燃气管道防腐施工

第一节燃气钢管的腐蚀机理材料与其所处环境介质之间发生化学的、电化学的或物理的作用而引起的材料破坏和变质称为腐蚀。

金属腐蚀是引起材料失效和破坏的主要原因之一。

钢制管道置身于土壤、水(包括海水和淡水)等以及工业介质中，其外壁不可避免地要发生腐蚀过程，这是金属材料自身的热力学不稳定性所决定的。

由于环境和工况条件不同，管道腐蚀破坏的类型和特征各异。

外壁因环境介质的腐蚀作用，常发生不均匀的全面腐蚀 ,如锈蚀、大面积坑蚀、溃疡腐蚀，导致管壁减薄;随腐蚀过程进行，在一定条件下可产生点腐蚀(小孔腐蚀)，导致穿孔泄漏；或在工作负载应力、热应力(传输高温物流)或结构应力、加工残余应力联合作用下发生应力腐蚀或腐蚀疲劳，进而导致管道断裂；流动物料与管壁的相对运动可导致磨蚀和冲蚀破坏，等等。

1.1 埋地管线腐蚀环境目前国内输油、输气管线多数以钢管为主，长距离大口径金属管道埋入地下，由于土壤的腐蚀作用，造成管道穿孔，跑、冒事故时有发生。

埋地管道在工作环境下，受着多种腐蚀，主要腐蚀情况有：土壤腐蚀、细菌腐蚀和杂散电流腐蚀。

土壤是具有固、液、气三相的毛细管多孔性的胶质体，土壤的空隙为空气和水所充满，水中含有一定的盐使土壤具有离子导电性；土壤物理化学性质的不均匀性和金属材质的电化学不均匀性，构成了埋地管道的电化学腐蚀条件，从而产生土壤腐蚀]2[。

金属钢管埋入地下，因其处在生物电解液环境中，加之钢管涂层组分的不均匀、微孔、缝隙等缺陷，防腐涂层的极易损伤，腐蚀由涂层达到金属基体。

土壤电解液对金属腐蚀过程为：(1)土壤复杂环境破坏金属表面的保护膜，微生物侵蚀及植物根系对涂层的穿透。

(2)土壤中扩散速率不同的氧气在金属表面形成的大电池腐蚀。

(3)腐蚀产生的沉淀物进一步加速金属腐蚀的速度。

(4)金属自身杂质成分而形成微电池腐蚀。

上述过程相互交融，或随着环境和生物的不同单独或同时对管道破坏]3[。

在一些缺氧的土壤中有细菌（硫酸盐还原菌）参加了腐蚀过程，细菌的作用是参加电极反应将可溶硫酸盐转化为硫化氢与铁作用，产生细菌腐蚀。

此种反应因需具备缺氧条件，在低水位、强盐碱的滨海地区，细菌腐蚀不占主导地位]4[。

杂散电流是在地下流动的防护系统设计之外对金属管道产生腐蚀破坏作用的电流，杂散电流腐蚀包括直流杂散电流腐蚀和交流杂散电流腐蚀。

直流杂散电流腐蚀原理与电解腐蚀类似；交流杂散电流是管道附近高压电力线产生的二次感应交流电叠加在管道腐蚀电化学电池产生的腐蚀，其腐蚀量较小，但集中腐蚀性强。

对于埋地管道阴极保护体系，当直流杂散电流的方向或其分量的方向与保护电流的方向相反时，杂散电流的作用是有害的；当杂散电流的方向或其分量的方向与保护电流的方向相同时，杂散电流的有害作用要小得多。

1.2 腐蚀机理金属的腐蚀是指金属在周围介质作用下，由于化学变化、电化学变化或物理溶解作用而产生的破坏或变质。

金属腐蚀是引起材料失效和破坏的主要原因之一。

埋地管道的腐蚀原因可分为：1.2.1 化学腐蚀化学腐蚀是指金属表面与非电介质直接发生纯化学作用而引起的破坏。

其特点为在一定条件下，非电解质中的氧化剂与金属表面的原子相互作用而形成腐蚀产物，腐蚀过程中电子在金属与氧化剂之间直接传递，没有电流产生。

通常金属在常温和干燥的空气里并不腐蚀，但在高温下就容易被氧化，生成一层氧化膜（由FeO、Fe2O3、Fe3O4组成），同时还会发生脱碳现象。

此外，在油品中含有多种形式的有机硫化物，环烷酸它们对金属输油管道也会产生化学腐蚀]4[。

在实际生产中，单纯化学反应的例子很少见。

1.2.2 电化学腐蚀电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质发生电化学作用而产生的破坏，其特点在于电化学腐蚀历程可分为两个相对独立并可同时进行的过程。

电化学腐蚀是最普遍、最常见的腐蚀，电化学腐蚀中，电流流出的部位叫阳极，电流流进的部位叫阴极]5[。

可分为：1.2.2.1 原电池腐蚀原电池腐蚀指金属在具有离子导电性的环境介质电解质溶液中形成原电池而发生的腐蚀。

因为在金属表面上分布着很多杂质，当它与电解质溶液接触时，每一颗杂质对金属本身来说都可能成为阴极或阳极，所以整个表面就必然会有很多微小的阴极和阳极同时存在，形成很多的原电池，如图2-1所示。

图2-1 电化学腐蚀过程可以把电化学腐蚀过程看作由下列三个环节组成：(1)在阳极，金属溶解，变成金属离子进入溶液中：Me→M+ne+ne(阳极过程) (2-1)(2)电子从阳极流向阴极；(3)在阴极，电子被溶液中能够吸收电子的物质(D)所接受：D+ne→D²ne(阴极过程) (2-2)在阴极附近能够与电子结合的物质很多,但在大多情况下，是溶液中H+和O2。

H+和电子结合形成H2，O2在溶液中与电子结合生成OH-：O2+4H++4e→2H2O(在酸性介质中) (2-3)以上三个环节是相互联系的，三者缺一不可。

如果其中一个环节停止进行，则整个腐蚀过程也就停止。

一般地说，置于电解质溶液中的金属表面上可能存在着无数个这样的腐蚀原电池作用区。

金属表面各个部位点的电极电位都可能存在着或大或小的差异，它们彼此都可能构成原电池中的阴极和阳极。

同一部位点可能与某电位相对较低的邻近部位点形成原电池而成为该电池中的阴极。

也可能同时与另一点电位相对较高的邻近部位点形成原电池而成为该原电池中的阳极。

新旧管线连接、不同金属成分连接、产生微电池（由于在施工过程中受碰撞、表面划痕和刮痕等影响，使埋地管线的防腐层破损而露出金属表面与外界环境）、金属物理状态不均匀、金属表面有差异、有氧浓度差时都可形成原电池腐蚀一般说来，土壤含氧量、含水量越大，土壤电阻率越小，土壤腐蚀性也越强。

由于土壤性质及其结构的不均匀性，在小块土壤内形成腐蚀电池；因不同土壤交接而形成的腐蚀电池腐蚀最严重，有时可能达数十公里远。

1.2.2.2 电解腐蚀指外界的杂散电流使处在电解质溶液中的金属发生电解而形成的腐蚀。

当管道铺设在电气铁路、电厂附近时，就会发生杂散电流腐蚀。

多数情况下，大地被作为电流的回路。

在寻求电阻最小的回路时，电流常常偏离其直接通道，而以地下管道等其它构筑物作为旁路。

由于电流“偏离”了预定通道，所以称作“杂散电流”。

这种电流流到管道上的部位为阴极从而受到保护；相反，电流离开管道的那个部位变为腐蚀电池的阳极遭到腐蚀。

其干扰范围大，腐蚀速度快，且受多种因素的影响，防护难度较大。

1.2.2.3 细菌腐蚀当土壤中含有硫酸盐时，在缺氧的情况下，一种厌氧性细菌———硫酸盐还原菌(SRB)就会繁殖起来，在它们的生活过程中需要氢或某些还原物质，将硫酸盐还原成为硫化物，利用反应的能量来繁殖。

硫化物与钢管表面形成的氢膜相互作用，消耗了氢膜而使更多的铁从钢管溶解下来。

细菌本身并不侵蚀钢管，但随着它们的生长繁殖，消耗了有机质，最终构成管道严重腐蚀的化学环境而腐蚀管道。

细菌腐蚀受到许多因素的影响，如土壤含水量、土壤呈中性或酸性、有机质的类型和丰富程度、不可缺少的化学盐类以及管道周围的土壤温度等。

其中，当土壤pH值在5～9，温度在25～30℃时最有利于细菌的繁殖。

在pH值为6.2～7.8的沼泽地带和洼地中，细菌活动最激烈，当pH值在9以上时，硫酸盐还原菌的活动受到抑制。

相关文献中指出SRB对碳钢的腐蚀影响与其数量有关]6[。

试样表面生成的生物膜致密时，对腐蚀有一定的阻碍作用。

HéctorA.Videla发现由细菌、细胞外的聚合物质（EPS）和水（主要的）组成的生物膜，通过这个生物膜的形成发生了金属的微生物集群现象]7[。

生物沉积可以彻底的缓和构造金属的腐蚀行为。

但是，生物膜也方便了金属/溶液接触面处化学物种交换的扩散边界的形成。

工业系统的生物腐蚀和生物淤积分布于自严重的微生物污染及随后的能量和效率损失到因腐蚀而使建购物失效。

采取合适的监控策略来补充现场和室内微生物技术是正确理解在腐蚀反应中微生物活动和生物膜角色及采取有效控制和预防措施所必须的。

第二节城市燃气管道防腐施工一.一般规定：1.管道防腐层的预制、施工过程中所涉及到的有关工业卫生和环境保护，应符合国家现行标准《工业企业设计卫生标准》TJ36、《涂装作业安全规程涂装前处理工艺安全》GB7692和《涂装作业安全规程涂装前处理工艺通风净化》GB7693的规定。

2.管道防腐宜统一在防腐车间（场、站）进行。

3.管道及管件防腐前应逐根进行外观检查和测量。

（一）钢管弯曲度应小于0.2%钢管长度，椭圆度应小于或等于0.2%钢管外径。

（二）应无裂纹、缩孔、夹渣、折叠、皱皮等缺陷。

（三）管道表面局部凹凸应小于2mm。

（四）管道表面应无疤痕和严重锈蚀等缺陷。

4.防腐前应对防腐原材料进行检查，有下列情况之一者，不得使用：（一）无出厂质量证明书或检验证明。

（二）出厂质量证明书的数据不全会对数据有怀疑，且未经复验或复验后不合格。

（三）无说明书、生产日期和储存有效期。

5.做好防腐层的管道在堆放、运输、安装时，必须采取有效措施，以保证防腐层不受损伤。

6.经检查合格的防腐管道，应在防腐层上标明管道的规格、防腐等级、执行标准、生产日期和厂名等。

7.防腐管应按防腐类型、等级和管道规格分类堆放，需固化的防腐涂层待防腐涂层固化后堆放。

8.防腐层未实干的管道，不得回填。

二.管道的表面处理1.钢管表面如有许多的油脂和积垢，应按照国家现行标准《涂装前钢材表面处理规范》SY/T0407进行清洗处理。

2.管道宜采用喷（抛）除锈。

喷（抛）除锈的方法和磨料要求应符合国家现行标准SY/T0407第5章的规定，采用工具除锈时，不应造成钢材表面损伤，不得将钢材表面磨得过光。

喷（抛）和工具除锈质量等级质量要求应符合下表的规定。

4.钢管除锈后，其表面的浮尘必须清除干净，焊缝应处理至无焊瘤、无棱角、无毛刺。

5.除锈后的钢管应尽快进行防腐，如防腐前钢管出现二次锈蚀，必须重新除锈。

三.石油沥青防腐1.石油沥青防腐所用材料的技术指标及验收，应符合国家现行标准《埋地钢质管道石油沥青防腐层技术标准》SY/T0420的要求。

2.防腐层的等级与结构应符合下表要求。

管道焊缝部位的防腐层厚度不宜小于其规定值得65%。

3.用作石油沥青防腐外保护层的聚氯乙烯工业膜不得有局部断裂、挤皱和破洞，边缘应整齐，宽幅宜与玻璃布相同。

4.防腐管道的堆放层数以防腐层不被压薄为准，防腐管底层和防腐管之间应垫上软物质。

5.装卸时应使用尼龙宽带或专用吊具，严禁使用摔、撬、滚滑的操作。

6.当环境温度低于-5℃时，应按《石油沥青脆点测定法》GB/T4510的规定测定石油沥青的脆化温度。

当环境温度接近脆化温度时，不得进行防腐管的吊装、搬运作业。

7.石油沥青防腐施工及检验应符合附录A的规定8.石油沥青可采用5#（10#）及4# （30#甲）建筑石油沥青，其质量指标应符合国家现行标准GB494《建筑石油沥青》的有关规定。