1、 Corrosion and Protection of Pipeline 金屬從礦石中提煉出來時，需要提供很大的能量，使其處于一個高能級狀態。這些礦石是典型的金屬氧化物，如用來煉鋼的赤鐵礦（Fe2O3）。熱力學的一個規律是：材料總是趨向于以最低能量狀態存在。因此，多數的金屬處于熱力學不穩定狀態，具有尋求低能量狀態的傾向，如形成氧化物或其他化合物。金屬轉化成低能量氧化物的過程就是腐蝕。 腐蝕概念：腐蝕是金屬和周圍環境起化學或電化學反應而導致的一種破壞性侵蝕。腐蝕是一種化學過程，而且大多都是電化學過程，伴隨著氧化-還原反應的發生。 每年管道、儲罐電纜和其它埋地或水下金屬結構及埋地管線的腐蝕造成巨

2、大的損失。據中國腐蝕協會統計,我國04年腐蝕損失為5000多億，大于自然災害和事故損失總和。 盡管腐蝕原理及防護技術研究及應用都取得了很大的進步，但腐蝕失效仍然是繼第三方破壞之后影響管道完整性的第二大因素。 采用外涂層和施加陰極保護是管道外腐蝕防護的主要手段，盡管管道的絕大多數表面都被涂層有效地保護著，但是在漏點處或是剝離區中將會產生較高的腐蝕速率，很可能導致穿孔或開裂。所以埋地管線的涂層系統少有不與陰極保護共同使用的。 涂層的用意是要在金屬表面上形成一層絕緣材料的連續覆蓋層，將金屬與其直接接觸的電解質之間進行絕緣（防止電解質直接接觸到金屬），即設置一個高電阻使得電化學反應無法正常發生。 在現

3、實中，所有的涂層，不論總體質量如何都存在空洞（通常稱為不連續點）被稱做漏點，這些漏點一般是在涂敷、運輸或者安裝過程中產生的；使用過程中，涂層漏點一般是由于涂層老化、土壤應力或是管道在土壤中移動而產生的，有時也可能來自未被及時發現的第三方破壞。涂層的老化有可能導致涂層從管道表面剝離，進而將金屬暴露在地下環境中。 陰極保護就是通過使金屬表面成為電化學電池的陰極而減少腐蝕速率的技術。它是通過使用外電源施加電流（稱為強制電流）或犧牲陽極，使金屬的電位向負的方向移動來實現的。 強制電流陰極保護是通過供電的方式將電流強加在金屬和埋在地下的陽極上，電源稱為整流器；在犧牲陽極系統中，利用犧牲陽極材料，例如，鋅

4、或鎂與管道鋼材之間的電動序的關系來提供所需的電流。金屬金屬 + 土壤土壤 腐蝕腐蝕金屬金屬 + 土壤土壤 腐蝕腐蝕涂層涂層將金屬與土壤隔離開 金屬金屬 + 土壤土壤 腐蝕腐蝕涂層涂層將金屬與土壤隔離開陰極保護陰極保護針對有的缺陷涂層整流器整流器將交流電流轉變成將交流電流轉變成脈動直流電流脈動直流電流VV通過涂層以及陰極保護系統，最終形成一個完整的管道保護系統。管道腐蝕控制的第一步有賴于外涂層材料的運用：如果管道金屬能夠隔絕其與周圍環境土壤的接觸，那么就不會有腐蝕的發生，這個概念從理論上講完全合乎邏輯，如果涂層材料是一種有效的電絕緣體，涂敷之初就能形成完美的膜層并且在涂敷和回填過程中沒有任何破損

5、時，作為阻止腐蝕的手段，單是使用涂層就完全有效了。 （1）有效的電絕緣體； （2）有效的水分屏障； （3）涂敷方法和過程對管子不產生不利影響； （4）采用產生最少缺陷的方法涂敷到管子上； （5）與管子表面有很好的附著力； （6）抵抗隨時間推移產生的漏點的能力； （7）抵抗轉運處理、保管儲存、安裝過程中的損傷的能力； （8）在長時間保持穩定的電阻率； （9）抗剝離； （10）抗化學降解； （11）容易修理； （12）保持物理特性； （13）對環境沒有毒害性； （14）抵抗地面儲存和長途運輸過程中的變化和惡化的能力。在選擇管道涂層時還應考慮下面的因素: 環境類型 管道的進場路情況 管道的運行溫度

6、涂敷、存放、裝運、施工和安裝時的周邊溫度 地理和自然位置 已建管道的涂層類型 裝運和儲存 安裝方法 費用 管子表面予處理要求 涂層優點不足煤焦油瓷漆 80年+的使用壽命 ，針孔少與鋼材黏結力高，抗陰極剝離對健康和空氣質量的影響 工廠預制纏帶系統30年+的使用壽命，針孔少，與鋼材黏結力高屏蔽土壤中的陰保電流 熔結環氧 35+年的使用壽命，針孔少，與鋼材黏結力高，抗陰極剝離抗沖擊磨損能力較低吸濕率高 多層環氧/擠出聚烯烴系統 低的保護電流需要量，高的抗陰極剝離能力，與鋼材優異的黏結性，高抗沖擊和磨損性能 原始投入高，可能對陰保電流造成屏蔽 采用聚乙烯對鋼管進行防腐，是近年來逐步推廣開來的一種鋼管防

7、腐技術。聚乙烯涂層的主要特點是： 防腐性能極佳，可耐受在自然環境下存在的各種腐蝕； 具有較高的質價比； 絕緣性能極好，而且在干燥條件下與長期浸水條件下電性能基本不變，可有效的防止雜散電流引起的電化學腐蝕； 耐微生物腐蝕及深根植物根刺能力強，不發生植物根穿透現象； 強度高，可以直接用含有直徑 25mm 的非人工粉碎礫石的土回填而不會造成任何損傷； 抗陰極剝離能力強； 產品質量穩定，有利于全面質量控制； 使用壽命長，在 60 的條件下可以使用 50 年以上。 熔結環氧涂層涂敷工藝中每個步驟要求都非常嚴格，需要仔細、認真完成以保證涂層質量。表面處理必須達到NACE No.2標準中的近白級金屬表面，這

8、樣才能在熔結環氧涂敷后保證合格。其最大的特點是良好的土壤和陰極剝離的抵抗能力。為了提高該涂層系統的機械性能，目前趨向于按16密爾（1密爾=0.0254毫米）（406.4m）的標準涂敷得更厚。 熔結環氧在近期還將在繼續保持優勢但是將逐漸被擠出聚烯烴涂層和多層（熔結環氧+擠出聚烯烴）涂層系統所取代。 （1）概念 補口（weld coating）：現場防腐成品管焊接后對焊口進行防腐保護，通常叫做補口。一般補口用材料有：收縮套（帶），冷纏帶，環氧涂層或是煤瀝青；其作用主要是用來進行焊口的防腐。 根據涂層系統相容配套的原則，補口材料選擇時應考慮與管道運行環境及主體涂層的適應性和兼容性好，可靠性高，壽命長

9、。 （2）補口帶結構和原理：補口帶結構和原理： 結構：補口帶一般為兩層，底層為膠層，防止水分和空氣接觸管道表面；外（背）層為聚乙烯，對焊口和膠層進行機械保護。 熱收縮套（帶）工作原理：熱收縮套（帶）分為交聯和預拉伸兩種，通過加熱收縮到其原尺寸。當對環繞焊口的熱收縮套（帶）進行加熱時，膠層熔解為液態，被層收縮，徑向收縮力將流體狀的粘膠擠壓到整個焊口表面。粘膠固化后在管道和背層之間形成牢固連接。一般現場操作程序為：焊口除銹焊口管體預熱收縮套（帶）定位加熱輥壓。 一般情況下，與多層結構聚烯烴涂層配套使用的補口材料選用輻射交聯熱收縮帶（套）（heat shrinkable sleeve），也可以采用環

10、氧樹脂底漆/輻射交聯熱收縮帶（套） 三層結構。與熔結環氧涂層配套使用的補口材料一般選用液態環氧（涂刷）。 完成焊接的管道，一般需要下溝、回填使其成為埋地管道，為及時發現和修補在各施工環節中涂層存在的缺陷，回填前必須對管道進行涂層檢漏和補傷，最常用的檢漏儀器通常都是用電池并配有一些類型的管道環型電極。電極安裝應方便操作者能將環型電極在管道表面推過或拉過，以使得電極能夠掃過涂層表面的所有部分。 常用的補傷材料為輻射交聯聚乙烯補傷片。對于小于30mm的缺陷，補傷時先將破損處污物清除，破損處周圍原PE涂層打毛，切成圓形，邊緣打成鈍角，將整個須修補部位加熱后，在破損處填滿補傷用膠粘劑，最后貼上補傷片。對

11、于大于30mm的缺陷，使用上述方法補傷后，建議外部再用熱收縮帶補傷。 陰極保護的原理 就是用外電流實現陰極極化，使局部電池的陰極區域達到其陽極開路電位，表面變成等電位腐蝕電流不再流動。在工程條件下，任何一條管線表面都會出現陽極區和陰極區，在陽極區電流由管道鋼表面流出，進入周圍環境電解質（土壤和水），管線在該區域將會發生腐蝕。在陰極區，電流由電解質流到管道表面上，該區域的腐蝕速率將減小。 基于以上觀點，很明顯，若使得管線表面暴露的每一點都有電流流入，那么就可以減小腐蝕速率。準確地說，這就是陰極保護所要完成的任務，強制直流電流入管線的表面上，就可以使管線的電位向負方向偏移，導致金屬腐蝕速率減小 犧

12、牲陽極（Galvanic Anodes）陰極保護強制電流（Impressed current）陰極保護 兩種金屬相接觸而產生的腐蝕電池。在這種腐蝕電池中一種金屬比另一種金屬活潑而發生腐蝕。在犧牲陽極的陰極保護技術中，就是有意識地運用這種作用建立足夠強的異種金屬腐蝕電池來抵消通常存在于管道表面的腐蝕電池。這是通過將一種十分活潑的金屬與管道相連接來實現的。這種金屬將發生腐蝕并由此向管道提供電流。在犧牲陽極陰極保護的情形下，陰極保護并沒有減少腐蝕，它其實只是將所保護的結構的腐蝕轉移到了犧牲陽極上面. 在一般情況下，犧牲陽極提供的電流是有限的。所以，犧牲陽極陰極保護一般都用在保護所需電流較小的情況下。同樣，管道鋼材和犧牲陽極金屬之間的驅動電壓也是有限的。因此，陽極和土壤之間的接觸電阻必須很低以使陽極輸出有用數量的電流。這也就意味著在一般安裝中，犧牲陽極用于低電阻率土壤中。 常用的犧牲陽極有鎂（Mg)陽極和鋅(Zn)陽極-為了避免與犧牲陽極相關的