金属管道腐蚀的现象与机理比较复杂,常用的分类方法如下:按腐蚀的环境分类,可分为化学介质腐蚀、大气腐蚀、海水腐蚀和土壤腐蚀等;按腐蚀过程的特点和机理分类,可分为化学腐蚀(包括气体腐蚀和非电解质溶液中的腐蚀)、电化学腐蚀、物理腐蚀等。
金属管道腐蚀的破坏形式,有均匀腐蚀和局部腐蚀两大类,均匀腐蚀是在整个金属管道表面均匀地发生腐蚀,均匀腐蚀一般危险性较小。局部腐蚀是整个金属管道局限于一定的区域腐蚀,而其他部位则几乎未被腐蚀,局部腐蚀包括小孔腐蚀、斑点腐蚀、电偶腐蚀、应力腐蚀破裂、晶间腐蚀、磨损腐蚀、氢脆、细菌腐蚀等。管道局部腐蚀的危害性很大,容易被人们所忽视。在我国因管道局部腐蚀使燃气、给水管道被破坏造成人员伤亡、财产损失的现象时有发生。
管道防腐蚀设计
1.钢管表层处理
管道在防腐处理之前,应对管道基体表面进行处理,清除基体表面的水份、油污、尘垢、污染物、铁锈和氧化皮等。表层处理的方法很多,一般常采用人工除锈、喷砂或化学除锈。人工除锈时,质量标准应达到St3级;喷砂或化学除锈时,质量标准应达到Sa2.5级,表面粗糙度30~50μm较合适。经处理后的表面应在4小时内涂上底漆。
2.管道外防腐设计
石油沥青防腐层是最古老的防腐层,在大多数干燥地带使用良好。随着技术的发展,环氧煤沥青、富锌涂料等已取代石油沥青成为钢质输水管道的防腐涂料,由于环氧煤沥青系列涂料防腐性能优异,价格较低,一直是钢质输水管道的首选防腐涂料。
环氧煤沥青防腐层一般适用输送介质温度不超过110℃,为适应不同腐蚀环境对防腐层的要求,分为普通级、加强级和特加强级3个等级。普通级的结构为一底漆三面漆,干膜厚度≥0.3mm;加强级的结构为底漆→面漆→面漆、玻璃布、面漆→面漆,干膜厚度≥0.4mm;特加强级的结构为底漆→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、面漆应连续涂缴。实际工程中应根据工程条件、输送介质等进行等级选择。
防腐层施工时环境温度应高于5℃,空气湿度低于80%。稀释剂配比5%,玻璃布压边20~25mm,布头搭接长度为100~150mm。防腐层电压检查:普通级2000V;加强级2500V;特加强级3000V。防腐层检查:每10km漏点≯5处,用低压音频信号检漏仪测定。
3.管道内防腐设计
钢管内防腐根据输送介质的不同需选择不同的防腐工艺,常用的防腐工艺有水泥砂浆内衬、防腐涂料及塑料衬里等工艺。
水泥砂浆内衬主要用于输送供水和饮用水的管道,衬里用水泥应选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥,标号为425号或525号。衬里施工前应检查管道的变形状况,竖向最大变形不得大于管径的2%,内壁不得有结露和积水。水泥砂浆重量配比在1:1~1:2范围,水泥砂浆坍落度宜取60~80mm,抗压强度不低于30Mpa。
输送非饮用水,尤其是输送污水的管道内防腐一般可采用环氧煤沥青防腐涂料3层做法,一道底漆两道面漆,也可采用无机富锌底漆配环氧树脂涂料两道,干膜厚度0.2~0.4mm。
4.管道阴极保护设计
阴极保护属于电化学保护,是利用外部电流使金属腐蚀电位发生改变以降低其腐蚀率的
防腐层检测仪技术,通常采用两种方法,即牺牲阳极法阴极保护、外加电流法阴极保护。埋地钢质管道,通常采用牺牲阳极法阴极保护与防腐涂层联合保护,在防腐工程中得到广泛应用,效果良好。
阴极保护体系的设计,先要了解管道的长度、直径、壁厚、涂层种类,以及管道所处地理位置的土壤地质结构、土壤电阻,计算确定牺牲阳极种类、规格、数量和使用寿命。常用Al、Zn、Mn合金作牺牲阳极,阳极开路电位在1.5v以上,阳极一般在200~500米内埋设一组,阳极电缆可采用vv型橡胶钢芯电缆,填包料可采用50%CaSO4,50%膨润土,一般设计使用寿命可达15~30年。