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钢管腐蚀及防腐

作者:山东嘉捷管业有限公司 日期:2017/10/24 9:09:03

在城市燃气管网中,燃气管道一般采取地下敷设,这容易给金属管道包括钢管带来严重的腐蚀。而且与长输管道相比,城市燃气管道多为环状、枝状,管件密布,管道变径较普遍;随着城市建设的进展逐步形成并拓展,质量缺陷较多;周边环境复杂甚至突变,城市杂散电流干扰严重。这都要求做好钢管的防腐工作。

2.1 钢管腐蚀类型

埋地金属管道的腐蚀形式分为均匀腐蚀和局部腐蚀两种,多以局部腐蚀为主,其危害性也最大。钢管在土壤中的腐蚀过程主要是电化学溶解过程,由于形成了腐蚀电池从而导致管道的锈蚀穿孔。按腐蚀电池阳极区与阴极区间距的大小,又可将钢管的腐蚀形态分为微电池腐蚀和宏电池腐蚀两大类。

所谓微电池腐蚀,是指由相距仅为几毫米甚至几微米的阳极和阴极所组成的微电池作用所引起的管道腐蚀。其外形特征十分均匀,故又称均匀腐蚀。由于微阳极与微阴极相距非常近,故微电池腐蚀的速度不依赖于土壤电阻率,仅决定于微阳极和微阴极的电极过程。微电池腐蚀对埋地钢管的危害性较小。

所谓宏电池腐蚀,是指由相距几厘米甚至几米的阳极区和阴极区所组成的宏电池作用所引起的管道腐蚀。宏电池腐蚀也称局部腐蚀。由于阳极区与阴极区相距较远,土壤介质电阻在腐蚀电池回路总电阻中占相当大比例,因此宏电池腐蚀的速度除与阳极和阴极的电极过程有关外,还与土壤电阻率有关。土壤电阻率大,就能降低宏电池腐蚀的速度。在埋地钢管表面出现的斑块状或孔穴状的腐蚀即由宏电池腐蚀造成,其危害性相当大。

综上所述,埋地管道在土壤中主要遭受电化学腐蚀,、该腐蚀分为阳极过程、阴极过程、电流流动三个过程,相互独立又彼此联系,其中一个过程受阻,另两个过程也受阻,腐蚀电池就会停止和减慢[4]。这给我们采取防腐对策提供了理论依据。

2.2 钢管的防腐方法

针对埋地管道电化学腐蚀的三个过程,钢管的防腐方法也从抑制其中某一过程入手。如在管道外壁加防腐涂层,可增大回路电阻,减少腐蚀电流;外加直流电源,使钢管对土壤造成负电位、形成阴极保护,可消除阴阳极电位差,从根本上停止阴阳极过程的进行。防腐涂层法治表,阴极保护法治本。但是一旦防腐涂层破损,露铁部分会加速局部腐蚀。故防腐涂层与阴极保护相结合才是表本兼治的方法,经济而有效。美国等国家已明确规定,采用了防腐涂层的同时必须采用阴极保护。

但对于城市燃气系统,由于地下管网密集,阴极保护的外加电源对其它管道干扰大,会造成自身受益、他家受害的局面。而采用比钢管电位负的金属材料与钢管相连的牺牲阳极保护法则不会出现此类情况,因此,城市燃气的输气干管应采用防腐涂层与牺牲阳极相结合的防腐方法。对于其他压力较低的非主干管道,则一般直接采用防腐涂层法。

目前埋地燃气管道常用的外防腐涂层主要有三层PE复合结构、环氧树脂粉末(FBE)、煤焦油瓷漆、环氧煤沥青和PE胶带等五类。三层PE复合结构、环氧树脂粉末防腐涂层性能优异,因而也是欧美国家埋地管道的主要防腐涂层[1]。在我国,从耐用年限、维护费用等全面的经济因素考虑,一般首选三层PE复合结构防腐涂层。

在牺牲阳极保护法中,一般采用镁合金作为牺牲阳极对管道进行保护。由于在输出电流过程中遭受破坏,镁合金牺牲阳极的设计使用年限最好与管道的使用年限相匹配,既不产生浪费也不多增加维护费用。但应注意的是,当土壤电阻率太高和被保护管道穿过水域时,不宜采用牺牲阳极保护[5]

不同的防腐方法有不同的防腐质量和费用,应根据被保护钢管的不同压力、不同用途及其所处的不同环境和输送的不同燃气,综合全面地考虑防腐方法和防腐费用。在考虑经济合理性方面应注意两点:燃气管网建设时的一次防腐投资,燃气管网运行后的维护费用。由于城市燃气管网位于市区,投运后维护检修困难且费用较高,因此应适当加大一次投资,以减少投运后管道的日常维修工作量[1]

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