一文讀懂埋地金屬管道的防腐處理
2021-05-17 00:51:58
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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(fā)生化學(xué)腐蝕；在地下電位差的作用下，也將受到電化學(xué)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(yīng)和電解反應(yīng)的結(jié)果。
地埋金屬管道腐蝕的特點
金屬的化學(xué)腐蝕：金屬的化學(xué)腐蝕是指金屬表面與非電解質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的破壞。在化學(xué)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(chǎn)生。
金屬的電化學(xué)腐蝕：金屬與電解質(zhì)溶液作用所發(fā)生的腐蝕，是由于金屬表面發(fā)生原電池作用而引起的，這一類腐蝕叫做電化學(xué)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(fā)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(qū)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(chǎn)損失的現(xiàn)象時有發(fā)生。
地埋金屬管道的防腐處理
3.1 抗化學(xué)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(tǒng)，要求附著力良好，基體表面與底漆和面漆結(jié)合牢，層間結(jié)合力好，有一定的物理力學(xué)性能，化學(xué)性能要穩(wěn)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(fā)生有害的化學(xué)反應(yīng)。
1.環(huán)氧樹脂防腐蝕涂料環(huán)氧防腐蝕涂料是以環(huán)氧樹脂為主要的成膜物質(zhì)，環(huán)氧樹脂具有極好的附著力、優(yōu)異的耐腐蝕性能、良好的力學(xué)性能、高度的穩(wěn)定性和良好的絕緣性等特性。對環(huán)氧樹脂進行改性，可獲得高性能的防腐蝕涂料，如環(huán)氧酚醛防腐蝕涂料、環(huán)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(yōu)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(jié)構(gòu)；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(xué)保護作用，防銹性能優(yōu)良，耐海水、耐油、耐鹽類、耐大氣腐蝕，導(dǎo)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(huán)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(huán)氧樹脂導(dǎo)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(yīng)根據(jù)地理環(huán)境、輸送介質(zhì)的要求等加以選用。
3.2管道防腐蝕操作技術(shù)
不同地區(qū)環(huán)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(yīng)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(xué)除銹。人工除銹時，質(zhì)量標準應(yīng)達到St3級；噴砂或化學(xué)除銹時，質(zhì)量標準應(yīng)達到Sa2.5級，表面粗糙度30～50m較合適。經(jīng)處理后的表面應(yīng)在4小時內(nèi)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(shù)干燥地帶使用良好。隨著技術(shù)的發(fā)展，環(huán)氧煤瀝青、富鋅涂料等已取代石油瀝青成為鋼質(zhì)輸水管道的防腐涂料，由于環(huán)氧煤瀝青系列涂料防腐性能優(yōu)異，價格較低，一直是鋼質(zhì)輸水管道的首選防腐涂料。
環(huán)氧煤瀝青防腐層一般適用輸送介質(zhì)溫度不超過110℃，為適應(yīng)不同腐蝕環(huán)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(jié)構(gòu)為一底漆三面漆，干膜厚度≥0.3mm;加強級的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(yīng)連續(xù)涂繳。實際工程中應(yīng)根據(jù)工程條件、輸送介質(zhì)等進行等級選擇。
防腐層施工時環(huán)境溫度應(yīng)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(nèi)防腐處理
鋼管內(nèi)防腐根據(jù)輸送介質(zhì)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(nèi)襯、防腐涂料及塑料襯里等工藝。
水泥砂漿內(nèi)襯主要用于輸送供水和飲用水的管道，襯里用水泥應(yīng)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(yīng)檢查管道的變形狀況，豎向最大變形不得大于管徑的2%，內(nèi)壁不得有結(jié)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(nèi)防腐一般可采用環(huán)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(huán)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(zhì)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(yù)期防蝕效果的例子很多。特別是許多性能優(yōu)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(yù)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(jīng)除銹、除油處理，磷化處理則可根據(jù)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(fā)揮保護作用，一般為150μm～200μm。
3.控制涂裝現(xiàn)場的溫度、濕度等環(huán)境因素。室內(nèi)涂裝溫度應(yīng)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(yīng)無風(fēng)沙、細雨，溫度不低于5℃，相對濕度不高于85%。應(yīng)避免未完全固化的涂層上結(jié)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(xùn)和施工質(zhì)量管理。要求施工人員了解涂料的性質(zhì)、用法、施工要點和技術(shù)要求。管理人員要加強質(zhì)量監(jiān)控，保證每道工序都符合技術(shù)要求，以便最終得到一個性能優(yōu)異的防腐蝕涂層。還要加強勞動安全防護，注意溶劑揮發(fā)，加強通風(fēng)，以免中毒。
抗電化學(xué)腐蝕的處理
電化學(xué)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(zhì)管道，通常采用犧牲陽極法陰極保護與防腐涂層聯(lián)合保護，在防腐工程中得到廣泛應(yīng)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(fā)電機供應(yīng)，應(yīng)保證持續(xù)供電，最長停電時間不應(yīng)超過2h。陽極材料可選用廢鋼管接地。絕緣法蘭設(shè)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?qū)ζ渌饘贅?gòu)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(dǎo)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(xué)保護效果，在管線上選擇幾處典型地段，埋設(shè)幾組試片（材質(zhì)同管道），以備檢測。該方式施工強度低、節(jié)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(zhì)結(jié)構(gòu)、土壤電阻，計算確定犧牲陽極種類、規(guī)格、數(shù)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(nèi)埋設(shè)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(shè)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(dǎo)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(zhì)輸水管道的防腐蝕設(shè)計是管道安全運行的保證，雖然目前防腐蝕產(chǎn)品很多，防腐技術(shù)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(jié)構(gòu)層設(shè)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(chǎn)，節(jié)省資金。