管道腐蝕與防護(hù)方法

一、堿線腐蝕與防護(hù)

1.概況

大慶石化總廠煉油廠輸轉(zhuǎn)車間81單元堿管道用于向生產(chǎn)裝置提供

濃度30%?40%的堿液，管道材質(zhì)為碳鋼，聯(lián)結(jié)采納焊接方式，工作壓

力為0.6~0.7Mpa,工作方式為間歇式。冬季操作時需用0.3Mpa壓力

的蒸氣伴熱，由于堿液溫度高，造成管道焊口開裂，堿液常常泄漏，生

產(chǎn)很被動。同時泄漏出的堿液腐蝕其它管道，每年修理費用很大，這種

現(xiàn)象94年前始終沒有得到解決。

2.腐蝕原因分析

一般碳鋼在堿液中會形成一層以Fe3O4或Fe2O3為主要成分

的外表膜，同時由于晶界上有碳化物和氮化物析出，使晶界上的外表膜

不穩(wěn)定，易溶解。在外應(yīng)力的作用下產(chǎn)生了晶界裂紋，使新暴露出來的

鐵產(chǎn)生FeO2一的選擇性溶解，形成應(yīng)力腐蝕。

碳鋼在NaOH溶液濃度5%以上的全部濃度范圍都可能產(chǎn)生堿脆,

而以30%左右的濃度最危險，發(fā)生堿脆的最低溫度為50C,在沸點附

近的高溫區(qū)最易發(fā)生。見圖一。

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管道運用過程中，夏季或管道不加熱時，濃度在3()?40%的堿液

不發(fā)生堿脆；而在冬季，管道加熱時，溫度超過50℃,堿濃度仍為3()?

40%時則發(fā)生堿脆，由于實際堿管道在加熱的情況下往往都高于50℃o

另外，堿性溶液只有在非常富集的情況下，才會通過如下反應(yīng)溶解

鐵：

3Fe+7NaOH->Na3FeO3-2Na2FeO2+7H

Na3FeO3-2Na2-2Na2FeO2+4H2O->7NaOH+Fe3O4+H

7H+H―4H2

3Fe+4H20―Fe3O4+4H2

該管道每1()日左右送一次堿，簡單在焊口處沉積堿液。管道一般

為單面焊，內(nèi)壁常有未焊透處，存有間隙。隨時間延長，堿液濃縮，造

成堿液在焊口處富集，使焊口處首先腐蝕，而且使焊道不存在金屬鈍化

膜，常露出新奇的金屬外表。依據(jù)電化學(xué)腐蝕原理，該處的金屬外表常

處于陽極處，處于腐蝕狀態(tài)。

原管道的接頭為焊接，焊口附近的金相組織比基體的金相組織晶

粒大，加之焊接組織不勻稱性及焊接后存在較多的缺陷，這樣焊道與基

體金屬的外表機(jī)械性能及化學(xué)成分存在較大的差異。

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該管道在5（）℃以上的情況下運用和停用交替進(jìn)行時，由于堿液的

富集及較高溫度的雙重作用，很快發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂，使管道泄漏在冬

季頻繁發(fā)生。

3.材料選擇依據(jù)

通過對幾種防腐方法比擬，認(rèn)為“天津高校國家教委外形記憶材料

工程研討中心”提供的“Fe基外形記憶合金管接頭”效果最正確。由于外

形記憶合金的效應(yīng)是指材料經(jīng)變形后（通常在Ms溫度以下或Ms附

近），當(dāng)加熱到超過肯定溫度時能恢復(fù)原來的外形。這種具有外形記憶

效應(yīng)的材料稱為記憶材料。

利用鐵基外形記憶合金聯(lián)結(jié)管道的原理如圖2所示。在室溫下，

使管接頭擴(kuò)孔形變，形變后管接頭內(nèi)徑大于被聯(lián)結(jié)管子的外徑，因此可

使被聯(lián)結(jié)管較簡單插入到管接頭中間，然后加熱管接頭到肯定溫度（Af

以上），管接頭欲恢復(fù)其原來小口徑外形收縮而抱緊管子。到達(dá)聯(lián)結(jié)管

子的目的。

采納鐵基外形記憶合金管接頭聯(lián)結(jié)管道，可以防止管道聯(lián)結(jié)因焊

接而引起的金相組織改變和管道焊口的應(yīng)力腐蝕開裂。

4.應(yīng)用效果

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該管道于20XX年7月投入運用，到20XX年1()月為止，年多沒

有發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，說明采納該種方法完全可以解決管道應(yīng)力腐蝕問題,

而且比擬經(jīng)濟(jì)。

一、管道外壁的腐蝕與防護(hù)方法

1.概況：

原先某廠地下管道多數(shù)運用瀝青玻璃布的強(qiáng)化級防腐，運用幾年

防腐效果不好。逐年顯現(xiàn)腐蝕穿孔，給生產(chǎn)帶來肯定的困難。由于瀝青

本身做防腐層附著力差、不耐微生物的腐蝕、易被植物根莖穿透、易老

化、催裂。目前大慶地區(qū)的一些地下管道采納該方法，運用6?7年，防

腐層受到土壤嚴(yán)峻的腐蝕，管道外壁大部分有點蝕坑，有的點蝕很嚴(yán)峻,

個別的地方腐蝕穿孔，每次管道穿孔動用了大量的人力、物力等，嚴(yán)峻

時給生產(chǎn)造成威逼。

2.腐蝕原因分析

2.1防腐絕緣層效果不好

石油瀝青是較原始的方法，這種涂層物理性能差。如涂層的強(qiáng)度不

好，極易造成劃痕、附著力不好、易受細(xì)菌腐蝕。并且施工麻煩，勞動

條件差，施工后的防腐厚度很難勻稱，隨時間延長防護(hù)層易脆裂等。這

樣就造成管道的金屬外表與土壤直接接觸。

2.2土壤的電化學(xué)腐蝕過程

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大慶地區(qū)的水位較高，有的深挖2米左右就出水，所以該管道有

相當(dāng)一大部分浸泡在非常潮濕的土壤中。依據(jù)該地區(qū)的有關(guān)土質(zhì)資料

介紹：該地區(qū)的土質(zhì)一般呈中性或堿性。由于金屬在土壤的腐蝕與電解

液中腐虧本質(zhì)是一樣的。

3.材料選擇依據(jù)

3.1原某公司埋地鋼質(zhì)管道外壁防腐絕緣層，主要采納瀝青或改性

瀝青、環(huán)氧煤瀝青做為防腐基料，另加玻璃纖維進(jìn)行強(qiáng)化。這些材料有

的耐蝕性差，有的耐蝕性較好，但是其關(guān)鍵在于它們的施工條件苛刻，

易造成施工質(zhì)量不穩(wěn)定，質(zhì)量不符合要求，尤其是補(bǔ)口和損傷部位不易

處理好，給工程留下隱患。而埋地管道大多數(shù)是在這些部位腐蝕嚴(yán)峻。

所以說原采納的材料有肯定的缺陷。

通過篩選。選用了一種“新型多功能防腐防水材料（簡稱TO-樹脂）。

應(yīng)用在鋼質(zhì)地下管道外壁防腐，這是一種很好的材料，由于該材料施工

便利、性能優(yōu)越、質(zhì)量牢靠，其物理機(jī)械性能、防腐、防水、耐老化等

各項化學(xué)性能用于該條件下是可以滿意要求的。

樹脂做為地下管道外防腐材料性能優(yōu)越，是由于它本身分子結(jié)構(gòu)

確定的。由于該防腐材料，是在粘合劑的基礎(chǔ)上，從化學(xué)分子結(jié)構(gòu)設(shè)計

起，先合成帶活性官能團(tuán)的液體聚合物，再參加帶反應(yīng)基團(tuán)橡膠和復(fù)合

型固化劑及各種功能活性添加劑，令其在金屬外表進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，常溫

固化成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高分子材料在其網(wǎng)格中既有樹脂鏈段，又有橡膠鏈段,

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最終固化成的膜介于樹脂、橡膠材料之間，因此其綜合性能優(yōu)異，它既

是涂料，又是粘合劑和絕緣材料這是我國全部防腐材料都不具備的。

4.防腐效果

20XX年5月采納TO數(shù)脂施工。經(jīng)過5年多運用開挖檢查，可以

看出：“防腐層的玻璃鋼無任何改變，玻璃鋼外表仍保持原有的光澤、

無老化。用錘子輕小扣擊玻璃鋼外表沒有空鼓聲，說明與金屬外表結(jié)合

堅固。

該材料與傳統(tǒng)的石油瀝青比擬，石油瀝青與TO樹脂同時做成特強(qiáng)

化級防腐。依據(jù)有關(guān)勞動定額采納瀝青上述施工費用（860（）平方米）

需用43.4萬元，采納TO樹脂防腐費用為76.86萬元。雖然采納TO樹

脂防腐（特強(qiáng)化級）比瀝青防腐費用提高了0.77倍，即增加了33.46萬

元的費用。但是根據(jù)瀝青防腐層運用壽命8年，TO樹脂防腐運用30

年（科研部門提供的數(shù)據(jù)）計