楊鑫 劉磊 陶漢杰

(1.上海和達化工石油工程技術(shù)有限公司，上海 201206；2.上海艾思其工程技術(shù)有限公司，上海 200131)

燃氣管道防腐技術(shù)進展

楊鑫1劉磊2陶漢杰1

(1.上海和達化工石油工程技術(shù)有限公司，上海 201206；2.上海艾思其工程技術(shù)有限公司，上海 200131)

本文主要總結(jié)了陰極保護、涂層等管道防腐技術(shù)的作用和技術(shù)要求。

燃氣管道 防腐 涂層 陰極保護

0 引言

伴隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，燃氣作為一種清潔能源，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和家庭生活。而作為燃氣儲運的渠道，燃氣管道發(fā)揮重要的作用，而其腐蝕問題引發(fā)了各方高度的重視。

燃氣管道一般采用涂料和陰極保護相結(jié)合的技術(shù)。兩種技術(shù)的綜合運用，提升了燃氣運輸過程中的安全性、經(jīng)濟性和效率，因此目前被廣泛應(yīng)用。

1 陰極保護技術(shù)

陰極保護技術(shù)是防止或抑制被保護金屬構(gòu)筑物發(fā)生電化學(xué)腐蝕的技術(shù)。方法為對被保護的金屬施加一定的陰極電流，使被保護金屬的電位負于某一電位值，使其上的陽極反應(yīng)得到抑制，從而使金屬的腐蝕得到控制。陰極保護主要分為犧牲陽極陰極保護和外加電流(強制電流)陰極保護兩種。

犧牲陽極陰極保護技術(shù)是指將被保護金屬和一種可以提供陰極保護電流的金屬或合金相連，使被保護體極化以降低腐蝕速率的方法。在被保護金屬與犧牲陽極所形成的大地電池中，被保護金屬體為陰極，犧牲陽極的電位往往負于被保護金屬體的電位，在保護電池中是陽極，被腐蝕消耗，故此稱之為犧牲陽極。通常用作犧牲陽極的材料有鎂和鎂合金、鋅合金、鋁合金等。在土壤環(huán)境中，鎂合金犧牲陽極最為常用。因為鎂具有較高的化學(xué)活性，其驅(qū)動電位高，因此適用于電阻率較高的土壤介質(zhì)中。鎂陽極通常有三種[1]：純鎂陽極、Mg-Mn陽極和Mg-Al-Zn-Mn陽極。其中Mg-6Al-3Zn-(0.15~0.3)Mn在土壤環(huán)境中應(yīng)用廣泛。國標中鎂陽極的成分和電化學(xué)性能如表1、表2所示[2]。

外加電流陰極保護技術(shù)是將被保護金屬與外加電流負極相連，由外部電源提供保護電流，以降低腐蝕速率的方法。外部電源通過埋地的輔助陽極將保護電流引入地下，通過土壤提供給被保護金屬，被保護金屬在大地電池中仍為陰極，其表面只發(fā)生還原反應(yīng)，不會再發(fā)生金屬離子的氧化反應(yīng)，使腐蝕受到抑制。強制電流保護法的設(shè)備有輔助陽極、恒電位儀和參比電極等。

在外加電流保護系統(tǒng)中與直流電源正極連接的外加電流稱之為輔助陽極，其作用是電流從點擊經(jīng)介質(zhì)到被保護體表面，其電化學(xué)性能、機械性能、工藝性能以及陽極結(jié)構(gòu)的形狀、大小、分布與安裝等對其壽命和保護效果都有影響。目前常用的輔助陽極有石墨、高硅鑄鐵、MMO等[3]。

恒電位儀是外加電流保護系統(tǒng)中供電和控制的設(shè)備，主要負責(zé)整流和控制電流電位輸出的作用。常用的種類有可控硅、磁飽和和晶體管等。

在外加電流陰極保護系統(tǒng)中，參比電極被用來測量被保護體的電位，并向控制系統(tǒng)傳遞信號，以便調(diào)節(jié)保護電流的大小，使被保護體的電位處于給定范圍內(nèi)。常用的參比電極有Cu/CuSO4、Ag/AgCl和高純鋅等。

表1 鎂陽極化學(xué)成分

表2 -25鎂犧牲陽極電化學(xué)性能

2 涂層技術(shù)

管道防腐涂層是管道防腐最基本的方法之一，防腐涂層的防腐作用主要體現(xiàn)在三方面：隔離作用、緩蝕作用和電化學(xué)保護作用。隔離作用主要是通過阻止土壤環(huán)境介質(zhì)中各種腐蝕性介質(zhì)滲透到管道基體金屬的表面，提升金屬的表面電阻，而緩蝕作用和電化學(xué)保護作用主要通過在涂層中添加陰極性金屬物質(zhì)和緩蝕劑，進一步加強防腐效果[4]。

作為管道的防腐層，需滿足一系列的要求。如良好的介質(zhì)穩(wěn)定性、抗?jié)B性、與基體金屬良好的結(jié)合性、良好的機械性能、耐陰極剝離、良好的環(huán)保屬性等[5]。

目前在管道上應(yīng)用的主要有瀝青覆蓋層、環(huán)氧煤瀝青覆蓋層、煤焦油瓷漆覆蓋層、熔結(jié)環(huán)氧粉末覆蓋層(FBE)、聚乙烯覆蓋層、三層PE覆蓋層和聚氨酯涂層等。

涂層技術(shù)在我國燃氣管道上的應(yīng)用經(jīng)過了幾個階段。上世紀50～70年代，主要采用的是石油瀝青防腐涂層，而后在70年代，環(huán)氧煤瀝青、聚乙烯膠粘帶、煤焦油瓷漆等防腐層出現(xiàn)；80年代初期開始，擠壓聚乙烯防腐層(2PE)和熔結(jié)環(huán)氧粉末(FBE)開始大量使用。90年代中期，我國引進采用了三層聚乙烯(3PE)之后，雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層技術(shù)和三層聚丙烯(3PP)防腐涂層技術(shù)、溶劑聚氨酯涂料、無溶劑環(huán)氧涂料和聚脲彈性體等大量涂層技術(shù)涌現(xiàn)。

3 小結(jié)

燃氣管道的安全事關(guān)重大，引起越來越多的重視。在燃氣管道保護方面，陰極保護技術(shù)與涂層技術(shù)的結(jié)合相得益彰，伴隨著技術(shù)的進步，將獲得更為廣闊的發(fā)展空間。

[1]齊公臺等. 腐蝕保護常用的幾種犧牲陽極材料[J].材料開發(fā)與應(yīng)用, 2001, 16(1): 36-37.

[2] GB/T17731-2004. 鎂合金犧牲陽極[S].

[3]朱相榮等. 金屬材料的海洋腐蝕與防護[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 1999: 253-255.

[4]胡士信. 陰極保護工程手冊[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 1999: 234.

[5]秦國治. 防腐蝕技術(shù)及應(yīng)用實例[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2002: 284-285.

Progress of Anti-corrosion Technology of Gas Pipeline

YANG Xin1, LIU Lei2, TAO Han-jie1
(1.Shanghai HEDA Petrochemical Engineering & Technology Co., Ltd, Shanghai 201206, China; 2.Shanghai ISKI Engineering Technology Co., Ltd, Shanghai 200131, China)

In this paper, the function and requirements of anti-corrosion technology which include catholic protection and coatings applied in the pipeline were summarized.

gas pipeline; anti-corrosion; coating; catholic protection

TE988

A

10.13726/j.cnki.11-2706/tq.2014.06.016.02

楊鑫 (1982－) ，男，山東人，技術(shù)部經(jīng)理，工程師，學(xué)士，陰極保護。