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                  阀门管道的防腐与保温(3)

                  [ 时间:2013-09-10 源站:beat321365体育投注 点击:2145 ]

                   牺牲阳极材料的性能

                  性能

                  纯镁、镁、锰

                  镁合金(Mg-6Al-3Zn

                  铝合金(Al-Zn-In

                  纯锌、锌合金

                  密度 /kg/m3

                  阳极开路电位/V

                  对钢铁的有效电压/V

                  理论产生电量/A·h/g

                  1740

                  1.56

                  0.75

                  2.2

                  1770

                  1.48

                  0.85

                  2.21

                  2830

                  1.08

                  0.25

                  2.87

                  7140

                  1.03

                  0.2

                  0.82

                  海水中

                  电流效率(%)

                  发生电量 /A·h/g

                  消耗率 / [kg /A·a]

                  50

                  1.1

                  8

                  55

                  1.22

                  7.2

                  80

                  2.2

                  3.8

                  95

                  0.78

                  11.8

                  土壤中

                  电流效率(%)

                  发生电量 /A·h/g

                  40

                  0.88

                  50

                  1.11

                  65

                  1.86

                  65

                  0.53

                   

                  2.杂散电流的腐蚀及防护

                  1 直流电对腐蚀的影响

                  电气化铁路、电车、以接地为回路的输电系统,都会在土壤中产生杂散电流,使地下管道产生电化学腐蚀,其腐蚀程度要比一般的土壤强烈得多,有杂散电流存在时,管地电位差可能高达89V,较无杂散电流的零点几伏电位差大得多,其影响可远达几十公里,必须采取防护措施。

                  2 防止杂散电流的措施

                  除使长输管道远离杂散电流外,如果不能远离,长输管道防止杂散电流的主要措施是排流保护,即用绝缘的金属电缆将被保护的金属管道与排流装置连接,将杂散电流引回铁轨或回归线(负极母线)上。电缆与管道的连接点称为排流点。排流保护可分为简单排流保护、极性排料保护、接地式排流、强制排流等,在工程设计中由电力专业设计人员确定。

                  由于杂散电流通过管道时电位变化幅度较大,所以地下管道采用排流保护的段落,一般都不用阴极保护。

                  3 阴极保护的抗干扰措施

                  当各种管道密集分布或平行铺设时,某一根管道的阴极保护设施会对其他管道产生干扰,不仅会影响被保护管道的防护效果,还会加速未防护管道的腐蚀。为防护这种干扰影响,应尽可能使未防护管道远离阴极保护设施,否则应采取下述抗干扰措施:

                  1)采用绝缘法兰隔离有阴极保护的管段和无阴极保护的管段,一般在被保护管道的出站口、大型穿越障碍物的两端、杂散电流影响段,被保护管道与其他不应受到阴极保护的管道连接处应装设绝缘法兰。绝缘法兰采用绝缘垫片,每个螺拴都加绝缘圈和绝缘套管,使两个法兰完全绝缘。组装后要做绝缘性能试验,用500V兆欧表摇测,其绝缘电阻大于5MΩ方可焊到管道上。

                  2)采用加“均压线”的方法,将未保护管道与保护管道用电缆连接起来,以保持各处电位的平衡,实行联合阴极保护,一般长输管道每隔50m左右设一“均压线”。

                  3)在距阳极较远有电流从管道流出的部位,安装一个牺牲阳极与管道相连,使杂散电流经牺牲阳极流入地下。

                  4 交流输电线感应腐蚀的防护

                  一般来说交流电引起的腐蚀比直流电小得多,大约为直流电的1%以下。但是当高压交流输电线与管道平行架设时,由于静电场和交变磁场的影响,对金属管道感应而产生交流电流,这时对管道的影响和危害却不能忽视,在交直流叠加的情况下,交流电的存在可引起电极表面的去极化作用,使腐蚀加速。除尽可能避免或缩短平行段的长度外,还应采取下述措施:

                  1)将管道串接大电容接地,或在管道与电力系统接地之间安装接地电池。接地电池由一对或几对用绝缘块隔开的锌阳极构成,埋在低电阻率的回填土中。

                  2)为防止高压电对人员的危害,在所有露出地面的金属管道附属设施处,需作接地处理,以消除静电干扰。在管道工作人员接触有关部位,设接地栅极或接地电池,将感应的交流电引入大地,防止工作人员受电击。

                  3)为防止绝缘法兰被击穿,应在法兰上安装避雷器或放电器,或将法兰两端与接地电池相连。

                  4)严格遵循有关安全规程。

                  五、金属阀门管道的内壁涂层

                  1.内壁涂层技术在国内外的应用

                  为了防止管道内壁腐蚀、降低内壁粗糙度、增加输送能力、延长管道使用寿命,20世纪60年代以来,内壁涂层技术在国外得到迅猛的发展,1968年美国石油学会(API)制定了《输气管道内涂层的推荐准则》,对内涂层材料、施工和质量都作了严格规定,之后英国、法国、荷兰、加拿大等国家相继制定了内壁涂层的标准。我国采用内壁涂层技术始自20世纪70年代,首先应用水泥浆作给水管道的衬里,以解决管内壁的腐蚀结垢问题,并制定了《埋地给水钢管道水泥浆衬里技术标准》(CECS101989),现已在全国推广应用,该标准适用于DN500的室外给水钢管道。对于室内给水管道,已废止使用黑铁管和镀锌钢管,推广采用适于输送饮用水的硬质聚氯乙烯管材、高密度聚乙烯管材和铝塑复合管。我国石油行业制定了《钢质管道熔结环氧粉末内涂层技术标准》(SY/T0442-1997),经原能源部批准于1990101日实行,但国内长输管道内涂层尚处于试验研究阶段。

                  2.内壁涂层的效果及性能要求

                  1 内壁涂层的效果

                  管道外壁涂层只能解决管道周围环境对外壁的腐蚀,不能解决输送介质对内壁的腐蚀。为此,应采取内壁涂层的措施,内壁涂层的技术经济效果有如下各点:

                  1)防止内壁腐蚀,例如硫化物(硫化氢、硫醇等)、水、氧、厌氧细菌都会引起油气管道的内壁腐蚀,甚至影响输送介质的质量,为此,应采用耐腐蚀的内涂层。

                  2)降低管壁粗糙度,减少摩阻损失,可增加加压站的间距、减少加压站的数量,从而降低投资和能耗。

                  3)减少管道事故,延长管道使用寿命,可减少维护费用。

                  4)由于管壁粗糙度减小,可降低清管通球的驱动压力。据国外的实践,有内涂层管道的通球驱动压力约可降低50%。由于污物不易粘接,清管变得容易,可减少清管通球的次数。

                  5)钢管出厂后,一般不立即使用,如有内涂层,可长期储存。易于检查管子的内壁缺陷,借助漆膜的光泽,可方便地进行内壁检查。

                  2 常用内壁涂料

                  1)给水管道采用水泥砂浆衬涂  可用于饮用水管道

                  2)液体环氧涂料  一般推荐采用胺固化环氧树脂和聚酰胺固化环氧树脂,其环氧当量值为450525,环氧值为0.190.22,相当于我国生产的601#环氧树脂。这种涂料强度高、附着力大、耐磨耐腐蚀,适用于高压油气管道和非饮用水管道。我国兰州涂料研究所和中国石油天然气总公司四川设计院研制的E–2环氧涂料即此类产品。

                  3)环氧煤焦油涂料  它主要由环氧树脂同煤焦油沥青按一定比例配成的,是一种成本低性能好的内涂料,对酸、碱、盐、水都有较好的抗腐蚀性能。

                  4)酚醛树脂涂料  热固性酚醛树脂涂料机械性能好,耐化学腐蚀,耐热温度可达120℃,也是一种性能较好的内涂料,在日本使用较多。

                  5)粉末涂料  目前用于管道内壁防腐的粉末涂料,主要是热固性的环氧树脂和热塑性的聚乙烯。前者多用于油气管道,后者用于输水管道。管道内壁防腐所用环氧树脂主要是双酚A型,也可采用双酚A与环氧氯丙烷的共聚物,所用固化剂多为双氰胺、已二酸二酰胺或封闭型聚异氰酸酯。采用上述树脂和固化剂构成的涂料,可获得理想的防腐效果。环氧粉末涂料的涂膜具有强度高。附着力强、耐化学腐蚀性能好的特性,使用温度为-30110℃。

                  3 涂层结构

                  涂层结构由底层、中间层和面层组成,涂层结构的总厚度是涂层寿命的主要指标之一。一般认为底层厚度是钢材表面粗糙度的3倍以上,不同的应用条件,对涂层厚度有一定的控制范围,内涂层厚度的参考数据如表所示。

                  管道内涂层的控制厚度

                  内涂层应用条件

                  控制厚度/μm

                      

                  注水油管

                  一般油(气)田污水

                  重腐蚀性的油(气)田污水

                  含砂耐腐蚀厚浆涂层

                  湿式二氧化碳

                  油(气)田卤水

                  油田水回注系统

                  125250

                  125230

                  250~350

                  400~550

                  400~550

                  250~400

                  400~550

                  250~400

                  石油行业标准SY/T0442-1997所列环氧粉末内涂层厚度列于下表

                  涂层厚度/μm

                  输气管

                  减阻型

                  防腐型

                  50

                  200

                  输油管道

                  输水管道

                  200

                  300

                       

                  4 施工技术

                  内涂层施工工艺分为工厂喷涂和现场涂敷两大类,工厂喷涂的优点是涂层质量易保证,对管道内壁表面处理质量、涂层厚度、均匀度、缺陷等可直接监控;另外,工厂喷涂周期短、产量高,可采用现代化生产手段,是内涂层的主要施工方式。现场涂敷是对已铺设好的管道在现场采用整体涂敷内涂层的方法和现场衬里方法,现简介如下:

                  工厂喷涂工艺分为机械喷涂法、流化床法、静电喷涂法和灌涂法四种方法。

                  机械喷涂法的工艺流程如图所示。

                   

                  管内喷涂工气流程

                  长输管道大都采用高压无空气喷涂方式,具有生产效率高、涂膜质量好的优点,不会因压缩空气所带来的水分、尘土、杂质等影响涂膜质量,还可节省涂料,防止溶剂雾滴污染环境。为确保膜厚和涂膜的均匀、光滑,必须使涂料充分雾化。

                  流化床法是粉末涂料最早使用的方法,设备简单,操作容易。待涂管子经内表面处理预