺點(diǎn)：防水性較差，不耐尖銳硬物的沖擊碰撞，施工運(yùn)輸過程中，很難保證涂層不被破壞，現(xiàn)場(chǎng)修補(bǔ)困難，且涂敷工藝嚴(yán)格。發(fā)展趨勢(shì)：熔結(jié)環(huán)氧也發(fā)展出雙層結(jié)構(gòu)，即在FBE基礎(chǔ)涂層的外部進(jìn)行二次涂層。該體系底層采用常規(guī)熔結(jié)環(huán)氧粉末涂料，用作防腐蝕保護(hù)；面層為增塑劑的環(huán)氧粉末體系，用于機(jī)械保護(hù)。由于兩層涂層的固化官能團(tuán)類似，進(jìn)行的是化學(xué)交聯(lián)，不產(chǎn)生層間分離，故防腐性能得到極大的改善。當(dāng)操作條件惡劣，地質(zhì)構(gòu)造是影響涂層選擇的主要因素時(shí)，可選擇耐磨損的雙層FBE作為外防腐系統(tǒng)。

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

③熔結(jié)環(huán)氧粉末(FBE)二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)④聚乙烯膠粘帶

聚乙烯膠粘帶具有極好的耐水性及抗氧化性能，吸濕率低；絕緣性好，抗陰極剝離，耐沖擊，耐溫范圍廣，在-30～80℃溫度范圍內(nèi)使用性能穩(wěn)定。但它抗土壤應(yīng)力的能力不好，特別在高溫下，因粘結(jié)力差和致密性好而產(chǎn)生陰極屏蔽。發(fā)展趨勢(shì)：在具有傳統(tǒng)聚乙烯膠粘帶優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上還具有粘結(jié)力強(qiáng)、與背材粘結(jié)性好、抗沖擊性好和與陰極保護(hù)匹配好等優(yōu)點(diǎn)，在北美、南美及國(guó)內(nèi)一些管道工程中都有選用。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

④聚乙烯膠粘帶二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)⑤二層結(jié)構(gòu)聚乙烯

歐洲從1965年開始用兩層結(jié)構(gòu)的聚乙烯進(jìn)行防腐蝕，到目前為止國(guó)內(nèi)油田和各地采用此種覆蓋層的防腐蝕管道已超過上萬公里。兩層結(jié)構(gòu)的聚乙烯防腐層底層采用膠粘劑，外層為聚乙烯。聚乙烯具有抗沖擊性能好、水汽滲透率低、絕緣電阻率高、埋地使用壽命長(zhǎng)，耐化學(xué)介質(zhì)侵蝕性能好等優(yōu)點(diǎn)。但是聚乙烯是非極性材料，不能直接與鋼管粘結(jié)，必須采用既粘鋼管又粘聚乙烯的膠粘劑將鋼管表面與聚乙烯連接成一體。一旦粘結(jié)失敗，對(duì)輸送介質(zhì)溫度高于60℃管道，陰極保護(hù)處理不好，有產(chǎn)生應(yīng)力開裂的危險(xiǎn)。

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

⑤二層結(jié)構(gòu)聚乙烯二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

⑥三層結(jié)構(gòu)聚烯烴

三層PE是20世紀(jì)80年代歐洲研制成功并開始使用的，它是將FBE良好的防腐蝕性能、粘結(jié)性、高抗陰極剝離性和聚烯烴材料的高抗?jié)B性、良好的機(jī)械性能和抗土壤應(yīng)力等性能結(jié)合起來的防腐蝕結(jié)構(gòu)，一經(jīng)問世就在許多工程上得到了應(yīng)用，尤其在歐洲國(guó)家，其應(yīng)用呈不斷上升的趨勢(shì)。三層PE的底層為環(huán)氧涂料，中間層為聚合物膠粘劑，面層為聚烯烴。膠粘劑可采用改性聚烯烴，它含有接枝到聚烯烴碳鍵主鏈上的極性基團(tuán)。這樣，膠粘劑既可與表面未改性的聚烯烴相融，又可利用極性基團(tuán)與環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)。這種組合特點(diǎn)是，三種涂層之間能達(dá)到最佳粘結(jié)強(qiáng)度，而各層的性能和特性使三層涂料得到互補(bǔ)。它的特點(diǎn)在于造價(jià)高，工藝復(fù)雜。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

⑥三層結(jié)構(gòu)聚烯烴二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)2、防腐涂層的選用

保證長(zhǎng)輸管道在預(yù)期的使用壽命內(nèi)不產(chǎn)生由于外腐蝕而引起的功能損失是對(duì)涂層的基本要求。美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)(NACE)認(rèn)為，只有根據(jù)具體工程條件，結(jié)合管道的設(shè)計(jì)壽命、環(huán)境條件、運(yùn)行參數(shù)、施工工藝和費(fèi)用等進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，才能選出適合的防腐材料。國(guó)內(nèi)管道工程防腐層的選擇根據(jù)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、施工、業(yè)主的承受能力和要求等多方面考慮，一般應(yīng)遵循下列原則：

①技術(shù)可靠

外防腐層必須具有良好的絕緣性，抗陰極剝離強(qiáng)度，足夠的機(jī)械強(qiáng)度和良好的穩(wěn)定性，以及能夠適應(yīng)管線所處的自然環(huán)境，包括惡劣的地質(zhì)、腐蝕環(huán)境以及輸送工藝等方面要求。對(duì)于各類涂層性能穩(wěn)定性的比較如表3所示，具體的性能指標(biāo)隨廠商和牌號(hào)的不同而有所區(qū)別。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

2、防腐涂層的選用保證長(zhǎng)輸管道在預(yù)期的使用壽命表3各類防腐涂層技術(shù)性能比較

注：+++優(yōu)良，++良好，+一般，-差

涂料種類粘結(jié)力抗水性機(jī)械強(qiáng)度抗土壤應(yīng)力熱穩(wěn)定性陰極保護(hù)相容性石油瀝青++-+-++煤焦油瓷漆+++-+-++熔結(jié)環(huán)氧+++-+++++++++聚乙烯膠粘帶++++++++二層結(jié)構(gòu)聚乙烯++++++++++++++三層結(jié)構(gòu)聚烯烴+++++++++++++++++二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

表3各類防腐涂層技術(shù)性能比較涂料種類粘結(jié)力抗水性②施工可行

在滿足技術(shù)可靠的前提下，防腐涂層應(yīng)考慮在工程特定環(huán)境下施工的可行性。一般應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：防腐層應(yīng)能適應(yīng)工程所在地區(qū)的地形、交通等條件的要求，以免在多次轉(zhuǎn)運(yùn)中的碰撞受損；適應(yīng)工程所在地氣候影響和土壤環(huán)境；管道現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)口的可操作性等。各類涂層的操作性和適用環(huán)境如表4所示。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

②施工可行二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)表4各類防腐涂層工藝與適用環(huán)境比較

涂層種類涂敷工藝補(bǔ)口操作適用環(huán)境石油瀝青熱涂簡(jiǎn)單對(duì)覆蓋層要求不高，地下水位較低的一般土壤。如沙土、壤土煤焦油瓷漆熱涂容易大部分土壤環(huán)境，人煙稀少、戈壁地區(qū)和水位高、植物根莖茂盛、生物活動(dòng)頻繁的沼澤或灌木地區(qū)熔結(jié)環(huán)氧靜電噴涂較復(fù)雜大部分土壤環(huán)境，特別適用于粘質(zhì)土壤聚乙烯膠粘帶熱涂/冷涂簡(jiǎn)單大部分土壤環(huán)境，特別適用于土壤應(yīng)力破壞較大的地區(qū)二層結(jié)構(gòu)聚乙烯熱涂較復(fù)雜大部分土壤環(huán)境，特別機(jī)械強(qiáng)度要求高，土壤應(yīng)力破壞較大的地區(qū)三層結(jié)構(gòu)聚烯烴靜電噴涂+包覆復(fù)雜各類環(huán)境，特別適用于對(duì)覆蓋層機(jī)械性能、耐土壤應(yīng)力及耐滲水要求較高的環(huán)境，如碎石、石方段、植物根系發(fā)達(dá)地區(qū)二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

涂層種類涂敷工藝補(bǔ)口操作適用環(huán)境石油瀝青熱涂簡(jiǎn)單③經(jīng)濟(jì)合理

經(jīng)濟(jì)合理性受多方因素制約，表現(xiàn)在長(zhǎng)輸管道防腐層選用上更為明顯。一般應(yīng)考慮以下因素：在滿足沿線環(huán)境條件(如地形、地質(zhì)、土壤腐蝕性等)的前提下，應(yīng)選用長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)性好的覆蓋層；所謂長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)性應(yīng)包括施工時(shí)一次投資與長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)費(fèi)用(陰極保護(hù)、管理、維護(hù)、大修)。以石油瀝青為對(duì)照基礎(chǔ)，各類涂層的一次投資相對(duì)造價(jià)比較如表5所示。表5各類防腐涂層的相對(duì)造價(jià)比

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

涂層種類石油瀝青煤焦油瓷漆熔結(jié)環(huán)氧聚乙烯膠粘帶二層結(jié)構(gòu)聚乙烯三層結(jié)構(gòu)聚烯烴相對(duì)價(jià)格1.01.051.13(單層)1.081.201.30③經(jīng)濟(jì)合理二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)涂層種類（三）緩蝕劑保護(hù)

1、緩蝕劑的定義

緩蝕劑是一些用于腐蝕環(huán)境中抑制金屬腐蝕的添加劑，又稱腐蝕抑制劑或阻蝕劑。緩蝕劑的定義為：“緩蝕劑是一種當(dāng)它以適當(dāng)?shù)臐舛群托问酱嬖谟诃h(huán)境(介質(zhì))時(shí)，可以防止或減緩腐蝕的化學(xué)物質(zhì)或復(fù)合物?！笔褂镁徫g劑有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)：a基本上不改變腐蝕環(huán)境，就可獲得良好的防腐蝕效果；b可基本不增加設(shè)備投資，操作簡(jiǎn)便，見效快；c對(duì)于腐蝕環(huán)境的變化，可以通過相應(yīng)改變緩蝕劑的種類或濃度來保證防腐蝕效果；d同一配方的緩蝕組分有時(shí)可以同時(shí)防止多種金屬在不同腐蝕環(huán)境中的腐蝕破壞。

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（三）緩蝕劑保護(hù)1、緩蝕劑的定義二金屬腐蝕的控制技術(shù)及2、緩蝕劑的緩蝕機(jī)理

關(guān)于緩蝕劑保護(hù)的作用機(jī)理，至今沒有一個(gè)公認(rèn)一致的見解。目前提出有三種理論，其實(shí)這三種理論有著內(nèi)在的相互聯(lián)系。①吸附理論。這種理論認(rèn)為緩蝕劑的緩蝕作用是由于緩蝕劑通過物理吸附和化學(xué)吸附，使其吸附在金屬表面，形成了連續(xù)的吸附膜。②成膜理論。這種理論認(rèn)為緩蝕劑的緩蝕作用是緩蝕劑在金屬表面生成了一層難溶的保護(hù)膜，從而使腐蝕速度降低。③電化學(xué)理論。這種機(jī)理認(rèn)為緩蝕劑的加入加大了陰極過程或陽(yáng)極過程或共同加大了陰極過程和陽(yáng)極過程的阻力。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

2、緩蝕劑的緩蝕機(jī)理二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)3、緩蝕劑的分類

a從電化學(xué)反應(yīng)的觀點(diǎn)出發(fā)，按照緩蝕劑對(duì)電極過程的影響，可將緩蝕劑分為陽(yáng)極型緩蝕劑、陰極型緩蝕劑和混合型緩蝕劑三類。b按緩蝕劑的化學(xué)組成分類，緩蝕劑可分為無機(jī)緩蝕劑和有機(jī)緩蝕劑兩大類。c按緩蝕劑在金屬表面形成保護(hù)膜的特征分類，可分為氧化膜型緩蝕劑、吸附膜型緩蝕劑和沉淀膜型緩蝕劑。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

3、緩蝕劑的分類二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)4、緩蝕劑的性能指標(biāo)①緩蝕效率采用緩蝕劑保護(hù)，其保護(hù)效率是用緩蝕效率來表示的。式中——未加緩蝕劑時(shí)金屬的腐蝕速度；

——加有緩蝕劑時(shí)金屬的腐蝕速度。

②后效性能

緩蝕劑的后效性能是指當(dāng)緩蝕劑的濃度由正常使用濃度大幅度降低時(shí)，緩蝕效果所能維持的時(shí)間。這個(gè)時(shí)間越長(zhǎng)，緩蝕劑的后效性能就越好，亦表示由緩蝕劑作用而產(chǎn)生的金屬表面的保護(hù)膜的壽命越長(zhǎng)。

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二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)5、影響緩蝕劑緩蝕效率的因素

①緩蝕劑用量的影響緩蝕劑用量對(duì)金屬腐蝕的影響大致有三種情況：a金屬的腐蝕速率隨緩蝕劑用量增加而增加。大多有機(jī)及無機(jī)緩蝕劑在酸性及濃度不大的中性介質(zhì)中，都屬于這種情況。實(shí)際使用中應(yīng)結(jié)合保護(hù)效果，考慮綜合效益，合理確定緩蝕劑用量。b緩蝕劑的濃度和金屬腐蝕速率的關(guān)系有極限值。即在某一濃度時(shí)緩蝕效果最好，濃度過低或過高都會(huì)使緩蝕效率降低。因此在使用這類緩蝕劑時(shí)，須注意緩蝕劑不要過量。

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5、影響緩蝕劑緩蝕效率的因素二金屬腐蝕的控制技術(shù)

c緩蝕劑用量不足會(huì)加速金屬腐蝕。大部分氧化劑如鉻酸鹽、重鉻酸鹽、過氧化氫以及硅酸鈉等屬于這類緩蝕劑。對(duì)于這類緩蝕劑加量太少是危險(xiǎn)的，必須十分注意。一般情況下，對(duì)于長(zhǎng)期需要采用緩蝕劑保護(hù)的設(shè)施，為了能形成良好的基礎(chǔ)保護(hù)膜，首次緩蝕劑用量往往比正常操作時(shí)高4～5倍。對(duì)于陳舊設(shè)備采用緩蝕劑保護(hù)時(shí)，因金屬表面存在的垢層和氧化鐵等要額外消耗一定量的緩蝕劑，劑量應(yīng)適當(dāng)增加。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

c緩蝕劑用量不足會(huì)加速金屬腐蝕。大部②溫度的影響

a溫度升高，緩蝕效率顯著下降。這是由于溫度升高時(shí)，緩蝕劑的吸附作用明顯降低，因而使金屬腐蝕加劇，大多數(shù)有機(jī)及無機(jī)緩蝕劑都屬于這一情況。b在一定范圍內(nèi)，緩蝕效率不隨溫度升高而改變。用于中性水溶液和水中的一些無機(jī)緩蝕劑，其緩蝕效率幾乎是不隨溫度升高而改變的。對(duì)于沉淀膜型緩蝕劑，一般也應(yīng)在介質(zhì)的沸點(diǎn)以下使用才會(huì)有較好的效果。

c隨著溫度的升高，緩蝕效率也增高。這可能是由于溫度升高時(shí)，緩蝕劑可依靠化學(xué)吸附與金屬表面結(jié)合，生成一種反應(yīng)產(chǎn)物薄膜?；蛘呤菧囟容^高時(shí)，緩蝕劑易在金屬表面形成一層類似鈍化膜層，從而降低腐蝕速率。因此，當(dāng)介質(zhì)溫度較高時(shí)，這類緩蝕劑最有實(shí)用價(jià)值。

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②溫度的影響二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

③介質(zhì)流動(dòng)速度對(duì)緩蝕作用的影響

a流速加快，緩蝕速率降低。大多數(shù)情況下，提高介質(zhì)的流速會(huì)造成緩蝕效率降低；有時(shí)，由于流速的增大，甚至還會(huì)加速腐蝕，使緩蝕劑變成腐蝕的激發(fā)劑。b流速增加時(shí)，緩蝕效率提高。當(dāng)緩蝕劑由于擴(kuò)散不良而影響保護(hù)效果時(shí)，增加介質(zhì)流速可使緩蝕劑能夠比較容易、均勻地?cái)U(kuò)散至金屬表面，而有助于緩蝕效率的提高。c介質(zhì)流速對(duì)緩蝕效率的影響，在不同使用濃度時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)相反的變化。二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

③介質(zhì)流動(dòng)速度對(duì)緩蝕作用的影響二金屬腐蝕的控制技（四）電化學(xué)保護(hù)

電化學(xué)保護(hù)是利用外部電源對(duì)金屬進(jìn)行極化，使金屬電位發(fā)生改變，從而達(dá)到防止腐蝕的一種方法。金屬材料發(fā)生腐蝕，必須具備三個(gè)條件，即a電位差的存在；b電解質(zhì)的存在；c相互連通（電子、離子的通路）。

二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

（四）電化學(xué)保護(hù)電化學(xué)保護(hù)是利用外部電源對(duì)金屬1、陰極保護(hù)原理

在未通電流保護(hù)前，腐蝕原電池的自然腐蝕電位為E，相應(yīng)的最大腐蝕電流為IC。通上外加電流后，由電解質(zhì)流入陰極的電流量增加，由于陰極的進(jìn)一步極化，其電位降低。如流入陰極電流為ID，則其電位降至E’，此時(shí)由原來的陽(yáng)極流出電流由IC降至I‘。ID與I‘的差值就是外加的電流量。當(dāng)陰極極化到使總電位降至陽(yáng)極的初始電位E0a，金屬構(gòu)件就得到了完全的保護(hù)。

I’IDE0cE0aEIcEII’ID二金屬腐蝕的控制技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

1、陰極保護(hù)原理I’IDE0cE0aEIc2、陰極保護(hù)參數(shù)（1）保護(hù)電位以鐵為例，其理論保護(hù)電位為：pH<9.0時(shí)，E=-0.62V；9.0<pH<13.7時(shí)，E=-0.085-0.0591pH(V)；pH>13.7時(shí)，E=0.320-0.0886pH(V)

（2）保護(hù)電位準(zhǔn)則