2022年3供热管道的腐蚀防护现状.docx

《2022年3供热管道的腐蚀防护现状.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年3供热管道的腐蚀防护现状.docx（7页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精品学习资源供热管道的腐蚀防护现状哈尔滨工业高校 邹平华王贵强大庆油田工程有限公司李双林摘要： 供热管道作为集中供热系统的主要设备，其好坏与否直接影响到整个供热系统的供热质量；供热管道的腐蚀破坏是供热系统发生故障的主要缘由，其中外腐蚀比内腐蚀更易被忽视，其后果也更为严峻；本文归纳了供热管道腐蚀的主要类型，供热管道由于自身的特点，如高温、双线、采暖期运 行，非采暖期不运行等，使供热管道的腐蚀具有不同于其他管道的特殊性；在供热管道上施加阴极爱护技术可以有效的减缓甚至停止其腐蚀，延长其使用寿命；关键词： 供热管道；腐蚀；防腐层；阴极爱护1 引言随着经济水平的提高和城市基础设施的逐步完善，我国城市集中

2、供热飞速进展，集中供热普及率不断提高，规模不断扩大；供热管道作为集中供热系统的主要设备，其好坏与否直接影响到整个供热系统的供热质量；在各种管道故障中，由管道腐蚀而引起的管道故障所占的比例是最大的，据俄罗斯的有关资料显示，由管道腐蚀而引起的管道故障占故障总数的55% 75%；近年来，我国因管道腐蚀而发生的供热系统故障屡见不鲜，不但影响供热系统的供热质量，由腐蚀产生的管道泄漏甚至爆炸甚至危及人的生命财产安全；据调研发觉，管道故障很大程度上是由管道腐蚀引起的，而且内腐蚀和外腐蚀通常是同时发生的，且外腐蚀比内腐蚀更严峻，而阀门和补偿器损坏的主要缘由其实也都是腐蚀破坏1 ；由此可见，管道及其附件的腐蚀破

3、坏是影响供热系统牢靠性、造成管道故障的主要缘由；然而我国在供热管道的腐蚀防护问题上不够重视，防腐蚀手段单一、落后，管道的寿命远远低于预期寿命，大量频繁的更换管道也造成资源的不必要的铺张；2 供热管道腐蚀的机理金属腐蚀是指金属在四周介质的+阴极反应：2H2eH2+O2 4H 4e2H2O-O2 2H2O4e4OH由于土壤中有空气、水分和能进行离子导电的盐类存在，使土壤具有电解质溶液的特点，这为供热管道的腐蚀供应了必要的客观条件；由于土壤的不匀称性，导致腐蚀程度差异较大，其类型主要是局部腐蚀，极易造成管线的腐蚀穿孔破坏或断裂；3 供热管道腐蚀的类型在供热管道和四周土壤之间可能发生多种原电池腐蚀，分

4、为宏电池腐蚀和微电池腐蚀两类；微电池的电极体系尺寸很小，阴阳极过程在同一地点，甚至阴、阳二极仍不断的交替变换，这通常引起金属的匀称腐蚀，这类腐蚀是可以预见的，也简单掌握；而宏电池的电极体系尺寸相对较大，阴阳极过程也不在同一地点，这通常引起金属的局部腐蚀，这类腐蚀是很难预见的，也不简单掌握，大多数地下管线和构件的腐蚀事故都是由宏观腐蚀原电池引起的；3.1 电偶腐蚀电偶腐蚀是指两种不同电位的金属相接触时，耐蚀性较差电位较低）的金属成为阳极，腐蚀加速；而耐蚀性较高的金属成为阴极，受到爱护；当一段新管道和一段旧管道搭接时，新管道电位低于旧管道，在土壤介质的作用下发生腐蚀，腐蚀的结果是新管道被腐蚀；另外

5、，供热管网中常常选用波纹管补偿器，它是由奥氏体不锈钢制成的，与钢制管道焊接时，由于补偿器和管道的电位不同，在四周土壤和水分的电解质条件下，发生电偶腐蚀，供热管道被腐蚀；3.2 浓差电池腐蚀将同一种金属材料放在种类相同但浓度不同的电解质中，由于浓度差造成同种材料不同部位的电位不同，就可能形成浓差原电池，从而使电位低的部分被腐蚀；在供热管道中常见的浓差电池有氧浓差电池和盐浓差电池；前者是由于土壤中的氧含量不同使管道不同的部位产生电位差，后者就是由于欢迎下载精品学习资源盐含量的差异产生电位差，从而发生腐蚀；以氧浓差电池腐蚀为例，假如供热管道埋在不同类型的土壤中，如图1 所示，由于土壤的渗透性不同导致

6、氧含量不同，密实、潮湿的粘土中的氧含量低，稀疏、干燥的砂土中的氧含量高，导致中间处于粘土中的管道电位低于两端沙土中的管道，在四周土壤的作用下，发生氧浓差电池腐蚀，使中间粘土中的管道被腐蚀；图 1 管道在结构不同的土壤中所形成的氧浓差电池4不同的土壤其自身的含盐量是不同的，再加上管道施工时回填土不匀称，使管道接触到含盐量不同的土壤，造成腐蚀；特殊是对于北方城市，冬天除雪要在道路上撒大量的工业盐，这就人为的造成了土壤中的盐含量的差异；3.3 应力电池腐蚀对供热管道而言，由于不同部位的受力不同而产生电位差，进而形成应力电池腐蚀，受应力高的4部位电位较低，成为被腐蚀严峻的阳极；如图 2 所示，供热管道

7、上有两个固定支架A、B，靠近固定支架 A 处设置补偿器 C；当管道受热膨胀时，补偿器C 邻近管道所受热胀应力由于补偿器C 的存在得以减弱，此处管道所受应力较低，成为应力电池的阴极；而固定支架B 邻近管道所受土壤摩擦力较大，管道所受纵向应力也较大，这个位置的管道应力高而电位低，成为被腐蚀的阳极；阴极区阳极区ACB欢迎下载精品学习资源3.4 温差电池腐蚀图 2 土壤摩擦力引起应力电池腐蚀欢迎下载精品学习资源对供热管道而言，温度的存在使腐蚀变得更加复杂；温度上升不仅会提高供热管道的腐蚀速度， 而且有可能发生供热管道特有形式的腐蚀温差电池腐蚀；当供热管道的不同部位所处的环境温度不同时，它们的电位也将不

8、同，通常情形下，具有较高温度的部位将成为阳极，被优先腐蚀，这就是欢迎下载精品学习资源温差原电池；欢迎下载精品学习资源低温区（可能的阴极）高温区（可能的阳极）中心换热站欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源凝聚水管道凝聚水欢迎下载精品学习资源电流电解质（土壤）欢迎下载精品学习资源图 3 蒸汽凝聚水管道温差原电池腐蚀原理图4欢迎下载精品学习资源图 3 是一个供热工程中由中心换热站向锅炉房输送蒸汽凝聚水的直埋管道；由中心换热站刚出来的凝聚水温度最高可达95 ，随着输送距离的增加，凝聚水的温度不断地下降，到达锅炉房时约为45，这样就形成了一个温差原电池，靠近中心换热站的直埋蒸汽凝聚水管道温度较高，成

9、为阳极， 而远离中心换热站的直埋蒸汽凝聚水管道温度较低，成为阴极；由于温差原电池的作用，使靠近中心 换热站的直埋蒸汽凝聚水管道腐蚀速率加快；3.5 杂散电流腐蚀对供热管道影响较大的腐蚀仍有杂散电流腐蚀；由杂散电流源产生的电流由管线的一端流入管道，再沿着管线流到其他的部位，然后从管线的另一端流入土壤，在杂散电流流出管道的部位易发生杂散电流腐蚀；特殊是对于有外防腐层的长输管线，流入管线的杂散电流量很大，而只能从防腐层破旧点流出管线，腐蚀集中在破旧点处，造成严峻的腐蚀；杂散电流的主要来源是应用直流电大功率电气装置，如电气化铁道、电解及电镀槽、电焊机或电化学爱护装置等；如图4 所示，直流轻轨运输系统一

10、般是以机车上部与直流供电分站正极相连，铁轨连接到供电分站的负极，通过铁轨返回供电分站的载荷电流可达几百安培；由于运载轨道是铺在地面上的，不行能与大地完全绝缘；轻轨荷载电流从机车邻近的管段流入土壤，进而进入供热管道，沿管道传播至供电分站，流出土壤，进入供电分站；在供电分站邻近的管道由于有电流流出，造成杂散电流腐蚀；欢迎下载精品学习资源欢迎下载精品学习资源3.6 微电池腐蚀图 4 直流运输系统引起的杂散电流腐蚀5欢迎下载精品学习资源管道在土壤中仍会受到微电池腐蚀的影响，微电池腐蚀是由于管道制造时本身有缺陷，金属内有不匀称的杂质，如焊缝、熔渣、锈、轧屑等，如图5 所示，这些杂质与管道性质不同，会产生

11、电位差，进而发生腐蚀；这种腐蚀对供热管道的危害性较小；地面电流路径杂质管道图 5 微电池腐蚀综上所述，在金属与土壤形成的各种类型的腐蚀原电池中，不仅有常见于供水、燃气等其他管道的电偶电池和浓差电池，仍有供热管道特有的应力电池和温差原电池；除了宏电池腐蚀，管道在土壤中仍会受到杂散电流腐蚀和微电池腐蚀的影响；实际上供热管道在土壤中往往是受这几种原电池的共同作用，从而加速了管道的腐蚀速率；4 供热管道腐蚀防护的措施从金属的腐蚀机理我们可以知道，金属的腐蚀是自发的，是不行防止的；但是对金属施加有效的防护方法可以降低金属的腐蚀速率，使其寿命得到延长；在金属表面施加防腐绝缘层是一种物理防护方法，它通过金属

12、表面的绝缘处理使金属和腐蚀介质隔离，这种防护方法是有效的，但在实际工程中不行能做到肯定牢靠；防腐绝缘层由于本身的微孔、老化，往往会显现龟裂、剥离，在施工过程中难免会产生针孔，全部的这些都会使防腐层的寿命大大缩短，使防腐层显现破旧点，在破旧点处金属管道直接与土壤接触；这些暴露部分的金属与有防腐层爱护的金属形成小阳极大阴极的局部电池，于是欢迎下载精品学习资源金属被腐蚀；当前直埋供热管道一般采纳三层PE 防腐层，常用的型式是将工作钢管、外层聚乙烯外护壳、内层聚氨酯泡沫塑料三者紧密粘结在一起，形成的整体式的预制保温管的结构型式；外面的聚乙烯外护壳是防水材料，不会受到腐蚀，然而每根直埋聚乙烯管道长为12

13、M，管道需要有接头，除了工作钢管需要焊接，外面的聚乙烯外护层也需要在现场用塑料焊接起来，由于现场施工质量难以保证，接头处就成了防水最薄弱的地方，成为发生腐蚀泄漏的主要部位；而聚氨酯保温层在热水中会发生水解，一旦外面的聚乙烯外护层泄漏，水渗透到外护壳内部，会被内侧的工作钢管散发的热量加热，然后造成聚氨酯保温层的水解失效，继而土壤中的水分就与工作钢管直接接触，造成腐蚀，时间稍长，就会酿成泄漏事故；而阴极爱护技术正可以补偿供热管道保温层的上述缺陷；阴极爱护就是以某种方式在被爱护金属构件上施以足够的阴极电流，通过极极化使金属电位负偏移，从而使金属腐蚀的阳极溶解速度大幅度减小，甚至停止；美国、日本和前苏

14、联等发达国家在工业法规上都明文规定“禁止未加阴极爱护而只有防护涂层的管道使用”，前苏联国家标准“防腐蚀和老化的共同爱护系统”地下设施第3.1.7条中规定：为防止直接埋在极高、较高、高腐蚀活性的土壤中的地下钢管、储罐的土壤腐蚀，除采纳绝缘涂层外，仍应采阴极爱护；前苏联早在上世纪六十岁月已对供热管道的防腐蚀有较系统的讨论，在1976 年了出版的热力网规范中已列入了供热管道防腐蚀方面的内容，在 1988 年出版的苏联的热力网设计规范中，不仅有阴极爱护的详细设计方法，仍有排除杂散电流的措施 6,7 ；近 30 年，国外阴极爱护的进展主要表达在技术应用上；阴极爱护所需要的设备、材料、附配装置等日趋完善，

15、检测和监控也更加先进，应用范畴也不断扩大；在我国，阴极爱护广泛地应用于石油、自然气的长输管线上，但是在供热管道上的应用仍处于刚刚起步阶段，而且应用仍仅限于区域管道防腐，设计阴极爱护时对供热管道自身的特点也没有考虑，仅仅是将石油化工方面的阴极爱护的体会应用到供热管道上，因此对供热管道施加阴极爱护技术，需要结合供热管道的特点，进一步进行讨论；5 结论随着城市化的步伐加快，作为基础设施重要组成部分之一的供热管道的防腐蚀任务将更加重要；另外，我国大中城市正在兴建地铁和电气化铁路，由此会产生大量的杂散电流，对供热管道的腐蚀越加的不容忽视；供热管道的腐蚀是一个复杂的过程，它往往是多类腐蚀共同存在，多种因素

16、共同作用而产生的结果，相对于其他类型的管道，供热管道仍有其自身独有的特点，例如输送高温介质、双管敷设 ：7-82 林玉珍，杨德均 .腐蚀和腐蚀掌握原理M. 中国石化出版社， 2007：23 柳玉根 .热力管道的腐蚀与防护初探J. 太原科技， 2003，4 ）： 254 于宁.直埋热力管道土壤腐蚀与防护J. 管道技术与设备， 2002：445 A.W.Peabody.Peabody s Control of Pipeline CorrosMion.Second Edition.NACE International，2004： 226 ，a M ：欢迎下载精品学习资源，1988 7 S，1965 欢迎下载精品学习资源邹平华，女，1944 年 4 月生，哈尔滨工业高校高校教授，信箱：哈尔滨工业高校二校区2612， 150090 ， 0451- 86282272， email ：zph欢迎下载