冯卓樾 110331102 论文

过程装备腐蚀与防护

学 生 姓 名 专 业 学 号 指 导 教 师 学 院

冯卓樾

过程装备与控制工程 110331102 李晶 机电工程学院

二〇一四年十二月

燃气管线腐蚀危害与防护

摘要：介绍了燃气管线的腐蚀原因与特点。常用涂层及其特点重要考虑因素。 埋地管网

是现代化城市必不可少的神经和血管。

关键词：分类 原因与特点 危害 防护的方法。

引言：适当的防腐设计是确保其安全平稳运行的先决条件。因而越来越引起人们的重视。 1.燃气管线腐蚀的分类：埋地管网的腐蚀通常包括四大类，微电池腐蚀、宏电池腐

蚀、微生物腐蚀、杂散电流腐蚀。

2.腐蚀原因与特点：微电池腐蚀的成因在于钢管微观金相结构的不均匀，其腐蚀形态

为均匀减薄，只需在设计时考虑足够的钢管壁厚裕量即可，通常不会造成大的损失。宏电池腐蚀的成因则是由于管线穿越不同类型的地质(如粘土和回填渣土)，沿线土壤透气性等物理化学参数有较大变化，导致管段两端存在明显的电位差异，造成的电化学腐蚀。其腐蚀形态是在阳极区生成局部麻坑、是管线穿孔泄漏的重要原因。微生物腐蚀则是土壤中的部分菌类参与腐蚀进程，如硫酸盐还原菌可将硫酸根还原为硫根、促成钢管的腐蚀、其通常发生于特定的土壤(如密实粘土)。杂散电流腐蚀是由于管网沿线地铁或电车的泄漏电流以管线作为回流通路，导致流出点的局部坑蚀。除微电池腐蚀外，其余三类腐蚀都可以通过连续致密的外涂层切断钢管与土壤间的电接触，得到有效的控制。

3.燃气管线腐蚀的危害：燃气管线腐蚀也就是金属的腐蚀。防护金属腐蚀的危害首

先在于腐蚀造成了巨大的经济损失。这种损失可分为直接损失和间接损失。直接损失包括材料的损耗、设备的失效、能源的消耗以及为防止腐蚀所采取的涂层保护、电化学保护、选用耐蚀材料等的费用。由于腐蚀,使大量有用材料变为废料,估计全世界每年因腐蚀报废的钢铁设备约为其年产量的30% ,造成地球上的有限资源日益枯竭. 全世界每90s就有1t钢被腐蚀成铁锈,而炼制1t钢所需的能源可供一个家庭使用3个月,因此,腐蚀造成了对自然资源的极大浪费。因腐蚀而造成的间接损失往往比直接损失更大,甚至难以估计。这些损失包括因腐蚀引起的停工停产,产品质量下降,大量有用有毒物质的泄漏、爆炸,以及大规模的环境污染等。一些腐蚀破坏事故还造成了人员伤亡,直接威胁着人民群众的生命安全。

4.燃气管道腐蚀防护的方法：燃气管道的腐蚀会造成很多的问题，因而防护显得

至关重要了。然而燃气管线有着自己的特点，与金属腐蚀有些不同，其防腐设计应充分加以考虑以下几点：

（1）其管径通常较小，长度也较短，因而工程造价经济性的考虑可适当降低。

（2）管线周边往往有其它市政管道，操作空间较狭窄，不便于大型自动化机械的展开，手工操作工效低，质量保证相对困难。

（3）管线位于市区，环境保护的要求严格。

（4）直接关系居民生活和社会稳定，管线投运后维修困难。 （5）管线事故可能导致严重的人身安全事故，其防护要求较高。

（6）管线上各种附件(如弯头、三通、阀门和管件) 很多、不便于流水作业。 鉴于此些特点，所以我们有了针对防护采用的不同方法分了几种：

4.1改变金属的组成法：在燃气管道所需的金属材料中改变其中成分使之达到防腐的目

的。这种方法最常见的是不锈钢材料。通过在钢铁中加入12~30%的金属铬而改变钢铁原有的组成，从而改善性能，不易腐蚀。如目前迅速发展起来的不锈钢炊具，餐具等就是以此为材料的。

4.2形成保护层法：在金属表面覆盖各种保护层，把被保护金属与腐蚀性介质隔开，是

防止金属腐蚀的有效方法。可以形成以下几种保护层来对金属腐蚀进行防护：

4.2.1 沥青类涂层。早期埋地管线防腐基本上是沥青类的一统天下，随着化学工业的进

步和管线向恶劣地带的延伸，涂层经历了从天然到合成、从热塑到热固的发展历程，环氧煤沥青、胶带、夹克、环氧粉末先后进入工业防腐领域。为防腐设计提供了广阔的选择空间，使我们可根据不同的工况选择相应的防腐方案，达到最佳的投入产出比。沥青类涂层包括石油沥青和煤沥青，我国和东欧多采用石油沥青，西方国家多采用煤沥青。施工时将熔融的沥青与加强物(如玻璃布)交替缠敷，形成多层厚涂层。其优点是价格低廉，施工工艺成熟，缺点是粘结力差，环境污染严重、适用于地质条件相对较好、土壤电阻率较高的旷野。

4.2.2 环氧煤沥青涂层。为改善其粘结力和减轻环境污染，在沥青中加入环氧树脂就制

成了环氧沥青涂料。其与玻璃布共同形成的环氧煤沥青涂层较好满足了燃气管线防腐的需要， 成为北京、天津燃气管线的主流涂层。其缺点在于施工麻烦、周期长，人为和环境影响因素较大。适用于地质条件较为复杂，土壤电阻率中等的燃气短管段和附件。

4.2.3 胶带。胶带是由聚乙烯单面涂敷胶粘剂而成，施工时直接缠绕在钢管表面。其突出

特点是施工简便，无污染，涂层较薄、强度低。工厂预制的涂层质量均匀可靠、但在运输过程中注往发生较多破损、现场缠绕的胶带则张力不均在所难免、使搭接部分粘结不牢，导致水份渗入。我国七十年代在某长输管线首次使用时、外加电流阴极保护电位无法达标．此后再没有长输管线使用。而其在深圳、广州等地有较多应用，且防腐效果甚理想。胶带适用于地下水位较低且土制较好的场合。

4.2.4夹克。夹克是在钢管外热挤除一层聚乙烯壳，形成复合管。厚实连续的夹克具有极

好的物理化学性能，可适合各种恶劣的环境条件。其只能在工厂预制，防腐质量基本不受人为影响、其缺点在于夹克和钢管间热膨胀系数差异较大、当管内介质温度波动时造成二者相对错动、严重时发牛夹克破损。对温度波动极小的燃气管线，其影响个大。夹克防腐的另一

缺点是其对阴极保护电流屏蔽严重，对于不采用外加电流的燃气管线，这也不成为问题。 对燃气管线来说、影响夹克防腐效果的足补口和管件必须选用其他材料，日前应用较好的是电融套或热收缩材料、电融套价格偏高、热收缩材料要求较高的操作技巧。

4.2.5环氧粉末涂层。环氧粉末是新型的热固涂料。其涂层很薄，但物理化学性能优异。

且对阴极保护电流无屏蔽，从而成为西方国家长输管线的首选涂层。与夹克相比，其抗冲击磨损能力稍差，燃气管线通常不采用外加电流阴极保护，故其主要应用在油田、燃气管线上应用很少。

4.2.6复台涂层。针对夹克和粉末各自的长处，近年来长输管线涂层开始向复合结构发展，

具有代表性的是以环氧粉末为胶粘剂粘结夹。

4.3 阴极保护法：金属的腐蚀是一阳极过程。因此,防治金属腐蚀的第三大对策就是将金

属置于阴极,即阴极保护法。阴极保护法具体又分为两种。其一是将被保护的金属(阴极) 和电极电势较低的金属(作为牺牲性阳极而溶解掉) 接在一起,这也称为牺牲阳极保护法。比如海上航行的船只,在船底四周镶上锌块,此时,船体是阴极受到保护,锌块是阳极代替船体而受腐蚀。其二是将被保护的金属接在外加电源的负极上使之成为阴极,正极则接到一些废铁上作为牺牲性阳极或接到某些导体如石墨、高硅铸铁、铅银合金、镀铂钛等上面作为惰性阳极。

4.4 缓蚀剂法：缓蚀剂是一类能够防止或减缓金属腐蚀的无机物或有机物目前应用范围较

广,具有用量少、保护效能高、不改变金属制品性能,使用方便等优点。无机缓蚀剂如铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐、亚硝酸盐等。有机缓蚀剂如炔醇类、羧酸盐类、杂环类、有机磷酸盐类、胺类、醛类等譬如医院中常用的解新洁尔灭和多亚硝酸钠溶液浸泡钢制器械, 以达到消毒和防腐蚀的双重目的。

4.5 寻找新的耐腐蚀替代品：上述四大对策只能防护不能根治。解决金属腐蚀问题的根

本方法是研制开发新的耐腐蚀材料,如特种合金、新型陶瓷、复合材料等。

随着科技的进步,新的耐腐蚀材料正层出不穷。我相信，又实用又实惠的燃气管道材料一定可以出现在咱的日常生活中。