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    一文讀懂埋地金屬管道的防腐處理

    2021-05-17 00:51:58 hualin

    埋地金屬管道,由于受到土壤中酸、堿、鹽以及地下水的作用,可發生化學腐蝕;在地下電位差的作用下,也將受到電化學腐蝕。一般情況下,水中含氧越多,腐蝕越嚴重;pH值越低,腐蝕越快;含鹽量越高,腐蝕會加劇。因此,腐蝕實際上是氧化反應和電解反應的結果。


    地埋金屬管道腐蝕的特點

     金屬的化學腐蝕:金屬的化學腐蝕是指金屬表面與非電解質直接發生純化學作用而引起的破壞。在化學腐蝕過程中,電子的傳遞是在金屬與氧化劑之間直接進行的,因而沒有電流產生。

     金屬的電化學腐蝕:金屬與電解質溶液作用所發生的腐蝕,是由于金屬表面發生原電池作用而引起的,這一類腐蝕叫做電化學腐蝕。

    金屬管道腐蝕程度鑒別方法

     金屬管道腐蝕的破壞形式,有均勻腐蝕和局部腐蝕兩大類,均勻腐蝕是在整個金屬管道表面均勻地發生腐蝕,均勻腐蝕一般危險性較小。局部腐蝕是整個金屬管道局限于一定的區域腐蝕,而其他部位則幾乎未被腐蝕,局部腐蝕包括小孔腐蝕、斑點腐蝕等,管道局部腐蝕的危害性很大,容易被人們所忽視。在我國因管道局部腐蝕使燃氣、給水管道被破壞造成人員傷亡、財產損失的現象時有發生。

    地埋金屬管道的防腐處理

    3.1 抗化學腐蝕的處理

    常用的防腐蝕涂料

    防腐蝕涂料是底漆至面漆的配套系統,要求附著力良好,基體表面與底漆和面漆結合牢,層間結合力好,有一定的物理力學性能,化學性能要穩定,不被水、酸、堿、鹽、空氣等溶解、溶脹、分解,對水和氧滲透性小,不發生有害的化學反應。

    1.環氧樹脂防腐蝕涂料環氧防腐蝕涂料是以環氧樹脂為主要的成膜物質,環氧樹脂具有極好的附著力、優異的耐腐蝕性能、良好的力學性能、高度的穩定性和良好的絕緣性等特性。對環氧樹脂進行改性,可獲得高性能的防腐蝕涂料,如環氧酚醛防腐蝕涂料、環氧酚醛防腐蝕涂料。

    2.氯磺化聚乙烯涂料氯磺化聚乙烯涂料性能優異,使用壽命長達10年,具有如下特點:a、附著力強,干燥快,施工方便,具有高度飽和結構;b、防紫外線照射;d、耐酸堿、耐溶劑、耐水性能好;e、耐寒性、耐溫性好;f、抗臭氧、耐老化;g、具有彈性,抗沖抗磨;h、防鹽霧、防霉菌。

    3.聚氨酯防腐蝕涂料聚氨酯涂料是聚氨基甲酸酯涂料的簡稱,是以聚氨基甲酸酯樹脂為主要成膜物的涂料,具有良好的耐腐蝕性、耐油性、耐磨性和涂膜韌性,附著力強,最高耐熱溫度可達155℃。

    4.富鋅涂料富鋅涂料包括無機富鋅涂料和有機富鋅涂料,對鋼鐵具有電化學保護作用,防銹性能優良,耐海水、耐油、耐鹽類、耐大氣腐蝕,導電性好,不影響焊接施工。無機富鋅涂料可長期在400℃以上高溫環境中使用,有機富鋅涂料可作重防腐涂料的底漆。另外,還有環氧樹脂導靜電涂料、橡膠及其改性防腐蝕涂料、漆酚改性防腐蝕涂料、有機硅耐高溫防腐蝕涂料、氟碳樹脂涂料、塑料防腐蝕涂料、高氯化聚乙烯防腐蝕涂料等。防腐涂料的選擇應根據地理環境、輸送介質的要求等加以選用。
    3.2管道防腐蝕操作技術

    不同地區環境差別較大,對鋼管的腐蝕性相差很大,最小腐蝕率為0.004mm/a,最大可達1mm/a或更大;有雜散電流或微生物時,幾個月可使7mm厚的鋼管穿孔。

    01     鋼管表層處理

    管道在防腐處理之前,應對管道基體表面進行處理,清除基體表面的水份、油污、塵垢、污染物、鐵銹和氧化皮等。表層處理的方法很多,一般常采用人工除銹、噴砂或化學除銹。人工除銹時,質量標準應達到St3級;噴砂或化學除銹時,質量標準應達到Sa2.5級,表面粗糙度30~50m較合適。經處理后的表面應在4小時內涂上底漆。

    02     管道外防腐處理

    石油瀝青防腐層是最古老的防腐層,在大多數干燥地帶使用良好。隨著技術的發展,環氧煤瀝青、富鋅涂料等已取代石油瀝青成為鋼質輸水管道的防腐涂料,由于環氧煤瀝青系列涂料防腐性能優異,價格較低,一直是鋼質輸水管道的首選防腐涂料。

    環氧煤瀝青防腐層一般適用輸送介質溫度不超過110℃,為適應不同腐蝕環境對防腐層的要求,分為普通級、加強級和特加強級3個等級。普通級的結構為一底漆三面漆,干膜厚度≥0.3mm;加強級的結構為底漆→面漆→面漆、玻璃布、面漆→面漆,干膜厚度≥0.4mm;特加強級的結構為底漆→面漆→面漆、玻璃布、面漆→面漆、玻璃布、面漆→面漆,干膜厚度≥0.6mm,面漆、玻璃布、面漆應連續涂繳。實際工程中應根據工程條件、輸送介質等進行等級選擇。

    防腐層施工時環境溫度應高于5℃,空氣濕度低于80%。稀釋劑配比5%,玻璃布壓邊20~25mm,布頭搭接長度為100~150mm。防腐層電壓檢查:普通級2000V;加強級2500V;特加強級3000V。防腐層檢查:每10km漏點≯5處,用低壓音頻信號檢漏儀測定。

    03     管道內防腐處理

    鋼管內防腐根據輸送介質的不同需選擇不同的防腐工藝,常用的防腐工藝有水泥砂漿內襯、防腐涂料及塑料襯里等工藝。

    水泥砂漿內襯主要用于輸送供水和飲用水的管道,襯里用水泥應選用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥,標號為425號或525號。襯里施工前應檢查管道的變形狀況,豎向最大變形不得大于管徑的2%,內壁不得有結露和積水。水泥砂漿重量配比在1∶1~1∶2范圍,水泥砂漿坍落度宜取60~80mm,抗壓強度不低于30Mpa。

    輸送非飲用水,尤其是輸送污水的管道內防腐一般可采用環氧煤瀝青防腐涂料3層做法,一道底漆兩道面漆,也可采用無機富鋅底漆配環氧樹脂涂料兩道,干膜厚度0.2~0.4mm。

    防腐蝕涂料的操作標準

    涂料施工質量好壞對涂層的性能影響極大。在實際涂裝過程中由于施工方法不當而達不到預期防蝕效果的例子很多。特別是許多性能優異的防腐蝕涂料對施工方法極為敏感,只有嚴格按照其各自的施工條件進行施工才可形成正常的涂層,達到預期的防蝕保護作用。

    1.底材必須進行嚴格的表面處理。鋼鐵基材必須經除銹、除油處理,磷化處理則可根據具體情況而定。

    2.要保證必要的涂層厚度。防腐蝕涂層厚度必須超過其臨界厚度,才能發揮保護作用,一般為150μm~200μm。

    3.控制涂裝現場的溫度、濕度等環境因素。室內涂裝溫度應控制在20℃~25℃;相對濕度視品種而異,一般以65%左右為宜。在室外施工時應無風沙、細雨,溫度不低于5℃,相對濕度不高于85%。應避免未完全固化的涂層上結霜、降露、下雨和降落砂塵。

    4.控制涂裝間隔時間。如底漆涂裝后放置過久才涂面漆,將難以附著而影響整體防護效果。

    此外,還必須加強施工人員培訓和施工質量管理。要求施工人員了解涂料的性質、用法、施工要點和技術要求。管理人員要加強質量監控,保證每道工序都符合技術要求,以便最終得到一個性能優異的防腐蝕涂層。還要加強勞動安全防護,注意溶劑揮發,加強通風,以免中毒。

    抗電化學腐蝕的處理

    電化學保護保護方法通常采用兩種方法,即犧牲陽極法陰極保護、外加電流法陰極保護。埋地鋼質管道,通常采用犧牲陽極法陰極保護與防腐涂層聯合保護,在防腐工程中得到廣泛應用,效果良好。

    01     外加電源法

    向被保護金屬管道通入一定量的負極直流電,使其對于陽極接地裝置變成一個大陰極,從而免遭腐蝕。外加電流的陰極保護法由直流電源、陽極接地、絕緣法蘭、測試樁和檢查片組成。直流電源可由蓄電池、直流發電機供應,應保證持續供電,最長停電時間不應超過2h。陽極材料可選用廢鋼管接地。絕緣法蘭設置在被保護管道與其它非保護管道連接處,以防止電流流失或對其它金屬構筑物的影響。測試樁為檢驗管道是否得到有效保護的裝置,每隔一定距離在管道上焊接一測試導線并引至地面樁上,測量管地電位;一般采用鋼管或鋼筋混凝土制作。檢查片能了解電化學保護效果,在管線上選擇幾處典型地段,埋設幾組試片(材質同管道),以備檢測。該方式施工強度低、節省時間,但要求施工細致,維護較繁瑣。此方法一般在土壤電阻率高(約250081cm)或管道外露時使用較宜。

    陰極保護體系的操作,先要了解管道的長度、直徑、壁厚、涂層種類,以及管道所處地理位置的土壤地質結構、土壤電阻,計算確定犧牲陽極種類、規格、數量和使用壽命。常用Al、Zn、Mn合金作犧牲陽極,陽極開路電位在1.5v以上,陽極一般在200~500米內埋設一組,陽極電纜可采用vv型橡膠鋼芯電纜,填包料可采用50%CaSO4,50%膨潤土,一般設計使用壽命可達15~30年。

    02     犧牲陽極法(不外加電源法)

    利用不同金屬間電位差得到防蝕電流的一種方式。在地下金屬管線上接上比其電位低的金屬作陽極,如鋁、鎂、鋅等。隔一定距離用導線連接到管線(陰極)上,在土壤中形成電路,使得腐蝕陽極,管線得到保護,這種方式一般在缺少電源、土壤電阻率低且管道涂層較好的情況下使用。

    埋地鋼質輸水管道的防腐蝕設計是管道安全運行的保證,雖然目前防腐蝕產品很多,防腐技術日新月異,但針對各工程特點的防腐蝕涂料的選擇是非常重要的,通過選擇合適防腐涂料,合理的防腐結構層設計以及精細的防腐層施工,可以使管道延長使用壽命,保證安全生產,節省資金。


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