化工管道的防腐

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摘 要：管道的防腐是延长管道寿命的重要措施,管道在运行过程中所处的复杂环境,是管道进行防腐处理的依据.提高管道的防腐能力,不仅可以降低维修和运行成本,还可以提高系统运行的安全性.本文就目前存在的管道防腐技术进行简单的分析论述.

关 键 词：管道防腐结构涂料阴极保护缓蚀剂

流体输送用的管道大多处于复杂的环境中,所输送的介质也多有毒有害、易燃易爆和腐蚀性,因而管道内壁和外壁都可能遭到腐蚀.一旦管道被腐蚀穿孔,造成泄露,不仅污染环境,甚至可能引起事故,造成危害.因此,防止管道腐蚀是管道工程的重要内容.

管道腐蚀的机理复杂,因数众多,但管道防腐技术应从以下几点考虑：

一、防腐结构

管道的结构是引起腐蚀的重要因素,如局部腐蚀、磨损腐蚀、缝隙腐蚀等.管道在设计时,在用于电解质溶液的管道应尽可能用同种金属直接焊接,避免使用异种金属直接焊接造成的电偶腐蚀,当必须采用不同金属组合时,则采取必要的绝缘措施.单面焊接的管道焊缝必须焊透,不焊透的焊缝不仅影响管道的强度,也容易在管道内壁形成缝隙,造成缝隙腐蚀.管道内的介质在流动过程中会对管道造成磨损,在设计管道时,应考虑到流体在管道内流动状态,尽可能使其在管道内均匀流动,避免管道通路断面和方向的急剧变化,尽量降低压差和流速.流体中若含有固体颗粒,固体颗粒在流动过程中与管道内壁碰撞摩擦,会加速管道的磨损腐蚀,因此要尽量减少流体中颗粒物的含量.降低管道腐蚀,首先在设计时应采用对防止腐蚀有利的结构[1].

二、防腐涂料

涂料均匀致密地涂敷在金属表面上,在金属表面形成一层保护膜,使其与腐蚀性介质隔绝,是管道防腐最基本的方法之一,目前国内外用于管道防腐的涂料主要有以下几类：

1.环氧树脂防腐涂料

环氧树脂防腐涂料被广泛用于管道内外壁防腐,具有附着力强、耐酸耐碱、收缩率低等优点,缺点是漆膜易粉化,耐候性差,特别是固化处理不好时,涂层耐水性差,膜易泛白,变脆.

2.沥青防腐涂料

沥青涂料原料易得,价格低廉,常温下耐稀酸和稀碱的腐蚀,漆膜干燥快,弹性好,常用作防水层.沥青涂料含有碳氢结构,能溶于部分有机物,在强氧化剂条件下易反应分解,且不耐有机溶剂,低温脆化.现有的定型产品,如煤环氧煤沥青,煤焦油瓷漆、石油沥青漆都是改性的沥青漆,目的是提高漆膜的硬度、耐温性、耐候性和附着力.沥青涂料的主要用途是防水及地下管道的防腐,用于地下管道防腐时,通常配合采用玻璃布包覆.

3.漆酚防腐涂料

漆酚涂料是生漆经过脱水缩聚,用有机溶剂稀释而成,与生漆相比,毒性小,干燥快.漆酚涂料耐酸、耐碱、耐氨、耐水,可作为氨气、氨水、氯气和硫化氢气体的防腐涂料,也可作为地下管道的防潮、防腐涂料.

4.聚氨酯防腐涂料

聚氨酯涂料耐酸、耐碱、耐油、耐水并且耐磨性也较好.作为防腐涂料,主要是单组份的湿固化型,和双组份的催化剂固化型及羟基固化型.为了改善某些性能,常和环氧树脂、沥青等混合使用.自制的聚氨酯沥青漆,漆膜固化快、耐水性好,可用于电站压力输水管内壁、油田注水井地下钢管内壁防腐.

5.烯烃树脂防腐涂料

烯烃树脂防腐涂料主要是以含有乙烯或丙烯分子结构的树脂为原料,再加上改性树脂、填料等制成的涂料,耐水、耐酸、耐碱、耐候性均好.

6.过氯乙烯树脂防腐涂料

过氯乙烯涂料是一种广泛地应用于化工管道防大气腐蚀的涂料.其缺点是与管道的附着力差,为了提高其附着力,常用环氧树脂改性,取得了一定的效果.

7.氯化橡胶防腐涂料

将天然橡胶或合成橡胶经过氯化反应后制得的氯化橡胶溶在有机溶剂中,即制得氯化橡胶涂料.其特点是能够较耐稀酸和稀碱的腐蚀,抗渗透性好,阻燃,一般用于大气防腐蚀,效果较好.

8.高温防腐涂料

高温防腐涂料主要是有机硅树脂耐热涂料,使用温度可达500℃,优点是耐水、耐腐蚀、耐候性较好.缺点是附着力差、价格贵,含铅粉的产品需要烘干.

9.富锌防腐涂料

富锌涂料有无机富锌涂料和有机富锌涂料两种.无机涂料由锌粉、硅酸钠（水玻璃）和固化剂等组成；有机涂料由锌粉、树脂（主要是环氧树脂）.富锌涂料防腐原理主要是锌粉对钢铁材料能起到阴极保护的作用,因此适用于水、海水、油、海洋大气的防腐蚀.在酸、碱介质中不宜使用.

10.水泥砂浆

水泥砂浆主要作为给水管道的内衬涂料,在管道内壁形成一层保护膜,防止介质与管道直接接触而引起腐蚀.其特点是经济、无污染.目前已有聚合物水泥砂浆等改性品种,可适用于热水、海水、污水等管线,并可抑制微生物和苔藓植物的生长.

三、阴极保护防腐

管道在流体输送过程中可能与所输送介质或者管道外的环境形成原电池结构,原电池环境的存在会加快管道的腐蚀速度,改变金属相对于周围介质的电极电位,可以使金属免受腐蚀.这种方法是通过获得外部阴极电流的方法将被保护金属极化成阴极来防止金属腐蚀.外部阴极电流可以通过外加电源法和牺牲阳极法得到.

外加电流法是利用直流电源,负极接于被保护管道上,正极接于阳极地床.电路连通后,管道被阴极极化.当管道对地电位达到最小保护电位时,即获得完全的阴极保护.

牺牲阳极法是采用比被保护金属电极电位更负的金属与被保护金属连接,两者在电解质溶液中形成原电池.电位较负的金属（如镁、锌、铝及其合金等）成为阳极,在输出电流的过程中逐渐损耗掉,被保护的管道金属成为阴极而免遭腐蚀,电位较负的金属为牺牲阳极,所以称牺牲阳极的阴极保护法.

对于施加阴极保护的管道不仅要考虑经济合理,还要考虑技术上的可行性,技术上要满足以下条件：

1.保证管道的导电性

2.保证管道的覆盖层要有足够的电阻

3.保证管道与其他低电阻接地装置的电绝缘性.

阴极保护防腐技术已经被广泛的用于地下管道及水下管道,其与防腐涂料联合使用后,克服了单独使用防腐涂层容易产生针孔及脱落的缺点,而在阴极保护管道上添加防腐涂层使其只需保护针孔和局部脱落的位置,耗电量降低,提高了经济效益.

四、缓蚀剂保护防腐

在腐蚀性介质中加入一种或几种物质,使得金属的腐蚀速度大大降低,这种保护金属的方法保护技术是缓蚀剂保护技术.对于金属管道来说,缓蚀剂防腐是通过工艺操作过程中添加缓蚀剂,在金属表面上生成了起隔离作用的吸附层保护膜,从而达到防腐的效果.工业上特别在高含硫的石油和天然气的采输系统；常、减压炼油装置；乙烯裂解装置中的工艺水系统；冷却水系统中使用的较为广泛.

目前,管道防腐的处理方式主要是以涂料为主,阴极保护为辅,选择合适的涂料是管道防腐的关键.传统涂料的特点是适用性差,环保性差,未来防腐涂料的发展将向适用性广,环保型方向发展.