重庆科技学院本科生毕业设计 3 埋地管线常用防腐措施
种材料的生产也得到了改进，大大降低了材料的生产成本，如今，这种防腐层材料得到了普遍的使用，据统计，他是迄今用量最大的管道防腐层，同时，随着产品生产的产业化和敷设工艺的进一步完善，这种防腐层的使用也日趋增长。随着管道外防腐层研究和敷设工艺的不断完善，现阶段国内主要的燃气管段选用的防腐材料通常为3层聚乙烯复合结构和熔结环氧粉末涂层[7]
3.1.2 防腐层材料的对比及选择
管道的外防腐层已经是管道防腐不可缺少的一部分，根据管道的腐蚀环境选择一种性能优异，又便于施工的管道防腐层对于管道防腐尤为重要。通过施工技术人员长期对各种防腐层性能的现场施工和对比，并对使用过的管道防腐层进行长期的检测研究，得到以下结论。
表3.1防腐层性能对比
石油沥青防腐层 差 差 差 差 差 难 劣 短 中 聚乙烯胶带 优 优 差 中 优 易 优 中 中 聚乙烯夹克层 优 优 优 良 优 难 优 久 高 熔结环氧粉末层 优 优 优 优 优 难 优 久 高 煤焦油瓷漆层 优 优 中 优 优 难 劣 久 中 环氧煤沥青层 中 优 中 良 优 中 良 中 中 电绝缘性能 化学稳定性 机械性能 抗阴极剥离 抗微生物侵蚀 施工及修补 对生态环境 寿命 经济成本
1）冷缠带累防腐层材料施工比较简单，施工质量好，同时对周围环境的影响小，长期使用后材料与管道的粘接力较好，长期一来，这种材料多用于埋地管道外防腐层的补口补伤及检修。对比来看纤维聚乙烯冷缠带的粘接力和抗剥离能力都要强于复合型聚乙烯冷缠带。
2）石油沥青防腐层材料：这种材料在我国的使用时间比较长，在施工工艺上技术也比较成熟，并且生产材料来源也比较广泛，同时期各项指标都能达到预期的效果，但是其在施工工程中需要现场进行熬制进行管道热敷设，增加了劳动强度的同时这种材料对环境也有一定的污染作用，所以应该限制它的使用，建议逐渐采用其他防腐层进行替代。
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3）矿物质冷缠带：这种材料具有良好的防水性和密封性，并且有一定的防腐能力，但是这种材料质地比较软，而且不容易固化，敷设在管道表面，很容易受到挤压而产生破坏，比较适用于地上管道的防腐。
4）环氧类涂料：这种防腐材料是目前使用比较广泛的防腐材料，其防腐能力也得到了防腐界的认可。但是对于管道防腐层的维修来说，由于现场施工条件差，管道表面除锈很难达到标准，在防腐层的涂覆过程中施工质量也难以保证，所以在以后的研究过程中改进现场的施工条件，让其施工质量得到保证，可以是这种材料具有更多价值。
5）煤焦油类涂料：这种防腐材料冲长期的使用结果来看，涂层的性能达不到管道的指标。对敷设了这种材料的管道进行开挖来看，涂层几乎没有粘接力，涂层几乎可以不费任何力就能从管道上剥离，而且剥离后管道表面会有明显的锈迹，所以不建议其作为管道防腐层的维修。
3.1.3存在问题
① 防腐层局部剥离的原因 1）防腐层老化
埋地管线在使用一定的时间后，防腐层会慢慢老化，老化回事防腐层的许多性能降低，如与管道的连接能力，防腐层韧性、点绝缘性都会下降。造成防腐层老化的原因有很多，其中主要还是因为防腐层与外界因素发生了化学反应，埋地管线所处的环境比较潮湿，同时还有大量微生物，在这些影响因素的作用下，防腐层内部发生大分子水解反应，高分子材料产生分解反应，改变了防腐层原有结构，同时在一些管道出站口，热泵工作产生的加热效果也会加快防腐层的老化。 2）阴极剥离
管道在采用电化学保护措施保护管道的时候，由于设计计算得不合理，保护电流高于管道要求的电流，形成过保护，过保护会使管道表面发生析氢反应，氢气在金属管道与防腐层之间，当氢气越积越多，对防腐层产生压迫，最后导致防腐层剥离。其实在正常的阴极保护电位下管道表面也会有氢气析出，管道表面的析氢量会随着管道周围环境的温度、湿度、pH值、保护电位的已经覆盖层的种类而不同。通常情况下，一条处于中性介质环境下的管线防腐层，在其存在缺陷处会有一定量的氢气析出，在防腐层完好的地方通常不会有氢气析出。在长期这种反应的情况下，防腐层会产生剥离。防腐层剥离现象在整个管道上都有可能发生。 3）防腐层施工质量及性能你达标
管道在进行防腐层涂敷和管道下管施工过程中，对防腐层的性能起着一定的作用，涂敷管道表面防腐层，必须严格按照相关标准和规范涂敷，使涂敷的管材保护层达到相应的等级，如果没有达到要求，很容易产生阴极剥离。目前防腐层在管材出厂时都符合相关标准要求，很多情况是因为施工时对管道防腐层产生了破坏，而补口补伤有为能达
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到要求，致使管道发生腐蚀穿孔，造成损失。
② 防腐层局部剥离的危害 1）对阴极保护电流的屏蔽作用
管道防腐层和金属管道剥离后，由于中间产生了孔隙，使阴极保护电流不能很好的达到管道表面，流入管道表面的电流减少，即阴极保护电流受到屏蔽。这种现象的发生使管道保护不完全，加上管道所处环境中水和其他腐蚀性介质的渗入，对管道造成腐蚀。即使在干旱的季节，没有水分渗入到剥离的保护层之中，但是由于土壤干燥，使土壤的电阻率增加，这也对阴极保护电流具有一定的屏蔽作用，是管体的干旱部分腐蚀加重。同时发生电化学腐蚀会产生大量的腐蚀产物，腐蚀产物的堆积，压迫管道防腐层，管道形成更大区域的腐蚀破坏。 2）管道的应力腐蚀
应力腐蚀也是埋地钢制管道失效的原因，而且他已经成为影响高压管线安全运行的因素之一。应力腐蚀破坏是外加应力和介质腐蚀联合作用的结果。一些管道虽然得到了阴极保护，但是，一些部位由于应力腐蚀开裂是管道失效的主要原因。应力腐蚀的危害性极大，通常一些管道在低于其管材屈服极限的情况下由于应力和腐蚀的同时作用，在一些管道薄弱处，管道会发生突然的断裂造成样子的事故。应力腐蚀按管道所处环境的pH值来划分，可分为高pH应力腐蚀和近中性应力腐蚀。
3.1.4预防措施及建议
1）选取合适的防腐层，除了现在已知的防腐层材料外，现在相关企业正在研究一种新型防腐层材料。这种新型防腐层材料具有良好的抗腐蚀性能、良好的力学性能，同时抗拉、抗压，即使是在加热收缩的情况下，其也能恢复至收缩前的尺寸大小。用这种新型材料作为管道表面覆盖层，其特殊的性能能紧贴管道表面防止腐蚀性介质的侵入，大大提高了管道的防腐能力。
2）在对管道进行防腐层涂敷的过程、管道的运输、管道现场敷设已经管道后期的防腐层的补口补伤都应按照相关标准要个把关。
3）管道施工完成后，在对管道管线进行定期检查的过程中，如果发现管道腐蚀破坏，因及时采取措施。同时对容易造成腐蚀问题的管段要重点监测，定期对管段做阴极剥离试验，做好定期监测记录。
3.2 电化学保护
从下图的电位-pH图(图3.1)中可以看出，当铁处于中性环境中介pH为7时，铁处于活化腐蚀状态，当铁的电位上升，铁进入钝化区，铁进行阳极保护，当铁的电位下降，铁进入免蚀区，铁受到阴极保护，这种事铁电位上升或下降来的金属得到保护的方法称
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为电化学保护
图3.1 Fe-H2O系的电位-pH图
电化学保护分为阳极保护和阴极保护。
3.2.1 阳极保护
阳极保护是使用外加电源或使用氧化剂使被保护金属处于钝化区，到达保护金属的目的。现埋地管道上基本不采用这种方法进行金属防腐。
3.2.2 阴极保护
相关文献得出结论连续的1A的直流电1年可损失10千克的钢材。埋地管材的表面覆盖层可以有效的减少流进管道金属的腐蚀电流。防腐层的主要作用是将金属管道和外界环境隔离开来，但是防腐层总是有缺陷的，或者施工过程中也会对防腐层产生不同程度的破坏，这些防腐层缺陷特别是防腐层上的细微缺陷是导致管道快速腐蚀的根源。因此，对管道实施阴极保护尤为重要。过去埋地管线的防腐都是都是单一的通过防腐层防腐或者阴极保护，这样的效果很不好，经过长期的实地检查，对埋地管线的防腐只要外防腐层和阴极保护同时进行时，管道的防腐效率才是最好的，其中阴极保护占了主要地位，有效的管道外阴极保护在管道的有效使用期内可以节省很多费用。
从电化学腐蚀的原理我们可以知道，要使金属不受腐蚀破坏，就要让被保护金属成为电化学反应过程当中的阴极，使用辅助金属材料作为系统的阳极，达到保护金属的目的，这种方法就称为阴极保护法。阴极保护法是保护地下埋地管线免于发生腐蚀的重要方法，在金属管道表面通过合理的电流大小，是管道阴极极化，使之称为电化学反应过程中的阴极，从而防止管道腐蚀。牺牲阳极的阴极保护是将被保护金属与电位更低的阳极材料相连接，使之成为一个完整的电流回路，是被保护金属产生阴极极化，通过阳极向外发射电子来起到保护阴极的目的。而外加电流的阴极保护是通过被保护金属与外加电源的正极连接，电源的负极与辅助阳极相连接，构成一个完整的电流回路，是金属产
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