防腐蚀保护论文（精选9篇）
防腐蚀保护论文 篇1
摘要：联合配气站始建于20世纪80年代中期, 集输管网已运行近30年, 站内存在着部分集输设施存在元件腐蚀、老化问题, 造成油气分离效果不好, 影响污油回收。并且发生过几次排污管线和管线焊缝处腐蚀穿孔的情况, 影响了生产的安全平稳运行。2011年起该站改变传统技术措施, 使用输气管线阴极保护技术开展防腐蚀工作, 运行3年来, 取得了良好效果。
关键词：联合配气站,管线腐蚀,阴极保护,防腐蚀
联合配气站是中原油田最大的集输气枢纽, 主要生产任务是接收中原油田的气井气、采油厂的伴生气和其他油田等外来气, 经过调配, 供给用户作工业用气和生活用气。
该站始建于20世纪80年代中期, 集输管网已运行近30年, 站内存在着部分集输设施存在元件腐蚀、老化问题, 造成油气分离效果不好, 影响污油回收。并且发生过几次排污管线和管线焊缝处腐蚀穿孔的情况, 影响了生产的安全平稳运行。
1管线腐蚀情况
1.1某预留头管线发生腐蚀穿孔
2010年, 在日常检查中发现某预留头管线底部有渗气情况, 因该管线为外销供气系统, 压力高、流量大, 为确保供气安全并查清渗气原因及管线运行状况, 对小孔四周及预留管线进行了壁厚检测, 结果显示靠近渗气孔位置管壁内腐蚀严重。将检测结果上报后, 对渗点进行了补强, 消除了该隐患。
1.2某排污管线腐蚀穿孔
2011年, 在冬防保温实施中发现某排污阀门上游排污管线腐蚀穿孔, 为确保各汇管安全运行, 对所有排污管线进行了除锈刷漆、壁厚检测, 发现部分排污管线腐蚀接近临界点, 对5个汇管排污管线进行了加强。
1.3埋地主排污管线腐蚀穿孔
2011年, 为掌握站内排污系统运行现状, 对联合配气站排污系统进行了加压检验, 发现分离器区与低压区之间埋地主排污管线、分离器排污阀门上游排污管线有腐蚀渗漏情况, 对两处漏点进行了打卡堵漏。
2管线腐蚀原因分析
2.1内腐蚀原因分析
2.1.1联合配气站的大部分汇管都担负着伴生气的供气任务, 分为高压供气任务、低压供气任务和中压供气 (外销供气) 任务。部分汇管排污阀门失效, 再加上各汇管长期运行, 造成汇管底部杂质积聚, 加快了对汇管及汇管排污管线的内腐蚀。
2.1.2即使能够及时排液, 排污管线内也会存留有少量液体。另外, 在排液过程中, 气流在推动液体流动的同时, 冲刷着管道内壁, 将腐蚀产物带走, 新的金属面不断裸露, 从而加速了腐蚀。
2.1.3站内部分排污阀门存在内漏, 在站内施工过程中, 由于要保持压力容器微正压, 造成排污系统憋压较高, 部分程度的影响了管线内腐蚀速度。
以上都是从管线运行状况进行的原因分析, 从腐蚀机理来说, 通过管道输送的天然气除了烃类组分外还含有少量的氮气和二氧化碳。二氧化碳对钢材的腐蚀主要是天然气中的二氧化碳溶于水生成碳酸而引起的电化学腐蚀。
2.2外腐蚀原因分析
2.2.1输气站内埋地排污管线外防腐涂层, 本身存在针孔具吸水性易于老化缺陷, 以及在安装施工和运行过程中涂层破坏的情况。破坏和损伤处易使金属暴露于土壤这个腐蚀大环境中, 导致大阴极小阳极的现象, 致使涂层破损处腐蚀加速, 极易腐蚀穿孔。
2.2.2管道埋地后, 管道自身表面的伤痕、刮痕及管线焊接处易形成阳极区, 而其余管道表面为阴极区, 这样的腐蚀非常活泼且破坏性很强。
2.2.3将一节新管子焊接在一条旧管子时, 如果新管子相对于旧管子很短, 其腐蚀速度相对于旧管子就很快, 因为新管子作为阳极必须为比它大得多的阴极 (旧管道) 提供电荷。
此外, 还有站场铺设的电缆可能产生的感应电流造成的杂散电流腐蚀、细菌腐蚀等等。
2.3其它原因
联合配气站建站较早, 站内汇管、分离器等压力容器及其排污管线距离地面位置较低, 甚至直接与地面直接接触, 对日常的维护保养造成不便。
3传统防腐蚀对策
(1) 加大岗位巡检力度, 密切关注管网运行压力、流量变化及来液情况, 做到及时排液, 及时发现问题、解决问题。
(2) 做好管线的日常维护保养工作, 尤其是管线、设备底部等死角。为此, 我们研制了管线维护工具, 专门订制一批工作专用弯柄镜子对不便于观察的部位进行检查, 根据实际情况使用大小不同的弯头刨刃进行锈点清理。
(3) 采取了防腐涂层 (环氧沥青喷涂+聚乙烯粘胶带) 措施对站内埋地管线进行保护, 并定期开展管线、阀门隐患排查治理活动, 及时掌握运行状态与存在的问题。
4阴极保护技术应用
对站内排污系统采用阴极保护技术是一种经济而有效的措施。使用该系统进行维护, 提高管网抵御腐蚀的能力。针对地下管线错综复杂的现状, 结合所处地段土壤特性, 采用阴极保护的措施对站内埋地管线进行保护。从3年多的现场运行情况看效果良好, 管线未出现腐蚀。
4.1阴极保护技术的现场应用
阴极保护装置主要由Mg-1型镁合金阳极、CPS测试桩及CX-111型硫酸铜参比电极等三部分组成。具有不需要外部电源;对外界临近管道影响较小干扰少;安装维护费用低;无需征地或占用其他建构筑物;保护电流利用率高等特点。
4.2阴极保护保护电位值检测
阴极保护装置正式投入使用后, 定期开展了管道的保护电位检测、保护电位曲线图绘制及效果对比分析等一系列工作。
数据表明该套装置每月所测电位值基本保持在正常范围内, 对输气管线保护作用较明显。
参考文献
[1]胡士信.管道阴极保护技术现状与展望[J].腐蚀与防护, 2004 (03) .
[2]闫茂成, 翁永基.阴极保护管线破损涂层下高pH环境形成规律[J].中国腐蚀与防护学报, 2004 (02) .
[3]郭莉, 程晓峰, 巩忠旺.输气站场埋地管道的腐蚀与防护[J].全面腐蚀控制, 2012 (10) .
防腐蚀保护论文 篇2
0 引言
工程中常用的钢结构防腐蚀措施主要有采用耐候钢、热浸镀锌技术、有机涂层钢板技术、防腐涂料技术、热喷涂防腐技术、阴极保护技术等[1,2].其中涂刷防腐涂料是目前通用的、最经济的、在工程上使用最多的防腐蚀方法[3].但钢结构在涂刷普通防腐涂料半年或者一年后，涂层起泡、透锈、脱落，钢材受到腐蚀，返修十分困难。普通涂料的防腐效果不好，最主要的原因是涂料本身不够致密，空气与水分可以透过涂料侵入到钢材表面，从而对钢结构造成腐蚀[4,5].近年来出现了一种新型防腐材料---可剥液体型塑料保护膜。该材料为液体形式的涂料，将其喷涂于基材表面，待溶剂自然挥发后凝固成一层牢固的贴体透明的塑料保护膜。本文以某大学游泳馆( 图1) 内部高湿高热并且含氯离子的环境、室内潮湿环境、室内干燥环境以及室外露天环境四种不同腐蚀环境为试验研究背景，旨在研究致密的新型可剥液体型塑料保护膜对钢结构的防腐蚀效果及其最佳使用方法，并与工程中常见的涂料防腐蚀效果进行对比，从而对其在工程中的应用提出合理化建议。
1 试验研究
自然环境下的暴露试验是研究大气腐蚀最常用的试验方法，是一种接近使用环境的较可靠的腐蚀试验方法，得出的结果也接近真实使用情况[6].故本文采用四种环境下的暴露试验对可剥液体型塑料保护膜的防腐蚀性能进行研究。
1. 1试验试件
试件采用长20cm的48 × 3. 5圆钢管，钢材种类为常用的Q235B,表面用砂纸打磨光滑，无锈迹。
试验采用的防腐涂料为Yt1200型可剥液体型塑料保护膜、工程中常用的普通防锈底漆( 醇酸磁漆) 和普通面漆( 酚醛防锈漆)[7].涂层均采用刷涂，要求保证各涂层厚度均匀适当，避免出现涂料聚集、局部过薄等现象。并且各涂层涂刷要有足够时间间隔，确保上一涂层干透，才可涂刷下一涂层。
1. 2试验方法
试验将涂刷的材料类型及其组合方式和腐蚀环境作为变量，设置多组对照组，通过观察单组现象、测量数据并进行组间对比，从而得出结论。试件放置环境分为四种： 游泳馆内部高湿高热环境、室内潮湿环境、室外露天环境以及室内干燥环境，其中室内潮湿环境的模拟是将试件置于室内水槽中，定期加水补充。试件表面防腐涂料的涂刷情况分四种情况：1) 同时涂刷底漆、面漆和可剥液体型塑料保护膜;2) 只涂刷可剥液体型塑料保护膜;3) 涂刷底漆和两层面漆;4) 不涂刷涂料。共计16组，编号为1~ 16组，每组两个试件，例如第2组即为游泳馆内部高湿高热环境的只涂刷可剥液体型塑料保护膜的试验组。
为了防止试件从内部发生锈蚀而干扰试验结果，在防腐涂料涂刷完毕后，将每个试件两端用保鲜膜进行密封。游泳馆内部高湿高热环境下的四种不同涂刷情况的试件初始情况如图2所示，其他不同环境中试件的初始情况均与此相同。
2 试验结果与分析
2. 1试验现象
试验开始后对各组试件进行多次观察，限于篇幅，只给出80d时锈蚀图片，具体锈蚀情况如下：
(1) 游泳馆内部高湿高热环境中的试件80d 后锈蚀情况如图3所示，锈蚀情况描述如表1所示。
(2) 室内潮湿环境中的试件80d后锈蚀情况如图4所示，其锈蚀情况描述如表2所示。
(3) 室外露天环境中的试件80d锈蚀情况如图5所示，锈蚀情况描述如表3所示。
(4) 室内干燥环境中的试件因为处于干燥环境，锈蚀条件较弱，四组均未发生锈蚀。
由锈蚀现象可以看出，游泳馆内高湿高热环境中的试件是四种环境中锈蚀最严重的，其中同时涂刷底漆、面漆和可剥液体型塑料保护膜的试件为最耐锈蚀的试件。
2. 2质量损失
为了更精确地评估各试件的锈蚀程度，避免肉眼观察的误差，以试件质量损失率来表征试件的锈蚀程度，即利用试件锈蚀前后的质量差计算其锈蚀率以表征各个试件的锈蚀程度[8,9].除锈后称重( 精确至0. 01g) ,通过计算锈蚀前后试件的质量损失值计算锈蚀试件的质量损失率ηs:
ηs=(m0- m/m0)× 100%(1)
式中：ηs为试件质量损失率( 锈蚀率) ;m0为试件锈蚀前质量，g;m为试件锈蚀后( 经除锈) 质量，g.
现将各组质量损失率列于表4.
2. 3试验结果分析
针对各组试验试件锈蚀情况以及试件的质量损失率进行讨论分析如下：
(1) 由游泳馆中的试件锈蚀情况可以看出，在普通防锈漆外涂刷可剥液体型塑料保护膜的试件基本没有锈蚀，说明该种防腐措施比涂刷普通防锈漆更适用于游泳馆这种环境。同时从该组的.质量损失率可以看出，针对游泳馆这种环境，在试件表面直接涂刷可剥液体型塑料保护膜的防腐蚀效果不如普通底漆加面漆的防腐效果。
(2) 由室内潮湿中的试件锈蚀情况可以看出，在普通防锈漆外涂刷可剥液体型塑料保护膜的试件基本没有锈蚀，说明该种处理方法也适用于长期浸于水中的钢结构的保护。同时从该组的质量损失率可以看出，针对潮湿环境，在试件表面直接涂刷可剥液体型塑料保护膜的防腐蚀效果强于普通底漆加面漆的防腐效果。
(3) 由露天环境中的试件锈蚀情况可以看出，可剥液体型塑料保护膜可用于室外钢结构的防腐保护，显示出其具有较好的耐紫外线、抗老化、耐日光曝晒的特点。
(4) 各种环境下试件锈蚀情况的对比可以说明，环境对钢结构腐蚀具有重要的影响。本文中的四种腐蚀环境，由强到弱依次为： 游泳馆内部高湿高热环境、室内潮湿环境、室外露天环境、室内干燥环境( 虽然室内潮湿环境中不作处理的试件质量损失率小于露天环境，但需注意，处于室内水槽中的试件只有一半浸在水中受到较严重的腐蚀)。另外，由室内潮湿和室内干燥的试件锈蚀情况对比可以看出，水分对钢结构的腐蚀起到了至关重要的作用，若环境充分干燥，钢结构将不会发生锈蚀; 由室内水槽和游泳馆中的试件锈蚀情况对比可以看出，高温和氯离子的存在将加速钢结构腐蚀。
3 结论
(1) 对于钢结构锈蚀而言，在试验中的四种环境条件下，游泳馆室内部高湿高热环境为最不利环境，因其不但水汽充足、温度较高，而且水汽中含有较多氯离子，会加速钢结构锈蚀，其次为室内潮湿环境、室外露天环境、室内干燥环境。
(2) 对于试验中处于各种环境下的试件，涂刷普通防锈漆外加可剥液体型塑料保护膜的试件锈蚀程度最低，说明采用该种处理方法的试件防锈蚀性能最好，可剥液体型塑料保护膜有利于防锈。
(3) 从游泳馆中直接涂刷可剥液体型塑料保护膜的试件与在普通防锈漆外再涂刷可剥液体型塑料保护膜的试件锈蚀情况的对比中可以看出，可剥液体型塑料保护膜不宜直接涂刷在钢结构表面，而应涂刷在面漆之外，作为额外保护。
(4) 在普通防锈漆外再涂刷可剥液体型塑料保护膜的方法相比于一般防锈方法，效果更佳，建议在游泳馆中钢结构、室外露天钢结构、长期浸于水中钢结构使用该种新型防锈材料进行防锈保护。
参 考 文 献
[1] 王哲，马克俭，陈志华，等。深海管道整体屈曲研究综述[J].天津大学学报： 自然科学版，,47( 增刊) :17-23.
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[3] 马健，王猛，孙学军。钢结构的腐蚀现状和防护发展[J].建筑结构，,39(S2) :344-345.
[4] 徐永祥，严川伟，高延敏，等。大气环境中涂层下金属的腐蚀和涂层的 失 效[J].中 国 腐 蚀 与 防 护 学 报，,22(4) :249-256.
[5]ALBRECHT PEDRO,HALL TERRY T JR. Atmosphericcorrosion resistance of structural steels[J]. Journal ofMaterials in Civil Engineering,,15(1) :2-24.
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[7] 蒋德强，马想生，丁屹，等。防腐蚀涂料的性能与选择[J].化工设计，2003,13(3) :22-25.
[8] 陈露，李宁，徐善华，等。锈蚀钢材力学性能退化规律试验研究[J].工业建筑，,41(S1) :652-654.
混凝土桥梁结构的防腐蚀技术 篇3
【关键词】海洋环境；混凝土桥梁；腐蚀
1 引言
沿海及近海地区的混凝土结构腐蚀破坏是较为常见的一种混凝土病害，由于氯离子的大量存在对桥梁结构的耐久性和安全产生直接的影响[1]。在我国近海地区的桥梁结构中，由于腐蚀防护措施不足等原因而导致严重钢筋锈蚀破坏的事例时有发生，极大影响了桥梁结构的安全。因此，海洋环境下的桥梁结构腐蚀防护和耐久性问题必须引起我们的充分重视。为保障桥梁结构的使用寿命和安全，应采取积极有效的防腐蚀措施，以提高近海地区混凝土桥梁结构的耐久性。
2 海洋环境下混凝土结构的腐蚀机理分析
海洋环境下钢筋混凝土的腐蚀主要包括两种形式。一种是混凝土的碳化作用, 由于钢筋混凝土中的水泥在水化过程中产生大量的Ca(OH)2,使混凝土中的钢筋处于高碱性的溶液发生钝化,这种碱性介质对钢筋起到了良好的保护作用.当空气中的CO2渗透到混凝土内,与Ca(OH)2发生化学反应生成碳酸盐和水,引起混凝土碱度降低,混凝土内部碱性环境遭到破坏,当碳化深度达到钢筋表面时,钢筋失去碱性环境的保护开始生锈.可见，混凝土碳化作用主要通过减弱了钢筋混凝土的碱性环境,使钢筋失去保护作用.一种是氯盐腐蚀,这是引起临海和近海地区钢筋混凝土构件破坏的最主要原因。海水中存在大量氯离子,通过扩散、毛细管和渗透等作用进入混凝土并到达钢筋表面，吸附于局部钝化膜处，可使该处的PH值迅速降低，氯离子的局部酸化作用可使钢筋表面呈显著酸性(PH<4)，使钝化膜完全破坏，钢筋暴露于腐蚀环境中。氯离子首先以小范围面积的形式附着在钢筋表面，破坏了该处的钝化膜，使钢筋表面产生电位差，露出的铁基体作为阳极而受到腐蚀。由于大阴极（钝化膜区）对应小阳极（钝化膜的破坏点）的存在，形成腐蚀电池，使钢筋腐蚀持续稳定地进行，最终在钢筋表面产生坑蚀。
3 常用的防腐蚀技术
解决桥梁结构的防腐蚀问题，提高桥梁结构耐久性，归结起来分为可分为以下措施：
3.1 电化学措施，包括阴极保护法、混凝土电化学碱化法、混凝土电化学除氯法等。其中阴极保护法是最常用的一种电化学保护法，主要由牺牲阳极法和外加电流法。杭州湾跨海大桥是我国首个应用阴极防护技术的桥梁结构工程，在南、北航道桥主墩承台、塔座及下塔柱处浪溅区，设置了外加电流阴极防护系统，实时监控和调节电流大小，使钢筋始终处于阴极状态。
3.2 化学措施，从混凝土的角度着手，通过改善混凝土的密实度，改善混凝土内部结构，减小孔隙，从而降低氯离子对混凝土的渗透性，具体措施主要包括采用高性能混凝土，加入缓蚀剂和钝化剂等。
3.3 物理措施，又称表面涂层法，是指在混凝土的外表面涂抹涂层阻止氯离子的侵蚀和混凝土碳化深入混凝土内部，或者在钢筋表面涂抹环氧涂层阻隔外界腐蚀介质对钢筋的侵入，从而延长结构的使用寿命。美国试验与材料学会的调查结果显示，采用环氧涂层钢筋可延长结构使用寿命20年左右。我国的杭州湾跨海大桥在腐蚀严重的浪溅区现浇墩身中就采用了环氧涂层钢筋的技术。
目前工程中应用较广泛的防腐技术主要包括高性能混凝土的应用和混凝土表面涂层技术，在我国近年来兴建的多座跨海大桥中均得到了重视。
4 高性能混凝土的特點及主要技术指标
高性能混凝土是混凝土结构耐久性研究的重要成果。其特点是低水灰比和双掺技术，即掺用高效减水剂和矿物细掺料。低水灰比可以降低孔隙率，而由于掺用了高效减水剂，仍可以获得良好的工作性能；矿物细掺料的掺加改善了混凝土的微观孔结构，提高了混凝土的密实度；有效地抵抗了水的渗透和氯离子的渗透，具有良好的耐久性。我国香港地区的青马大桥和澳门珠海跨海大桥就采用了双掺技术来提高桥梁结构的耐久性。
我国《高性能混凝土应用技术规程》（CECS 207：2006）[2]对高性能混凝土的主要技术指标作出以下要求：水胶比不大于0.38；56d龄期的6h总导电量小于1000C；300次冻融循环后相对动弹性模量大于80%；胶凝材料抗硫酸盐腐蚀试验的试件15周膨胀率小于0.4%，混凝土最大水胶比不大于0.45；混凝土中可溶性碱总含量小于3.0kg/m3.《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTJ/T B01-7-2006）[3]要求高性能混凝土：混凝土拌合物水胶比不大于0.35，胶凝材料总量不小于400kg/m3；坍落度不小于140mm；标准硬化混凝土强度等级不小于C50；抗氯离子渗透性不小于1000C。可以看出，虽然两种规范规定的内容不尽相同，但是对高性能混凝土的水胶比和抗氯离子渗透性的规定都很严格，这也是高性能混凝土良好耐久性的保证。
5 混凝土表面涂层保护
混凝土表面采用防腐蚀涂层，在混凝土表面会形成一层屏蔽阻隔层，阻止氯离子了侵入混凝土造成钢筋腐蚀，在海洋环境下混凝土涂层保护占有十分重要的作用，对于海边桥梁混凝土结构，要求混凝土防腐蚀涂层具有良好的耐碱性、耐候性，耐老化性，耐腐蚀性。规范[4]推荐：环氧树脂涂料、聚氨酯涂料、氯化橡胶涂料、乙烯树脂涂料、丙烯酸树脂涂料等有机涂料适用于混凝土表面涂层的防腐涂装。
从材料特性和涂料涂装的先后顺序可依次分为：
5.1 底层：渗透型环氧封闭漆。渗透型封闭漆可增强混凝土的表面强度，增加涂层与混凝土的附着力，具有一定封闭性和抗渗透性，常用的有FPP502。
5.2 找平层：环氧腻子。环氧腻子具有很好的附着力、耐碱性、耐腐蚀性和强度，是一种理想的找平材料。
5.3 中间层：环氧树脂漆。中间层选用的环氧树脂漆应采用厚膜型中涂漆，除具有极佳的附着力、耐碱性和抗渗透性，涂装后还增加了涂层厚度，增强了整个涂层的抗氯离子渗透性。
5.4 面层：聚氨酯面漆。具有极好的耐盐雾性和耐海洋大气腐蚀性，强日光紫外线照射下不易降解、粉化和变色，持久性卓越。
除此以外，涂料的选择还需考虑到结构所处的部位，例如在浪溅区和水位变动区混凝土表面常处于潮湿状态，采用的涂料应具有湿固化和快固结的性能。
6 结语
沿海地区桥梁结构的腐蚀主要以氯盐腐蚀为主，存在于大气和海水中的氯离子通过渗透进入混凝土中，降低了桥梁的耐久性，也给桥梁结构的养护和维修带来了困难，同时也给人们的生命财产造成了威胁，因此必须重视沿海桥梁结构的防腐蚀问题，积极使用新材料、新工艺，降低桥梁腐蚀病害，提高桥梁结构的耐久性。
参考文献
[1]刘志宇. 北方海洋环境桥梁混凝土涂层防腐蚀设计. 北方交通，2009，（1）：77-79.
[2] CECS 207：2006高性能混凝土应用技术规程[S]. 北京：中国计划出版社，2006.
[3] JTJ/TB01-7-2006公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范[S]. 北京：人民交通出版社，2006.
[4] JTJ275—2000海港工程混凝土结构防腐蚀技术规范[S]. 北京：人民交通出版社，2001.
作者简介：
张明广（1971— ），男，江苏盐城市人，主要从事公路桥梁施工。
钢结构腐蚀及防腐保护策略探究 篇4
1 钢结构出现腐蚀的原因
1.1 化学腐蚀
钢结构通常在处于具有较大的湿度和侵蚀性介质的环境当中,很容易与空气中所包含的水分子和氧发生一定的化学反应,而出现锈蚀的现象。钢结构在出现水化氧化亚铁锈时,由于其铁锈本身包含有大量的水分,会对钢结构产生腐蚀的作用。导致钢结构表面即使没有再和空气接触,也会继续发展锈蚀现象。
1.2 电化学腐蚀
在不同的潮湿空气中,钢结构本身所含有的不同成分以及这些成分的电极电位会对水份进行吸附,或者是在钢结构本身表面所吸附水份,使得钢结构在不同性质的分子之间形成无数个微型电池。而氧化了钢结构阳极区时,进入钢结构水膜,使得钢结构受到进一步氧化作用,使钢结构出现红棕色的铁锈。
1.3 钢结构出现腐蚀的类型
钢结构通常出现均匀腐蚀和局部腐蚀的现象。钢结构在出现均匀腐蚀现象时,主要使得钢结构整个金属表面上均匀的发生了腐蚀现象,同时也逐渐对钢结构表面进行腐蚀,使得钢结构各项性能不断的降低。局部腐蚀主要是在钢结构某个或者是多个部分出现腐蚀的现象。局部腐蚀主要包括:应力腐蚀、腐蚀疲劳、电偶腐蚀、缝隙腐蚀等现象。
2 钢结构防腐保护措施
2.1 尽量选择简单合理的钢结构形状和形式
采用圆柱形的钢结构形式便于对防腐的处理和检修,圆柱形钢结构形式具备着简单的结构、较小的表面积,易于钢结构防腐处理。在钢结构防腐处理时,要对钢结构主体部分的完整性进行简单的处理。钢结构分段结构的连接部位没有较高的耐蚀性,处于防腐性最薄弱的部位。因此,应该尽量选择整体性的钢结构。当钢结构无法进行简化时,应该将腐蚀部位与其他部位进行有效的分离,同时也要保证钢结构便于拆除,利于对钢结构进行维修和防腐。
2.2 钢结构在最大程度上避免出现缝隙和死角的现象
钢结构的缝隙和死角会经常出现腐蚀的现象,尤其是在钢结构的连接和支撑的地方,很容易使钢结构出现缝隙和死角的现象。因此,在设计钢结构中,制定钢结构时,要将其焊死。或者是使用堵缝剂将钢结构的缝隙和死角进行填堵,以此降低钢结构缝隙出现腐蚀的现象,
2.3 减少钢结构出现磨损腐蚀的现象
钢结构在处于流动系统的过程,要尽量避免由于湍流、涡旋和流体等对钢结构进行冲击,以此减少钢结构出现磨损腐蚀的现象。首先要设计合理适当的流速,确保流体的方向和截面积不会出现突然变动的现象。当钢结构管道在受到液体中夹杂气泡冲击时,会增加钢结构磨损腐蚀的强度。因此,要将钢结构的分离和排除进行考虑。若是钢结构无法避免湍流和冲击时,可以相应的增加钢结构承受湍流的部位厚度。
2.4 选择合理的防腐材料
在选择防腐材料时,首先要对钢结构受到腐蚀的浓度、性质以及作用条件进行详细的分析,同时也要将材料的防腐蚀性能和物理力学性能、重要性能以及材料供应次数进行有效的结合,然后确定防腐蚀材料。其次,防腐蚀材料在受到多种介质混合作用时,对防腐材料性能产生一定的影响。因此,必须要对防腐材料进行有效的试验以此来确定防腐材料。在对钢结构进行防腐材料涂抹时,主要是在钢结构的表面、底部和中间进行防腐材料涂抹,要将涂层配置进行良好的结合。
2.5 镀层保护
为了提高钢结构的抗腐性能,可以采用金属镀层如电镀或热镀锌等方法,以此施加在钢结构表面。在处理钢结构表面时,可以使用热镀锌、加喷铝对钢结构表面进行复合涂层。在钢结构表面使用热镀锌或加喷铝进行处理时,即使钢结构处于露天情况下,也可以延长钢结构的防腐时间。在钢结构表面喷涂油漆或者防腐涂料时,为了保证钢结构不会受到有害物质的侵蚀,通常都是在室内对钢结构进行防腐工作。
2.6 在钢结构防腐保护措施中,可以有效的利用有机涂料配套体系
在钢结构防腐保护措施时,对于处在特殊环境的钢结构材料时,比如处在沿海地区的钢结构,通常在受到海洋空气影响下,钢结构的金属部位通常都会出现腐蚀的现象。钢结构金属部位在受到腐蚀时通常会受到温度、湿度、含盐度等因素的影响,使得钢结构受到非常严重的腐蚀现象。因此可以采用有机涂料配套体系的方案,可以对钢结构腐蚀进行有效的防止和控制,以此提高钢结构防腐性能。
3 结语
在钢结构腐蚀和防腐处理时,首先要对钢结构出现腐蚀的原因进行有效的分析,钢结构在出现化学、电化学以及局部和均匀腐蚀时,要根据它们的特点进行分析,从而选择有效的处理方式。在钢结构防腐保护处理措施中,要尽量选择简单合理的钢结构形状和形式、在最大程度上避免钢结构出现缝隙和死角的现象;同时要减少钢结构出现磨损腐蚀的现象以及选择合理的防腐材料;最后就是要对钢结构进行镀层保护和利用有机涂料配套体系,以此加强钢结构防腐保护。
参考文献
[1]陈飞祥.钢结构腐蚀及防腐蚀保护初探[J].科技向导,2011,38(29):56-58.
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静态压力容器内壁的腐蚀与保护 篇5
1 金属腐蚀的种类及特点
由于金属腐蚀的现象与腐蚀机理是比较复杂的, 因此金属腐蚀的分类方法也是多种多样的, 一般可按金属腐蚀过程的历程、温度和破坏形式分为三大分类体系。但是它们往往是互相联系的。
1.1 根据腐蚀的历程分类
根据腐蚀过程的历程特点, 可将金属腐蚀分为化学腐蚀与电化学腐蚀两类。具体的金属材料是按哪一种机理进行腐蚀, 主要取决于金属所接触的介质种类。
1.1.1 化学腐蚀
化学腐蚀是指金属表面与非电解质介质直接发生纯化学反应而引起的破坏, 其腐蚀的特点是在反应过程中没有电流产生。化学腐蚀又分为:a.气体腐蚀:金属在干燥空气中 (表面没有湿气冷凝) 或高温气体作用下的腐蚀。b.金属在非电解质溶液中的腐蚀金属在不导电的液体中发生的腐蚀。
1.1.2 电化学腐蚀
电化学腐蚀是指金属表面与电解质溶液发生电化学反应而引起的破坏, 其腐蚀的特点是在反应过程中有电流产生。电化学腐蚀服从电化学动力学的基本规律。
电化学腐蚀是最普通、最常见的腐蚀形式。例如金属在各种电解质溶液中的腐蚀, 以及化工、冶金生产中金属结构在绝大多数介质中的腐蚀均属于电化学腐蚀。
1.2 根据腐蚀的温度分类
金属在相同的环境介质条件下, 由于环境温度不同, 其腐蚀反应类型和腐蚀速度也大不相同, 通常高温环境能加速腐蚀的过程。根据腐蚀环境温度, 可把金属腐蚀分为两大类, 常温腐蚀与高温腐蚀。
1.2.1 常温腐蚀
常温腐蚀是指在常温条件下, 金属与环境介质发生化学或电化学反应引起的破坏。常温腐蚀到处可见, 金属在干燥的大气中腐蚀是一种化学反应, 金属在潮湿大气或常温下的酸、碱、盐等化工产品中的腐蚀, 则是一种电化学反应的破坏 (也可称为湿腐蚀) 。
1.2.2 高温腐蚀
高温腐蚀是指在高温条件下, 金属与环境介质发生化学或电化学反应引起的破坏。通常, 在腐蚀过程中把温度超过100℃的腐蚀规定为高温腐蚀范畴。如金属在高温下混合气体中的腐蚀 (也可称为干腐蚀) , 液态金属腐蚀, 熔盐腐蚀等都属于高温腐蚀。
1.3 根据腐蚀的破坏形式分类
金属腐蚀通常是从金属表面开始的, 然后逐渐往金属内部发展使金属的外形或内部结构遭到破坏。因此, 根据金属腐蚀破坏形态的基本特征, 可将金属腐蚀分为全面腐蚀、局部腐蚀和应力与环境介质共同作用下的腐蚀。
全面腐蚀是指腐蚀作用遍布整个金属表面上和连成一片的腐蚀破坏。根据金属表面各部分金属腐蚀速度是否相同, 全面腐蚀又可分为均匀腐蚀和不均匀腐蚀。局部腐蚀是指腐蚀作用仅局限在金属表面的某一区域, 而表面的其他部分几乎未被破坏。
从腐蚀形态的性质上看, 局部腐蚀比全面腐蚀有更大的危害性, 而且更难以预测。这是由于无法或难以估计其腐蚀速度, 常常引起设备、机器、工具等意外或过早的损坏, 甚至造成灾难性的事故。
2 预防腐蚀的一般方法及特点
根据压力容器不同的用途和所处的介质、温度和压力情况, 在压力容器的制作过程中, 选择不同的材料组成耐蚀合金, 或在金属中添加合金元素, 提高其耐蚀性, 可以防止或减缓金属的腐蚀。
2.1 涂层保护
从腐蚀角度保护金属材料最简单易行的方法是将材料与腐蚀环境隔离。例如有机涂料、无机物的搪瓷等涂覆金属表面以使材料与腐蚀环境隔绝。大致有三种主要的阻挡层或复合阻挡层:惰性的或基本上是惰性的, 缓蚀的, 以及牺牲性的。目前常用的涂层有氧化物涂层、铬酸盐涂层、无机涂层、有机涂层、金属镀层、复合涂层等。涂层防腐的优点是工艺简单, 适应性广, 费用低, 资源丰富, 操作方便, 金属消耗少, 适用于各种结构, 缺点是维护周期短, 维护劳动量大。
2.2 电化学保护
电化学保护防腐的优点是保护期适中, 设备少而保护面积大, 且效果很好, 缺点是水线部位效果差, 耗用一定电能 (金属) , 适于水下保护。
2.2.1 金属镀层
用电镀法在金属的表面涂一层别的金属或合金作为保护层。电镀时借助于电解作用, 在金属制件表面上沉积一薄层其他金属的方法。包括镀前处理 (除油、去锈) 、镀上金属层和镀后处理 (钝化、去氢) 等过程。电解时, 将金属制件作为阴极, 所镀金属作为阳极, 浸入含有镀层成分的电解液中, 并通入直流电, 经过一段时间即得沉积镀层。
电镀防腐的优点是保护周期长, 维护工作量小, 适用于面积不大及环境恶劣、维护困难的结构, 缺点是工艺复杂, 投资较大, 要有专用设备。
2.2.2 阳极保护
它是指用阳极极化的方法使金属钝化, 并用微弱电流维持钝化状态, 从而保护金属。具体实施时, 可把准备保护的金属器件作阳极, 以石墨为阴极, 通入大小一定的电流密度, 并使阳极电位维持在钝化区间, 这样金属器件就得到了保护。化学工业主要利用金属或各种合金制作反应器和油罐, 因此, 阳极保护法在化工生产中的应用十分广泛。
2.2.3 阴极保护
它是使金属体阴极极化以保护其在电解质中免遭腐蚀的方法。若阴极电势足够负, 金属就可以不氧化 (溶解) , 即达到完全的保护。阴极极化可用两种办法实现:a.外加电流法:在电解质中加入辅助电极, 连接外电源正极, 而将需要保护的金属基体连接外电源负极, 然后调节所施加的电流, 使金属达到保护所需的阴极电势。更多的是用大功率恒电势仪控制被保护金属的电势。b.牺牲阳极法:在金属基体上附加更活泼的金属, 在电解质中构成短路的原电池, 金属基体成为阴极, 而活泼金属则成为阳极, 并不断被氧化或溶解掉。
2.2.4 缓蚀剂保护
加入到一定介质中能明显抑制金属腐蚀的少量物质称为缓蚀剂。缓蚀剂的防蚀机理可分为促进钝化、形成沉淀膜、形成吸附膜等。钝化促进型的缓蚀剂有铬酸盐、亚硝酸盐, 由于它们有强的氧化能力, 促进钢铁材料钝化。形成沉淀膜的典型缓蚀剂有聚磷酸盐、聚硅酸盐、有机磷酸盐等, 它们与腐蚀生成物或环境中存在的Ca2+、Mg2+等离子形成沉淀膜, 从而抑制腐蚀。形成吸附膜的缓蚀剂多数是有机物, 物理吸附或化学吸附在金属表面形成单分子层或多分子层吸附膜, 将金属表面与腐蚀环境隔开。
缓蚀剂防腐的优点是可以有效的降低甚至消除腐蚀, 防止脆裂脆断事故的发生, 避免产品污染, 防止传热损失, 缺点是技术要求高且不成熟, 缺乏规范性和可比性。
2.3 管理维护
除了采用相关措施预防压力容器的腐蚀之外, 最根本的还应该注重压力容器的维护。化工企业要严格执行有关压力容器使用法规, 根据压力容器检修的有关规定, 做好定期检查、取样, 掌握压力容器在运行中缺陷的发展和腐蚀情况, 对发现的问题及时采取补救措施, 防止设备继续腐蚀, 延长使用寿命, 确保压力容器的安全运行与维护。
结束语
防腐蚀保护论文 篇6
在港口码头工程中, 钢管桩基础已被广泛使用, 其特点是单桩承载力高, 抗弯能力强, 施工速度快。但是, 海洋环境比陆地环境恶劣得多, 对钢结构的腐蚀也尤为严重。海洋大气中的盐雾、海水中的溶解氧、海洋生物, 海底土壤中的细菌等, 在钢管桩未进行有效保护状态下都可不同程度造成钢管桩的腐蚀, 平均腐蚀速度可达0.3 mm/年～0.4 mm/年, 局部腐蚀速度甚至可达1 mm/年, 在腐蚀最严重的部位易造成钢管桩局部穿孔, 甚至呈截断状态, 因此影响到码头的使用年限和安全。据资料报道, 20世纪60年代日本曾发生过多次钢管桩码头由于未采取有效保护, 以致造成局部严重腐蚀导致码头塌陷的事故。可见, 对钢管桩采取及时有效的防腐保护措施是非常必要的。
2 钢管桩防腐保护方法
钢管桩防腐保护方法主要分为两类:防腐涂层保护和阴极保护。
防腐涂层保护就是在被保护体表面喷涂一定厚度的防腐涂层, 使被保护体与外界腐蚀环境隔离, 从而达到防腐效果。其有如下优点:1) 涂层与基体结合牢固, 表面硬度高, 耐磨, 涂层寿命长, 长期经济效益好;2) 工艺灵活, 适用于重要的大型及难于维护的钢铁结构的长效防护, 且可现场施工;3) 涂层经封闭及涂装处理, 可大大延长涂层的使用寿命, 但是施工工艺要求严格, 表面处理必须达到Sa2.5级, 要求有专业熟练操作工人, 施工周期较长。
阴极保护又分为牺牲阳极和外加电流两种方法。
牺牲阳极的阴极保护是将被保护金属和一种可以提供阴极保护电流的金属或合金相连, 使阳极被腐蚀消耗, 被保护体极化以降低腐蚀速率, 从而使被保护金属得到保护。牺牲阳极的阴极保护具有保护效果稳定可靠, 系统安装简单, 一次安装可以达到长期保护的要求, 不需专人维护保养等优点, 但是用于高电阻率介质中 (如土壤、淡水) 时受到一定限制。
外加电流阴极保护法, 是通过外加电源来提供所需的保护电流, 将被保护的金属作阴极, 选用特定材料作为辅助阳极, 从而使被保护金属受到保护的方法。外加电流阴极保护具有不受介质电阻率影响的优点, 但系统安装调试复杂, 使用过程中容易产生和受到杂散电流的干扰, 并需要专业人员管理维护。
通常情况下, 防腐涂层保护和阴极保护联合使用, 一方面, 阴极保护可以有效防止防腐涂层破损处产生的孔蚀, 延长防腐涂料的寿命;另一方面, 防腐涂料可改善阴极保护电流的分布, 增大阴极保护的半径, 使阴极保护更为高效、经济。两种保护的联合使用弥补了使用一种保护的不足, 使被保护体得到充分的保护。
天津港20万t级原油码头工程码头部分桩基全部采用钢管桩, 该工程钢管桩处在潮位变动区、海水全浸区和淤泥区三个区域, 由于终年处于海水及相应大气环境中, 长期受到氯化物、硫化物、海洋微生物以及各种阴、阳离子等腐蚀, 不可避免要受一定程度腐蚀, 直接影响码头使用年限和安全。通过技术论证和经济比较, 参照国内外有关技术规范和大量成功的实际工程经验, 本码头钢管桩采用防腐涂层保护与外加电流阴极保护联合保护。
3 防腐涂层保护在天津港20万t级原油码头工程中的应用
3.1 钢管桩涂装长度及面积
码头钢管桩自钢桩顶部以下0.1 m～8 m范围的钢管桩水潮差区和部分海水全浸区采用涂层防腐保护。钢管桩涂装长度及面积详见表1。
3.2 技术要求
防腐涂料设计有效保护年限为20年, 届时, 涂层表观破损率不大于总涂装面积的5%, 经局部维修后, 达到涂料最终使用寿命50年的设计要求。
钢管桩表面处理采用喷砂除锈, 其等级要求为:清洁度Sa2.5级, 表面粗糙度Rz 40 μm～70 μm。
采用能与阴极保护配套, 具有较好耐碱性抗阴极剥离性能, 抗阴极剥离电位不小于-1.10 V的厚浆型环氧涂料, 本项目采用环氧改性玻璃鳞片涂料。
采用高压无气喷涂工艺施工, 涂装道数不少于2道, 涂装总厚度不少于600 μm。
环氧改性玻璃鳞片涂料, 其突出优点是渗透性强, 具有优异的封闭性能和附着力。
3.3 防腐涂料施工
裸露钢板 (材) 表面预处理采用喷砂方法。喷砂清理所用磨料必须清洁、干燥。应根据钢结构表面原始锈蚀程度、设计或涂装规格书所要求的喷射工艺、清洁度和表面粗糙度选择磨料的种类和粒度。在喷砂表面处理前, 所有油脂、水、灰和盐等用适当的方式去除。喷砂处理至Sa2.5级并达到Rz40 μm～70 μm表面粗糙度。钢管桩焊缝应光滑, 所有因焊接、切割、火工灼伤或机械损伤部位及锈蚀处, 应采用喷砂清洁处理至 Sa2.5级, 并达到一定表面粗糙度。
涂料施工环境要求较高。施工不应在雨天、雪天、大雾天、大风及寒冷天气进行。被涂装表面温度应不小于底材露点3 ℃。大气相对湿度大于85%时不应施工。除特别说明外, 待涂钢管桩表面温度应在5 ℃～45 ℃范围内, 如超出本范围, 应采用适当手段处理后方能施工。施工部位应保持良好, 且能安全出入通道、有良好照明和通风, 以便进行表面处理和涂装施工, 同时也便于质量检查。
涂料施工。采用高压无气喷涂方式, 并应采用正确枪距 (350 mm～400 mm) 与角度 (与被涂表面成直角) , 适当的喷嘴 (尺寸、幅度等) 。喷涂设备及压力应达到产品说明书要求, 以保证漆膜均匀, 平整, 光滑。涂装应严格按照JTJ 230-89海港工程钢结构防腐蚀技术规定及产品说明书要求施工。应特别注意油漆的涂覆间隔和干燥问题, 双组分油漆应注意甲、乙组分正确配比, 搅拌混合、熟化及有效使用期等。经表面处理后, 应于4 h内以正确方式将油漆涂覆于待涂表面。任何油漆漆膜的缺陷应及时修补。
3.4 防腐涂层施工的检验
防腐涂层的附着力必须满足产品说明书中的规定和设计要求。涂层附着力检查属于破坏性检查, 可用同条件下制作的板状试件进行试验。如在结构上直接进行附着力检测时, 应选择非重要部位, 测试后立即补涂。
检测方法:当漆膜厚度大于120 μm时, 在涂层上划两条夹角为60°的切割线, 切线应划透涂层至基底, 用胶布粘牢划口部位, 然后沿垂直方向快速撕起胶带, 涂层应无脱落;当涂层厚度不大于120 μm时, 可用划格法检查, 其试验方法及判定准则见GB 9286色漆和清漆划格试验。
检查数量:每10根桩抽测1根。
3.5 防腐效果
通过对码头钢管桩涂层防腐的检测, 达到了预期的防腐效果, 弥补了单一使用外加电流阴极保护的不足。
4 结语
天津港20万t级原油码头工程处于沿海地区, 水上和水下特别是海浪飞溅区, 极易对钢管桩严重腐蚀。本次应用重腐蚀涂料对钢管桩进行防腐蚀保护, 对码头钢管桩起到很好的保护作用, 为确保工程质量打下坚实的基础。钢管桩的涂层防腐保护方法在今后工程建设中也会得到更加广泛的应用。
摘要：通过对钢管桩防腐保护方法的概述, 介绍了防腐涂层保护在天津港20万t级原油码头工程中的应用, 指出该工程应用腐蚀涂料对钢管桩进行防腐保护, 对码头钢管桩起到很好的保护作用。
关键词：港口码头,钢管桩,防腐保护,应用
参考文献
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[4]GBJ 215-98, 港口工程荷载设计规范[S].
天然气输送管道的腐蚀与保护研究 篇7
1 天然气运输管道的腐蚀机理
腐蚀主要指的是金属材料与周围一些其他介质接触后发生了化学反应, 使得此金属材料变质或者被破坏。金属材料的腐蚀主要有三种:第一种为化学腐蚀, 通常指的是金属材料在与空气、土壤、水源等接触后发生化学反应。腐蚀过程中没有电能出现, 金属的表面开始不断减少流失, 但是通常比较均匀, 金属的管壁开始变得越来越薄。第二种为电化学腐蚀, 这一种腐蚀与电流流动存在密切关系。电化学腐蚀主要由三个部分组成:一是阴极, 二是阳极, 三是电解质溶液。在金属腐蚀的过程中, 在电解质溶液中, 金属失去电子变成离子, 然后全部溶解, 最后形成了阳极;而电极电位比较高的一些成分得到电子, 变成阴极。电化学腐蚀是一项危害性极大的腐蚀类型, 出现的频率也很高, 通常会比化学腐蚀发生的情况更多。第三种为生物化学腐蚀, 这种腐蚀主要是由一些细菌造成的, 细菌的排泄物对金属表面造成破坏。
2 影响天然气运输管道腐蚀的因素
(1) 外界因素天然气运输管道受到腐蚀与外界环境有着密切关系。比如空气、土壤、水源等等。首先来看空气, 天然气运输管道与外界空气发生化学反应后会被氧化, 管道受到腐蚀后开始逐渐变薄, 使得管道使用年限缩短。其次是土壤, 管道与一些酸碱性较强的土壤接触后也会发生化学反应从而受到腐蚀, 对管道结构产生不利影响。最后是水源, 天然气管道经常会穿山越岭, 经过河流、小溪等, 管道与酸性较强的水源接触后, 也容易导致腐蚀。
(2) 内在因素天然气运输管道在设计方面或者施工方面如果做得不到位, 也容易导致腐蚀。例如某些管道工程由于资金不足, 在设计、安装时就有可能“偷工减料”, 造成腐蚀现象的出现。
(3) 生产运行产生的因素天然气管道的生产运行中存在的问题也容易导致管道被腐蚀。因此, 要严密监测管道的日常运输工作, 加强防腐工作的力度, 通过各种监测数据对管道腐蚀状况有清晰的了解, 这样才能“对症下药”。
(4) 外界产生的因素我国经济建设如火如荼, 许多铁路、建筑等工程大力发展起来, 但是这些工程的建设极容易对天然气管道产生不利影响, 例如破坏管道、散落的电流影响管道强制电流等, 导致管道腐蚀。
3 天然气运输管道的防腐对策
天然气管道经常受到各种腐蚀因素的影响, 具有相当大的危险性, 为了进一步减小管道腐蚀危害, 我们必须加强对管道的防腐工作, 主要防腐措施可以从以下三方面入手。
(1) 隔绝阻断防护天然气管道容易被腐蚀的原因之一就是与容易产生化学反应的成分接触。因此, 我们可以将管道与容易产生化学反应的固体、气体、液体等进行隔绝, 这样可以有效减少腐蚀作用的发生。通常, 采用隔绝层是比较普遍的做法。从管道内部来说, 通常会在管道内壁涂抹一层隔绝材质, 最开始采用的是橡胶, 目前使用较多的是四氟或者高分子树脂, 这些材料可以使管道与其他成分隔离开, 避免发生化学反应。从管道外部来说, 可以涂抹油漆或者其他一些防腐材质, 使管道与外界环境中的空气、水源、土壤等隔离开。
(2) 电化学防护天然气管道自身材质具有一定的特殊性, 电化学防护就是针对它的特性而开展的保护措施。金属材质管道中, 被腐蚀的成分通常为阴极, 而阳极并不会受到影响。所以, 我们可以通过管道外部加大电流的方法使其减少腐蚀性。
(3) 金属材质防护加强天然气运输管道的防腐蚀性从根本上来说首先要提升管道本身的材质。一般来说, 天然气的管道铺设环境都非常复杂, 一般材料的强度、硬度都是难以达到标准的, 因此, 大部分的管道采用都是强硬的钢材质。随着科技水平的提升, 防腐技术也在不断提升, 我们可以在钢材质中添加另外一些成分, 例如镍合金等, 可以提升管道的防腐性, 并且延长管道使用寿命。
(4) 加强管道日常管理巡护管道单位要加强管道日常管理、巡护工作和监管力度, 及时对管道运输中出现的异常情况进行排查。并且与相关建设部门加强交流和沟通, 防止在交叉作业中对管道造成破坏。
4 结语
总而言之, 天然气是我国一项非常重要的能源, 天然气管道运输的安全性对人们的生活和生命安全有着重要影响, 应该受到高度重视。因此, 我们要不断加强管道的防腐保护措施, 保证管道运输的安全性。
参考文献
工业厂房钢结构构件的防腐保护 篇8
据不完全统计, 国内每年因腐蚀而造成的经济损失在400亿人民币以上, 每年9000万t钢产量中, 约30%被各种形式的腐蚀消耗掉, 可见钢结构的防腐工作是多么重要。钢材受大气中水、氧气和其他污染物的作用而被腐蚀。大气中的水分吸附在钢材表面形成水膜, 是造成腐蚀的决定因素。当大气相对湿度小于60%时, 腐蚀相当轻微;而大于60%～70%时, 钢材的腐蚀速度会突然升高。
1 钢的腐蚀
钢铁的腐蚀是自发的、不可避免的过程, 但却是可以控制的。处于稳定状态的铁矿石, 经过消耗能源冶炼成钢铁, 在腐蚀环境中。钢铁有着自然的向着低能位稳定态转化, 最终回到它的稳定态 (氧化铁和铁锈) 。铁矿石 (氧化矿) 一钢铁一 (腐蚀) 一铁锈 (氧化铁) , 这就是钢铁的腐蚀过程。如果对钢铁采取有效的防护措施, 就可以减缓钢铁的生锈腐蚀过程, 延长钢构件的使用寿命。
1.1 钢铁腐蚀的原电池
钢铁的腐蚀在绝大多数情况下是电化学腐蚀, 电化学腐蚀是钢铁和介质发生电化学反应而引起的腐蚀, 在腐蚀过程中有隔离的阳极区和阴极区, 电流可以通过金属在一定的距离内流动。在金属表面形成原电池是电化学腐蚀最主要的条件。当两种不同的金属放在电解质溶液中, 并以导线联结, 可以发现导线上有电流通过。这种装置称之为原电池。原电池流中所产生的电化学反应, 在阳极进行的是氧化反应, 在阴极进行还原反应。
1.2 钢铁腐蚀的微电池
钢铁在大气环境中, 表面吸附有氧气、水分等, 加上溶有其它腐蚀性介质, 就会形成电解溶液, 由于金属表面化学性的不均匀, 这样就连通了能够发生电化学腐蚀的微电池的两极。
钢铁在大气环境腐蚀中产生的微电池表面为:
Fe/O2 (阳极) H2O/C (阴极)
电极反应过程以方程式来表达。
阳极:铁原子失去电子, 被氧化为Fe+;
阴极:氧原子获得电子, 与水分子结合形成OH-
腐蚀电池的总反应为:
这里的Fe2O3·H2O及其脱水化合物Fe2O3就是人们常见的铁锈的主要成分。
1.3 大气腐蚀机理
钢结构的腐蚀环境主要为大气腐蚀, 大气腐蚀是金属处于表面水膜下的电化学腐蚀过程。这种水膜实质上是电解质水膜, 它是由于空气中相对湿度大于一定数值时, 空气中水气在金属表面吸附凝聚及溶有空气中的污染物而形成的, 电化学腐蚀的阴极是氧去极化作用过程, 阳极是金属腐蚀过程。
大气环境下的金属腐蚀, 由于表面水膜很薄氧气很容易达到阴级表面, 氧的平衡电位较低, 因此, 金属在大气中腐蚀的阳极为氧去极化作用。见金属在大气中的腐蚀表在大气中腐蚀的阳极过程随水膜变薄会受到较大阻碍, 此时阳极易钝化, 金属离子水化作用会受阻。可以看出, 大气腐蚀在潮湿环境中, 腐蚀速度主要由阴极过程控制;当金属表面水膜很薄或气候干燥时, 金属腐蚀速率变慢, 起腐蚀速度主要受阳极化过程控制。
1.4 大气腐蚀的破坏形式
大气腐蚀见表1所示, 其主要破坏形式可分为两大类, 即全部腐蚀和局部腐蚀。全部腐蚀又称为均匀腐蚀, 局部腐蚀则又可以分为点蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳等。
2 涂装前处理
涂层的长期性能在很大程度上受到与被涂材料之间附着力的影响。这不仅仅是因为涂层可能从表面上脱落或与表面分离, 还由于差的附着力将因水分或腐蚀产物的进入使涂层从损坏区域脱落。
一些涂料的附着力来源于底材料表面形成的化学结合。例如:在热浸镀锌时, 锌与钢形成铁锌合金。毫无疑问, 这就是有效的附着。但是, 大多数有机涂料是依靠极性粘附着在表面, 这需要通过机械粘附予以协助或加强。
当树脂分子在底材料上的作用, 像弱磁体南极和北极那样吸引底材的分子组时, 就会产生极性粘附。但一些有机涂料根本没有极性吸附, 例如, 一些乙烯涂料就能够从钢底材上剥去, 因此, 只能用作临时性防护涂层。但在所有情况下, 只有与钢底材具有分子极距离时, 吸引力才是有效的, 因此, 污膜、油膜、和水膜等能够显著地使所有的附着失效。
2.1 脱脂
在涂装前可用四种主要方法去除钢表面的油脂:液体溶剂清洗, 溶剂挥发清洗, 硷液清洗和洗涤剂清洗。在所有情况下, 建议在任何操作之前, 采用檫洗清除过多的油脂沉积物。
2.2 手工不动力工具清理
基本上任何手执工具均属此类, 包括刮刀、钢丝刷、铲锤、针束除锈机和研磨机。其中有些既可手工操作, 也可作为动力工具使用。
2.3 喷砂处理
这种表面处理方法是机械清除氧化皮和铁锈的重要手段之一, 即用磨料粒子, 连续地冲击表面。
2.4 火焰清理
火焰清理是一种常规的用氧乙炔焰或氧丙炔将钢材加热, 由于氧化皮与金属膨胀系数的差异可使轧制氧化皮脱落。
2.5 酸洗
把工件浸入稀硫酸溶液中清除其上的铁锈与氧化皮。
3 涂料和涂层
涂料是一种在钢铁保护中应用最普遍的材料。实际上“涂料”这一词汇涵盖了多种性能各异的材料。由于不受钢结构尺寸限制, 所以涂料使用较为容易。
涂料和涂层的差别非常明显, 前者是指液态材料, 而后者指钢结构表面保护膜。
4 不同条件下防护系统
当建筑物中主要钢结构的钢材自由暴露在外时, 尽管在选择涂层系统上并不存在根本性的问题, 但当在整个涂层系统中要将某种形式防火措施一并加以考虑时则会引起困难。防火是一个专业性问题, 因此在这里不进行讨论。但是防火防护是为了防火而不是防腐蚀时, 在建筑物内会产生问题。有些防火措施是完全将钢件密封, 这也可以作为防腐之用。但事实并不一定如此。在干燥、温暖的气候条件下腐蚀防护不必是高质量的。
但在潮湿环境中, 水分穿过途层, 渗透到钢的表面, 因此应当选择合适的防护涂层系统。在建筑物里面, 由环境决定防护系统, 并且可能必须要提高质量。例如:在电镀车间, 在一些含化学物的气氛中, 涂料不能提供充分的保护, 因此需要特种涂料, 如玻璃纤维增强塑料。但是在暖和、干燥的条件下, 普通的醇酸树脂涂层系统将提供足够的防护性能。
5 结束语
总之, 建筑结构遭受腐蚀的因素主要来自生产过程的腐蚀介质, 杜绝或减少腐蚀介质的泄漏, 对于建筑物和构筑物来说, 是最积极而有效的防护方法。同时要提高设备的密封和局部通风, 改善操作和管理水平。
参考文献
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[3]国家标准管理组.建筑防腐蚀材料设计与施工手册[M].化学工业出版社, 1996.
防腐蚀保护论文 篇9
城镇燃气管道敷设的方式主要有两种, 架空敷设和埋地敷设。埋地敷设的管道, 目前应用的主要有钢管和PE管道。埋地敷设的钢管, 遇到土壤中水分、空气、酸、碱和水溶性矿物质以及微生物, 会发生电化学反应, 最终造成管道腐蚀。
如何利用现有技术, 减少城镇燃气埋地钢管的金属腐蚀损耗, 维护燃气管网的运行安全, 是每个燃气公司都必须面对的问题之一。
目前, 城镇燃气埋地钢管防腐措施采用的是涂覆层并加阴极保护技术, 也称谓“双保护技术”。
2 埋地燃气钢管采用的涂覆层种类
在钢管表面涂覆防腐层, 是防止管道腐蚀的最为有效的方法。
现使用的涂腐层种类主要有以下几种:
(1) 石油沥青防腐层, 由底漆、石油沥青、中碱玻璃布、聚氯乙烯外包膜组成;
(2) 环氧煤沥青防腐层, 是以环氧树脂和煤沥青为主要成膜物, 添加各种防锈颜料、绝缘性填料等制成;
(3) 冷缠聚乙烯胶带防腐层, 是因可常温缠绕施工即冷缠而得名, 其采用聚乙烯压延膜与丁基橡胶胶层共挤压延热复合而成;
(4) 包覆聚乙烯防腐层, 是挤塑机将热融聚乙稀挤涂到钢管表面上, 形成一个塑料外壳, 以防止防腐;
(5) 溶结环氧粉末防腐层, 采用静电喷涂工艺涂敷环氧粉末涂料, 在管体表面发生固化反应, 形成一层致密的的防腐层。
(6) 3层P E防腐, 其是由环氧粉末防腐层、聚物粘胶层、聚乙稀防腐层组成, 其是目前城镇燃气公司使用最广泛的防腐层。
从理论上来讲, 如果涂层是完整的、不存在任何缺陷、那么埋地钢管就不存在任何腐蚀问题。
3 如何保护钢管涂覆层
实际上, 由于燃气钢管涂覆层在生产技术方面、成本投入方面、使用环境等各个方面存在各种各样的困难, 最终造成防腐层失效, 钢管受到腐蚀。
以燃气公司常用的3层PE防腐为例, 我们分析一下, 造成涂覆层失效的原因及相应的解决措施:
涂覆层本身的施工质量问题, 造成这个问题主要是燃气公司委托的供
应商在施工过程中的疏忽造成, 比如钢管的除锈环节存在问题。为避免涂覆层在施工涂覆期间出现质量问题, 应对涂覆的各个环节操作严格把控, 考虑该类型施工一般是燃气公司委托给供应商在其车间操作, 建议燃气公司选派专业技术人员入场监督整个涂覆环节。
管道在施工过程中或运输过程中, 没有保护好, 造成管道防腐层损伤;
为杜绝管道防腐层损伤, 管道在施工过程、运输过程中, 所使用的吊带、木垫支撑, 均需经现场的业主人员或监理人员确定。
管道安装后, 其他管道施工二次开挖, 造成管道防腐层损伤;
该类型的破毁比较隐蔽, 特别是管道安装完成后, 在没有移交业主之前, 施工单位及监理单位很容易忽视该类型的工程, 解决该类型的破毁, 需要施工单位在工程没有移交业主之前, 安排专业的人员负责管道的巡查。
土壤类型及地质条件复杂。
土壤腐蚀原因很多, 主要有导电性、氧、含水量、酸碱度、细菌、孔隙度及
溶解盐类等。依据埋设在地下土壤中的金属环境及腐蚀特点, 对金属管道防护应达到, 耐化学腐蚀和电化学腐蚀, 耐细菌腐蚀, 同时具有良好的绝缘性和致密性。
4 阴极保护
不存在完美无缺的涂覆层, 涂覆层承担了绝大部分的防腐任务, 当涂覆层出现缺陷或破损时, 阴极保护可有效的保护涂覆层漏点造成防腐。
4.1 阴极保护的定义
阴极保护是通过降低腐蚀电位, 使管道腐蚀速率显著减小而实现电化学保护的一种方法。
城镇燃气埋地钢管采用的阴极保护的方法分两种:
牺牲阳极法和强制电流法。
(1) 牺牲阳极法是利用电位低的金属或合金如镁合金、锌合金、铝合金等作为阳极, 通过土壤、海水等介质与被保护金属之间相连形成电池效应, 在阳极不断地被消耗的同时有效保护阴极即被保护结构。
(2) 强制电流法又称为外加电流法, 它是将阴极电流加到被保护金属结构上, 将阳极电流加到高硅铸铁或废钢等辅助阳极上, 以形成电池效应。以同样的原理使金属结构得到保护。
4.2 阴极保护法的选择
在两种阴极保护方法中, 强制电流阴极保护的优点是具有输出电流大、可调、不受土壤电阻率限制、保护半径较大, 系统运行寿命长、保护效果好, 保护系统输出电流的变化可反映出管道涂层的性能改变等特点。其缺点就是需要设专人进行维护管理, 由于要求有外部电源长期供电, 因此容易产生屏蔽和干扰, 特别是地下金属构筑物较复杂的地方尤其明显。该方法主要适用于郊区等地下管网单一地区的燃气主管道。
5 牺牲阳极阴极保护法施工埋设的注意事项
为了充分发挥牺牲阳极法阴极保护的作用, 提高保护的有效性, 必须正确把握牺牲阳极法阴极保护在施工以及使用管理中各个环节的控制措施。
(1) 采用牺牲阳极阴极保护时, 要根据当时的土壤电阻率计算阳极的输出电流, 并根据阳极的电流密度核算阳极的电容量, 并以此计算阳极使用寿命。牺牲阳极系统投产后, 要实际测量阳极的输出电流, 核算电容量, 计算阳极使用寿命。
(2) 牺牲阳极阴极保护施工时, 要严格控制钢管表面与牺牲阳极连接导线的连接方式。在施工中, 有个别安装单位不是通过铜鼻子、加强板与钢管连接, 而是直接把导线焊在钢管上, 这不仅降低了连接的可靠性, 还大大增加了阴极电流的流动阻力, 对钢管的防腐极其不利。
(3) 牺牲阳极阴极保护系统应设置足够的测试装置, 且应与阴极保护系统同步安装。测试装置应沿管道走向进行设置, 可设置在地下和地上, 市区可采用地下测试井方式。相邻测试装置间隔可根据现场情况适当调整, 同时对于杂散电流干扰影响区域内可适当加密。
6 结论
随着城镇燃气市场的快速发展, 城镇燃气埋地钢管敷设的数量与日俱增, 加强埋地钢管的防腐保护措施, 就可以延长钢管的使用寿命, 这对每个燃气公司都有非常重大的意义。目前, 采用“双保护技术”, 如3层PE防腐加牺牲阳极阴极保护的联合措施, 已被很多公司证明为有效的腐蚀控制技术。但在实际操作中, 由于客观环境的多变性及特殊性, 在一些条件下, 阴极保护可能无效或部分无效。这就要求我们在实际操作中, 一定要综合考虑各种可能出现的状况, 选取有效的阴极保护措施, 同时, 在施工中严格实施各项控制措施, 提高涂覆层和阴极保护的施工质量, 这样才能更好、更有效地控制腐蚀。
摘要：首先介绍了城镇燃气埋地钢管目前采用的防腐措施, 随后对常用的涂覆层种类及阴极保护的种类进行了分析归纳;并对3层PE防腐及牺牲阳极阴极保护法的施工注意事项进行了论述, 对“双保护技术”在城镇燃气管道防腐中的应用推广有很好的指导意义。
关键词：城镇燃气,防腐层,阴极保护,埋地钢管
参考文献
[1]杨萍, 苏昔果, 孟田军.城镇燃气埋地钢质管道阴极保护的设计[J].煤气与热力, 2007, 1:10-12[1]杨萍, 苏昔果, 孟田军.城镇燃气埋地钢质管道阴极保护的设计[J].煤气与热力, 2007, 1:10-12
[2]张峰.阴极保护技术在城镇燃气管网中的应用[J].江西建材, 2009, 1:24-26[2]张峰.阴极保护技术在城镇燃气管网中的应用[J].江西建材, 2009, 1:24-26