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埋地鋼質(zhì)管道的腐蝕類型及防護(hù)

文檔作者：陳紅昌文檔來(lái)源：渤海石油裝備制造有限公司第一機(jī)械廠防腐公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年04月29日
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第5期 一61．
埋地鋼質(zhì)管道的腐蝕類型及防護(hù)
陳紅昌
(渤海石油裝備制造有限公司第一機(jī)械廠防腐公司， 河北青縣062658)
[摘 要]本文對(duì)埋地鋼管的腐蝕類型和成因進(jìn)行了深入分析，對(duì)各種埋地鋼管防腐蝕工藝的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，最后對(duì)目前
技術(shù)已經(jīng)成熟，但尚未大期族攤廣的新型防腐蝕技術(shù)做了概述。
[關(guān)鍵詞]鋼質(zhì)管道；腐蝕類型；防護(hù)
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展， 以
管道為載體的輸送方式， 逐漸成為能源輸送的主
要方法。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 中國(guó)的油氣輸送管道累計(jì)長(zhǎng)度
已突破50000km。管道均采用鋼材制造，管道埋地
以后的腐蝕情況自然成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，對(duì)管
道腐蝕類型和成因的研究成為防腐蝕工作者的科
研方向。
1腐蝕類型
1．1腐蝕定義
關(guān)于腐蝕的定義， 長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有統(tǒng)一的描
述。多數(shù)人認(rèn)同下面的定義： “材料在環(huán)境作用
下引起的破壞或變質(zhì)稱為腐蝕” 。2005年出版的
《尤利格腐蝕手冊(cè)》中將腐蝕定義為材料受環(huán)境
的作用而發(fā)生的降解。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)將
腐蝕定義為“金屬與環(huán)境間的物理一化學(xué)的相互
作用，造成金屬性能的改變，導(dǎo)致金屬、環(huán)境或
由其構(gòu)成的一部分技術(shù)體系功能的損壞”。
1．2埋地鋼質(zhì)管道的腐蝕類型
腐蝕從破壞形式上分為全面腐蝕和局部腐
蝕。全面腐蝕是指材料各處發(fā)生均勻的腐蝕， 即
腐蝕速率相同， 也叫整體腐蝕，在非人為情況下
全面腐蝕幾乎是不可能發(fā)生的。而埋地鋼質(zhì)管道
的腐蝕多以局部腐蝕中的點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕、電
化學(xué)腐蝕和應(yīng)力腐蝕為主。
1．2．1點(diǎn)腐蝕
埋地鋼質(zhì)管道的點(diǎn)腐蝕通常發(fā)生在管道的
內(nèi)表面極其細(xì)小的局部，這種腐蝕通常不易被發(fā)
現(xiàn)， 一旦發(fā)生后會(huì)造成鋼材表面形成凹坑，嚴(yán)重
時(shí)造成管線穿孔。發(fā)生點(diǎn)腐蝕主要有兩方面原
因：一是鋼管本身存在的凹坑、砂眼以及在鋼管
成型過(guò)程中焊縫處的焊接缺陷未被發(fā)現(xiàn)，腐蝕介
質(zhì)在缺陷處不斷累積造成的；二是含CO：的天然氣
在集輸過(guò)程中與鋼材發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生產(chǎn)FeCO，，
導(dǎo)致鋼管發(fā)生局部點(diǎn)蝕、輪癬狀腐蝕和臺(tái)面狀坑
蝕。研究表明臺(tái)面狀的腐蝕速率可達(dá)3~7mm／a，
無(wú)氧時(shí)，腐蝕速率甚至高達(dá)20 mm／a。實(shí)踐證明輸
送介質(zhì)的壓力、溫度、氣體流速對(duì)腐蝕速率有重
要作用。
目前國(guó)內(nèi)重要的油氣輸送管線如西氣東輸一
線、二線、陜京三線等均采用了管道內(nèi)壁減阻技
術(shù)，不僅有效地降低了天然氣在輸送過(guò)程中與管
道內(nèi)壁產(chǎn)生的摩擦力， 同時(shí)對(duì)管道內(nèi)壁也起到了
一定的防腐蝕作用。降低了點(diǎn)蝕發(fā)生的幾率。但
是管道內(nèi)壁涂層質(zhì)量受溫度影響較大，作者單位
曾做過(guò)實(shí)驗(yàn)，將噴涂合格的內(nèi)涂層鋼管放入溫度
為65℃ 的固化爐內(nèi)lh，然后將其在環(huán)境溫度為．1℃
至一10℃ 的室外環(huán)境中置放48h，再進(jìn)行鋼管外防腐
作業(yè)，發(fā)現(xiàn)通過(guò)200~C的中頻加熱后， 內(nèi)壁減阻涂
層出現(xiàn)起泡現(xiàn)象，通過(guò)高壓氣體的不斷沖刷最終
氣泡破裂，一段時(shí)間后在破裂處發(fā)生了點(diǎn)腐蝕現(xiàn)
象。
1．2．2縫隙腐蝕
縫隙主要是由于同種金屬或異種金屬相接觸而
產(chǎn)生的。縫隙腐蝕通常發(fā)生在縫隙處或鄰近縫隙的
區(qū)域，主要因縫隙處氧氣的缺乏、縫隙中酸度變化
以及土壤中的腐蝕介質(zhì)如Cl一、OH一、H 等通過(guò)
滲透作用在縫隙處累積造成的。目前幾乎全部輸
送管線都是由長(zhǎng)度不等的鋼管焊接而成的，在鋼
管對(duì)接時(shí)由于施工環(huán)境、操作水平等不可避免會(huì)
產(chǎn)生焊縫氣孔，形成縫隙。研究表明縫隙處的腐
蝕速率遠(yuǎn)大于金屬表面的其它區(qū)域。埋地3LPE鋼
管產(chǎn)生縫隙腐蝕的另一個(gè)原因是由于防腐層的厚
度，防腐層太薄不能起到隔離腐蝕介質(zhì)的作用，
然而過(guò)厚的防腐層在成型過(guò)程中由于防腐層和鋼
作者簡(jiǎn)介：陳紅昌(1 983一)，男，山西大同人，現(xiàn)在渤海石
油裝備制造有限公司第一機(jī)械廠防腐公司工作。
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一
62一 ■ 腐蝕防腐 2石0油]1與年化第工14設(shè)卷備
材的熱膨脹系數(shù)不同，在水冷卻時(shí)， 外層表面先
于里層冷卻很容易造成防腐層裂紋，與管體黏結(jié)
失效產(chǎn)生空隙，進(jìn)而導(dǎo)致縫隙腐蝕的發(fā)生。
1．2．3電化學(xué)腐蝕
電化學(xué)腐蝕是埋地鋼質(zhì)管道最常見(jiàn)的腐蝕類
型。管道在外部介質(zhì)(土壤)中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，
造成鋼材損耗導(dǎo)致管道失效。土壤作為腐蝕環(huán)境
與其他腐蝕介質(zhì)相比更為復(fù)雜，土壤中含水量的
多少對(duì)腐蝕速率起著決定性作用。埋地鋼質(zhì)鋼管
在濕潤(rùn)的粘土中要比在干燥的沙土中更容易腐
蝕。實(shí)際上電化學(xué)反應(yīng)是一個(gè)析氫過(guò)程，所產(chǎn)生
的原子態(tài)氫擴(kuò)散到金屬內(nèi)部會(huì)對(duì)管道造成更加嚴(yán)
重的破壞，首先原子態(tài)氫擴(kuò)散到金屬內(nèi)部，會(huì)在
金屬內(nèi)部的微孔中形成分子態(tài)氫， 由于氫分子不
能擴(kuò)散，就會(huì)在微孔中累積形成巨大的內(nèi)壓， 造
成氫鼓泡甚至破裂，導(dǎo)致管道穿孔。其次如果原
子態(tài)氫進(jìn)入金屬內(nèi)部， 會(huì)使金屬晶格產(chǎn)生高度變
形，降低金屬的韌性和延展性使管道脆化。原子
態(tài)氫進(jìn)入金屬內(nèi)部后還可能與金屬中的組分或元
素反應(yīng)，使金屬的韌性和強(qiáng)度降低，大大縮短管
道的使用壽命。應(yīng)特別指出，面積的影響在電化
學(xué)腐蝕中極為重要， 大陰極和小陽(yáng)極是最不利的
面積比例。在管道鋪設(shè)過(guò)程中一定要注意對(duì)防腐
層的保護(hù)，避免因磕碰導(dǎo)致鋼材直接與土壤接觸
而使管道加速腐蝕。目前為了降低電化學(xué)腐蝕給
埋地管道帶來(lái)的危害， 國(guó)內(nèi)外普遍采用陰極保護(hù)
技術(shù)，實(shí)踐證明陰極保護(hù)技術(shù)在防止管道腐蝕方
面發(fā)揮了重要作用。
I．2．4應(yīng)力腐蝕
埋地管道的應(yīng)力腐蝕主要有兩個(gè)原因：一是
鋼管在加工制造時(shí)的形變可能產(chǎn)生殘余應(yīng)力， 二
是當(dāng)鋼管加溫后冷卻時(shí)由于降溫的不均勻同樣也
會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。當(dāng)殘余應(yīng)力等于屈服應(yīng)力時(shí)，
會(huì)導(dǎo)致鋼管的應(yīng)力腐蝕。每種合金體系都有其特
定的應(yīng)力腐蝕破壞條件，如冷作黃銅在氨中的破
裂，鋼在堿性溶液中產(chǎn)生的堿脆破裂就是應(yīng)力腐
蝕的實(shí)例。
2管道防護(hù)
2．1各種防腐工藝的比較
為防止腐蝕對(duì)管道造成的危害，各國(guó)都在研
究腐蝕的機(jī)理，創(chuàng)造發(fā)明了多種行之有效的防腐
蝕工藝。現(xiàn)將曾大規(guī)模使用及目前還在廣泛應(yīng)用
的防腐技術(shù)列表如下：
表1 各種防腐工藝及比較
名稱 發(fā)明時(shí)間 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)
1．有很強(qiáng)的抵御細(xì)菌和堿類及其它化學(xué)物
煤焦油磁漆 1800年 質(zhì)侵蝕的能力。 材料本身有毒
2 ， 對(duì)人體有害，污染環(huán)境。
． 具有低吸水性、優(yōu)異的電絕緣性和抗植
物根系穿透性等優(yōu)點(diǎn)。
石油瀝青 20世紀(jì)4O 材料來(lái)源廣泛 、成本低，對(duì)鋼管表面處理 1．吸水性和抗植物根系穿透性能差。
一70年代 要求不高
， 施工簡(jiǎn)單。 2．耐熱性差，抗土壤應(yīng)力低。
1．耐熱性差， 在溫度較高的管道上使用
PE膠帶 2O世紀(jì)40 施工現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有要求，對(duì)鋼管表面處理要求 時(shí)，粘接力隨管道溫度的升高而降低。
— 70年代 較低
。 2．抗土壤應(yīng)力差，對(duì)陰極保護(hù)電流有屏蔽
作用。
力學(xué)性能好、電絕緣性能好、抗沖擊強(qiáng)度 1．黏著力和耐溫性能不好。
擠塑聚乙烯 2O世紀(jì)50年代 高 2．屏蔽陰極保護(hù)電流，容易引起輸氣管道
。 的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。
1．優(yōu)越的黏結(jié)力、高絕緣性、抗土壤應(yīng)
FBE 1961伍 力、抗老化、抗陰極剝離、耐溫、耐熱、 1．抗機(jī)械沖擊性能較差，吸水率偏高。
耐細(xì)菌。 2．對(duì)鋼管鋪設(shè)施工要求較高。
2．陰極保護(hù)電流密度小(只需1—5 u A／m2)
高黏結(jié)性、抗氧化性、抗化學(xué)腐蝕劑，耐 1．對(duì)陰極保護(hù)電流有屏蔽作用。
3LPE 2O世紀(jì)8O年代 陰極剝離性，抗潮氣、抗機(jī)械損傷和高電 2．對(duì)于螺旋焊管， 由于壓輥不能充分將焊
絕緣性 縫處 的空氣 碾壓 出去 ， 因此無(wú)法 消除 焊縫
。 處覆蓋層的空隙，造成“隆起效應(yīng)”。
2．2新型防腐技術(shù)
管道防腐技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在出現(xiàn)了兩個(gè)不同
的方向：一是以北美為代表的“抗氧性、高黏
結(jié)力” 思路， 并研發(fā)出雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末系統(tǒng)

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