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埋地管道的防腐

针对腐蚀原理及过程,工程中埋地管道的防腐手段主要分三个方面,外敷、内衬及阴极保护。其中,外敷主要有沥青、镀锌、PE胶带等等,内衬主要有树脂、水泥砂浆、塑料等,而阴极保护也分外加直流电源和不加直流电源两种。

接下来,我们分别对球墨铸铁管道和碳钢管道进行防腐措施的介绍。

1. 球墨铸铁管

从材料性质上来讲,球墨铸铁管的防腐性能比碳钢管要好,因此,在埋地管道输送领域得到了广泛的应用。目前,球墨铸铁管采用水泥内衬作为内防腐形式,锌层加沥青作为外防腐形式,并在生产工艺中已经制作完成,无须施工安装后进行防腐处理。这已成为国内外球墨铸铁管生产厂家的通用做法,适用于绝大多数的土壤类型,经过实践证明,防腐效果也十分明显。

其中,需要着重指出的是锌层作为一种外防腐手段的重要性。

第一,电化学保护

铁的电位是-0.440mV,而锌的电位是-0.763mV,比铁的电位低,氧的电位为1.4mV。这样锌氧之间的电位差较大,更易形成原电池,从而将铸铁管壁得到保护。

第二,形成稳定的保护层

一旦锌层表面的沥青涂层被破坏,锌层与土壤接触,金属锌与土中的碳酸盐等物质结合成不可溶解的碳酸锌,这层保护膜紧紧的粘结在管壁上,形成一层致密连续的、不可溶解的、不可渗漏的涂层,从而防止了腐蚀的发生。

第三,损伤的自我修复

在管道运输或安装过程中,可能会发生局部损伤。锌在原电池的作用下迅速转变成锌离子。锌离子通过沥青层密封毛孔的作用迁移并覆盖损伤,形成稳定的和不可溶解的保护锌层。

另外,锌层和沥青有极佳的粘合性,这一点在防腐中至关重要。

    2. 碳钢管道

碳钢管道的防腐性能较差,但是因为其耐压能力强、可加工性能好等特点,在埋地管道中也得到了极其广泛的使用。因此,其防腐的做法也就成为了工程中的重点。

目前用于埋地钢管外防腐的技术主要有石油沥青防腐层、煤焦渍瓷防腐层、聚乙烯胶粘带防腐层、熔结环氧粉未防腐层、二层结构聚乙烯防腐层、三层结构聚烯烃防腐层技术等。

这里,我们主要介绍一下聚乙烯胶粘带防腐层技术。

聚乙烯胶粘带防腐体系是由一道底漆,一层内防腐带和一层外保护带构成。防腐层分不同的等级,根据不同的管径、环境、防腐要求、施工条件,选择不同的防腐层结构和厚度。

聚乙烯胶粘带防腐层具有极好的耐水性及抗氧化性能,吸湿率低绝缘性好,抗阴极剥离,耐冲击,耐温范围广,在30~80温度范围内使用性能稳定。聚乙烯胶粘带的防腐质量主要取决于胶一膜界面的粘结力。采用无溶剂胶粘剂用热压复合技术将处于热状态下的聚乙烯基膜和无溶剂胶粘液在一定压力下粘合,可使聚乙烯胶粘带粘结力强并且稳定,防腐层质量得到保证。

聚乙烯胶粘带防腐层的主要缺点有抗土壤应力的能力不好,特别在高温下,因粘结力差和致密性好而产生阴极屏蔽。

    3. 阴极保护

阴极保护是根据原电池原理发展出来的保护埋地管道外壁的防腐方法。根据原电池原理,两个电极中只有阳极才受到腐蚀,因此,阴极保护就是通过人为方法使金属管道成为阴极,防止腐蚀。

阴极保护有两种,一种是不外加电流的阴极保护法。具体做法是:使用还原性比钢强的金属材料(活泼),如镁、锌等作为阳极,将其埋入地下,隔一定距离用导线把阳极与管道相连,在土壤中自然形成一个大的电路,结果是阳极金属受到腐蚀,钢管或者铸铁管道得到保护。这种方法常在土壤电阻率低、缺少电源和管道涂层良好的情况下使用。

还有一种是外加直流电的阴极保护法。具体做法为:将废铁等埋在金属管道附近,作为阳极,与直流电的阳极相连接,电源的阴极接到管道上。电流由直流电源经电缆流向人造废铁阳极,再经土壤流入被保护管道,从管道经电缆流回电源的阴极,这样被保护的管道成了阴极,因而防止了土壤对管道的腐蚀。这种方法在土壤电阻率较高或金属管道外露时使用较为适宜。

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