單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,*,*,管道防腐專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn),北京輸氣管理處,-,劉 卿,培訓(xùn)目的,理解金屬腐蝕與控制原理,掌握埋地管道外腐蝕防護(hù)的方法,掌握三層,PE,防腐層結(jié)構(gòu),理解管道陰極保護(hù)原理,掌握外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),掌握管道陰極保護(hù)準(zhǔn)則,掌握管道電位測(cè)試方法,第一章：金屬腐蝕與控制原理,第二章：管道外涂層系統(tǒng),第三章：管道外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng),第四章：管道陰極保護(hù)測(cè)試,第一章：金屬腐蝕與控制原理,金屬腐蝕的定義,腐蝕電池,金屬電化學(xué)腐蝕熱力學(xué),金屬電化學(xué)腐蝕動(dòng)力學(xué),金屬腐蝕的分類,埋地管道的外腐蝕,金屬腐蝕的控制途徑,埋地管道外腐蝕防護(hù)的方法,管道防腐蝕保護(hù)示意圖,金屬腐蝕是金屬和周圍環(huán)境發(fā)生作用而被破壞的現(xiàn)象。它是一種自發(fā)進(jìn)行的過程，給人類帶來的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)危害極大。例如：金屬構(gòu)件在大氣中生銹；化工生產(chǎn)中，金屬設(shè)備與腐蝕性強(qiáng)的介質(zhì)接觸，尤其在高溫、高壓和高流速的條件下，造成設(shè)備生銹、老化、變形等現(xiàn)象。,金屬腐蝕,思考：大家都知道，鐵放在潮濕的空氣中一段時(shí)間會(huì)生銹，誰知道這是為什么？,鐵生銹是鐵與空氣中的氧氣和水接觸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而產(chǎn)生的一種,化學(xué)腐蝕,。,4Fe+3O,2,+H,2,O=2Fe,2,O,3,H,2,O,鐵失去電子被氧化；氧得到電子被還原。,金屬腐蝕的定義,腐蝕是金屬和周圍環(huán)境發(fā)生,化學(xué),或,電化學(xué),反應(yīng)而導(dǎo)致的一種破壞性侵蝕。腐蝕是一種化學(xué)過程，而且大多都是電化學(xué)過程，伴隨著,氧化,-,還原反應(yīng),的發(fā)生。,金屬的化學(xué)腐蝕：金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。,金屬的電化學(xué)腐蝕：不純的金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失電子被氧化的腐蝕。,腐蝕的本質(zhì)：金屬發(fā)生氧化,-,還原反應(yīng)。,腐蝕原電池,電化學(xué)腐蝕的前提,金屬回路：,連接陰極和陽極的任何金屬；,陰極：,被保護(hù)的部分，得電子；,陽極：,被腐蝕的部分，自身失去電子；,電解質(zhì)：,導(dǎo)電介質(zhì)。,Fe,陽極,C,陰極,導(dǎo)線,Fe,2+,0H,e,腐蝕原電池,金屬電化學(xué)腐蝕熱力學(xué),金屬從礦石（金屬氧化物）中提煉出來需要很大的能量，使其處于一個(gè)高能級(jí)狀態(tài)。,熱力學(xué)的一個(gè)規(guī)律是：材料總是趨向于以最低能量狀態(tài)存在。,因此，多數(shù)的金屬處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，具有尋求低能量狀態(tài)的傾向，如形成氧化物或其他化合物。,金屬轉(zhuǎn)化成低能量氧化物的過程就是腐蝕。,金屬電化學(xué)腐蝕動(dòng)力學(xué),金屬在電解質(zhì)中受自身材質(zhì)、電解液種類、電解液濃度、溫度、,PH,值等影響其電極電位不相同。,當(dāng)這些金屬在電解液中作為腐蝕電池的陰、陽極時(shí)會(huì)產(chǎn)生電位差，引起腐蝕電池中的電流流動(dòng)，即腐蝕電流。,腐蝕的驅(qū)動(dòng)力是電極電位差,碳,-,鐵電池在中性土壤中的腐蝕圖,0.3V,（,C,）,-0.5V,（,Fe,）,_,陰極,陽極,E,（,V,）,+,I,-0.1V,I,金屬腐蝕的分類,按腐蝕機(jī)理分類：化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、物理腐蝕,按腐蝕破壞的形貌特征分類：全面腐蝕、局部腐蝕,按腐蝕環(huán)境分類：大氣腐蝕、海水腐蝕、土壤腐蝕以及化學(xué)介質(zhì)中的腐蝕。,埋地管道的外腐蝕,鋼在土壤中的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕。,由于鋼管的材質(zhì)不同；土壤環(huán)境中的透氣性、含水量、酸度、含鹽量、電阻率、氧氣濃度等不同，使得管道在土壤中的電位不同，從而在管道表面形成陰、陽極，驅(qū)動(dòng)腐蝕的發(fā)生。管道是金屬回路、土壤是電解質(zhì)。,鋼鐵表面,的微小,原電池,示意,圖,陽極（,Fe,）：,Fe-2e=Fe,2+,陰極,（,C,）：,2H,2,O+O,2,+4e=4OH-,4Fe(OH),2,+2H,2,O+O,2,=4Fe(OH),3,（鐵銹）,金屬腐蝕的控制途徑,正確選用耐腐蝕材料,合理的防腐設(shè)計(jì)（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)）,電化學(xué)保護(hù)（陰極保護(hù)、陽極保護(hù)）,介質(zhì)處理（脫硫、脫水、添加緩蝕劑）,金屬表面覆蓋層（金屬與腐蝕性介質(zhì)隔離）,埋地管道外腐蝕防護(hù)的方法,采用外涂層和施加陰極保護(hù)是管道外腐蝕防護(hù)的主要手段,盡管管道的絕大多數(shù)表面都被涂層有效地保護(hù)著，但是在漏點(diǎn)處或是剝離區(qū)中將會(huì)產(chǎn)生較高的腐蝕速率，很可能導(dǎo)致穿孔或開裂。所以埋地管線的涂層系統(tǒng)少有不與陰極保護(hù)共同使用的。,陰極保護(hù)分類：犧牲陽極陰極保護(hù)和外加電流陰極保護(hù)。,目前陜京管道常采用,外加電流陰極保護(hù),的方式。,管道防腐蝕保護(hù)示意圖,金屬,+,土壤 腐蝕,金屬,+,土壤 腐蝕,涂層,將金屬與土壤隔離開,金屬,+,土壤 腐蝕,涂層,將金屬與土壤隔離開,陰極保護(hù),針對(duì)有的缺陷涂層,整流器,將交流電流轉(zhuǎn)變成,脈動(dòng)直流電流,通過涂層以及陰極保護(hù)系統(tǒng)，最終形成一個(gè)完整的管道保護(hù)系統(tǒng)。,第二章：管道外涂層系統(tǒng),涂層,常用外涂層種類,三層,PE,防腐層,涂層,涂層的用意是要在金屬表面上形成一層絕緣材料的連續(xù)覆蓋層，將金屬與其直接接觸的電解質(zhì)之間進(jìn)行絕緣（防止電解質(zhì)直接接觸到金屬），即設(shè)置一個(gè)高電阻使得電化學(xué)反應(yīng)無法正常發(fā)生。,現(xiàn)實(shí)中，所有的涂層，不論總體質(zhì)量如何都存在空洞（通常稱為不連續(xù)點(diǎn)）被稱做漏點(diǎn)，這些漏點(diǎn)一般是在涂敷、運(yùn)輸或者安裝過程中產(chǎn)生的；使用過程中，涂層漏點(diǎn)一般是由于涂層老化、土壤應(yīng)力或是管道在土壤中移動(dòng)而產(chǎn)生的，有時(shí)也可能來自未被及時(shí)發(fā)現(xiàn)的第三方破壞。,管道常用外涂層種類,涂層,優(yōu)點(diǎn),不足,煤焦油瓷漆,80,年,+,的使用壽命，針孔少與鋼材黏結(jié)力高，抗陰極剝離,對(duì)健康和空氣質(zhì)量的影響,工廠預(yù)制纏帶系統(tǒng),30,年,+,的使用壽命，針孔少，與鋼材黏結(jié)力高,屏蔽土壤中的陰保電流,熔結(jié)環(huán)氧,雙層熔結(jié)環(huán)氧,35+,年的使用壽命，針孔少，與鋼材黏結(jié)力高，抗陰極剝離,抗沖擊磨損能力較低吸濕率高,多層環(huán)氧,/,擠出聚烯烴系統(tǒng),低的保護(hù)電流需要量，高的抗陰極剝離能力，與鋼材優(yōu)異的黏結(jié)性，高抗沖擊和磨損性能,原始投入高，可能對(duì)陰保電流造成屏蔽,三層,PE,防腐層,陜京管道埋地干線防腐采用三層,PE,防腐涂層，其結(jié)構(gòu)為：,底層：,熔結(jié)環(huán)氧底層,厚度,100m,；,中間層：,共聚物熱熔膠厚度,170,250m,；,外層（背層）：,聚乙烯防腐層,厚度,3.0,或,3.7mm,。,根據(jù)德國(guó)調(diào)研數(shù)據(jù),三層,PE,涂層的使用壽命在,30,年以上，是一種性能優(yōu)異的外防腐涂層。從強(qiáng)度方面考慮，三層,PE,分為普通型和加強(qiáng)型（穿跨越段），普通型涂層總厚度為,3.0mm,左右，加強(qiáng)型涂層總厚度超過,3.7mm,。,三層,PE,結(jié)構(gòu)示意圖,外加電流陰極保護(hù)原理,外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)示意圖,外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成,陰極保護(hù)準(zhǔn)則,第三章：外加電流陰極保護(hù),外加電流陰極保護(hù)原理,對(duì)被保護(hù)金屬施加負(fù)電流，通過陰極極化使所有陰極點(diǎn)的電位都達(dá)到了最活潑陽極點(diǎn)的開路電位時(shí)，結(jié)構(gòu)物上的腐蝕就停止了。,外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)示意圖,直流電源的正極連接輔助陽極，負(fù)極連接需要保護(hù)的構(gòu)件（管道）。,電流從輔助陽極流出，經(jīng)電解質(zhì)到達(dá)管道表面（破損處），再流回電源的負(fù)極。,外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成,電源：,外加電流陰極保護(hù)電源分為：整流器和恒電位儀兩種。,整流器：是一種將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷难b置。由變壓器、整流元件、濾波器、控制單元等組成，它機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于安裝、操作維護(hù)簡(jiǎn)便，工作穩(wěn)定、適應(yīng)性強(qiáng)。,恒電位儀：廣義地說，恒電位儀也是一種整流器。它是一種能自動(dòng)地控制管道電位恒定的電子儀器。它有一個(gè)控制電位和一個(gè)保護(hù)電位，恒電位儀的作用就是控制輸出使保護(hù)電位和控制電位達(dá)到一致。若保護(hù)電位偏正則增加輸出，若保護(hù)電位偏負(fù)則減小輸出。,PC-1A,型恒電位儀,陰極保護(hù)整流器,外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成,輔助陽極,（也稱惰性陽極）一般由高硅鑄鐵、鉑鈦或貴金屬氧化物和填埋料（通常為焦碳）組成；陽極壽命應(yīng)盡可能長(zhǎng)，選擇合適的數(shù)量并埋在土壤電阻率低的位置以降低陽極接地電阻。,輔助陽極地床是陰極保護(hù)站重要的輔助設(shè)施，通常陽極地床型式可分為深井和水平連續(xù)淺埋兩種形式，陽極材料采用貴金屬氧化物或加鉻高硅鑄鐵等。,陰極（即管道）,外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成,連接電纜：,功能是將上述各部分組件，按照技術(shù)要求連接成完整的保護(hù)系統(tǒng)。,電纜類型：,陽極電纜,陰極電纜,零位接陰電纜,參比電纜,接地電纜,陰極保護(hù)正常運(yùn)行的其它必要設(shè)施,參比電極,：是測(cè)量被保護(hù)結(jié)構(gòu)物電位的半電池（大家都知道結(jié)構(gòu)物的電位值無法測(cè)量，只能通過與某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)比較才能得出相對(duì)電位，參比電極就是這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)）。管道上最常用的參比電極是,銅,/,硫酸銅參比電極。結(jié)構(gòu)為一根較粗的銅棒用做電極體，浸入飽和硫酸銅溶液。它分為便攜和長(zhǎng)效兩種。長(zhǎng)效參比一般埋設(shè)在通電點(diǎn)和測(cè)試樁附近用于測(cè)量管道電位。,陰極保護(hù)正常運(yùn)行的其它必要設(shè)施,測(cè)試樁：,為了確認(rèn)已經(jīng)按照適用準(zhǔn)則建立起符合要求的陰極保護(hù)，以及陰極保護(hù)系統(tǒng)的所有部分都正常運(yùn)行，進(jìn)行電性能測(cè)量和檢測(cè)是十分必要的。測(cè)試樁是用來測(cè)定埋地管線的陰極保護(hù)狀況以及進(jìn)行腐蝕控制相關(guān)的其他測(cè)試工作的最好途徑。,測(cè)試樁根據(jù)其功能，其類型為電位測(cè)試樁、電流測(cè)試樁、絕緣接頭測(cè)試樁、犧牲陽極測(cè)試樁和穿路套管測(cè)試樁等。,陰極保護(hù)正常運(yùn)行的其它必要設(shè)施,絕緣件,：,在長(zhǎng)輸管線中，絕緣接頭用來斷開被保護(hù)管道和與之相連的某些裝置、設(shè)備、支路的電連接，避免陰級(jí)保護(hù)電流散失到不需要保護(hù)的相連部件上，以保證陰極保護(hù)技術(shù)的成功。是管道陰極保護(hù)系統(tǒng)中不可缺少的重要管件。在分輸站的進(jìn)出站、閥室放空管、閥室內(nèi)接地處均設(shè)有絕緣接頭。,電位變送器,：,電位傳送器可將埋地金屬管道的管地電位信號(hào),(-3,0V),隔離變換成標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)信號(hào)（,4,20mA,）輸出，便于站控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。在大部分的閥室內(nèi)均有電位傳送器，用于傳送管道電位。,陰極保護(hù)準(zhǔn)則,我們?nèi)绾沃缆竦亟Y(jié)構(gòu)獲得了充分保護(hù)？,最常用的準(zhǔn)則是電位準(zhǔn)則，也就是測(cè)量管道與地之間的電位。,1,、在施加陰極保護(hù)時(shí)，測(cè)得的管道相對(duì)飽和硫酸銅參比電極（簡(jiǎn)稱,CSE,）電位達(dá)到,-850mV,或更負(fù)，,2,、陰極保護(hù)狀態(tài)下管道的極限保護(hù)電位不能比,-1200mV,（,CSE,）更負(fù)。,3,、,以上測(cè)量電位時(shí)應(yīng)消除,IR,降的影響。,IR,降：根據(jù)歐姆定律，由于電流的流動(dòng)在參比電極與金屬管道之間的電解質(zhì)（土壤）內(nèi)產(chǎn)生的電壓降。,防腐工程師需要定期進(jìn)行測(cè)量和檢測(cè)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)管道陰極保護(hù)狀況的變化。,第四章：管道陰極保護(hù)測(cè)試,管道電位測(cè)試,交流干擾電壓測(cè)試,工器具的維護(hù)和保養(yǎng),安全,管道電位測(cè)試,測(cè)量時(shí)應(yīng)將測(cè)試樁接線口銹蝕除掉，露出金屬本色。,將飽和,Cu-CuSO4,參比電極直立放置管道頂部地面土壤中，若土壤干燥需澆適量水。,萬用表負(fù)極（黑表筆）接參比電極，正極（紅表筆）接測(cè)試點(diǎn)，數(shù)字萬用表選擇直流,2V,檔。,測(cè)量時(shí)應(yīng)保持半分鐘以上，待萬用表示數(shù)穩(wěn)定后再讀數(shù)；如不能穩(wěn)定則讀其平均數(shù)，讀數(shù)取小數(shù)點(diǎn)后面兩位。,用長(zhǎng)效參比電極測(cè)量保護(hù)電位與上述方法基本相同，只是萬用表負(fù)極（黑表筆）接長(zhǎng)效參比電極測(cè)試點(diǎn)即可。,測(cè)得電位值比,-850mV,更負(fù)為合格。,交流干擾電壓測(cè)試,測(cè)量時(shí)應(yīng)將測(cè)試點(diǎn)銹蝕除掉，露出金屬本色；,將鋼棒電極直立打入垂直距離管道,10,米的土壤中，若土壤干燥需澆適量水；,萬用表負(fù)極（黑表筆）接鋼棒電極，正極（紅表筆）接測(cè)試點(diǎn)，數(shù)字萬用表選擇交流,20V,檔，讀數(shù)取整數(shù)；,測(cè)量時(shí)應(yīng)保持半分鐘以上，待萬用表示數(shù)穩(wěn)定后再讀數(shù)；如不能穩(wěn)定則讀其平均數(shù)；,測(cè)得電壓值，一般,15V,以下為合格。,工器具的維護(hù)和保養(yǎng),萬用表：,萬用表長(zhǎng)期不用需將電池取出，避免電池漏液。,每年需要利用電位差計(jì)對(duì)萬用表進(jìn)行一次校準(zhǔn)。,參比電極：,由于參比電極的滲透膜較脆弱，因此在使用過程中一定要避免摔碰。,硫酸銅溶液一定要飽和。（溶液中始終有未溶解的硫酸銅晶體）。,配制硫酸銅溶液時(shí)一定要用蒸餾水。,長(zhǎng)期不用參比電極應(yīng)把硫酸銅溶液倒掉，等用時(shí)再重新配制。,安全,陰保機(jī)操作：,操作前檢測(cè)陰保機(jī)外殼是否存在危險(xiǎn)電壓（小于,36V,）,。,不要接觸暴露的接線端子。,電位測(cè)試：,對(duì)于可能存在交流電壓的管道，應(yīng)首先測(cè)量交流電壓（應(yīng)低于,15V,）。