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1、腐蚀与防护腐蚀与防护第六章第六章管道及储罐防腐层应用技术管道及储罐防腐层应用技术1第一节油田管道、储罐腐蚀的严重性第一节油田管道、储罐腐蚀的严重性v 油田设施由于长期与强腐蚀介质接触，其中有许多油田设施由于长期与强腐蚀介质接触，其中有许多是在高温、高压和高流速等条件下服役，其腐蚀问题显是在高温、高压和高流速等条件下服役，其腐蚀问题显得更为突出和严重。随着世界油气工业的迅猛发展，腐得更为突出和严重。随着世界油气工业的迅猛发展，腐蚀的危害日趋明显。腐蚀不仅造成管道、储罐、钻杆、蚀的危害日趋明显。腐蚀不仅造成管道、储罐、钻杆、深井泵等设施的破坏和原油泄漏等直接经济损失，而且深井泵等设施的破坏和原油泄
2、漏等直接经济损失，而且还会引起火灾、爆炸等灾难性事，以及环境污染、停工还会引起火灾、爆炸等灾难性事，以及环境污染、停工停产等严重后果，极大地影响了油气工业的安全生产和停产等严重后果，极大地影响了油气工业的安全生产和经济效益。经济效益。2第二节第二节 影响管道、储罐腐蚀的各种因素影响管道、储罐腐蚀的各种因素v 油田管道中，腐蚀最为严重的是油田管道中，腐蚀最为严重的是“三水一热三水一热”管，即掺水管，即掺水管、注水管、回水管以及拌热管。另外，油井管、套管、油管、注水管、回水管以及拌热管。另外，油井管、套管、油气输送管的腐蚀也很严重。在储罐当中，以污水罐、高含水气输送管的腐蚀也很严重。在储罐当中，以
3、污水罐、高含水油罐、注水罐、沉降罐、压力滤罐等腐蚀最为严重，原油罐、油罐、注水罐、沉降罐、压力滤罐等腐蚀最为严重，原油罐、成品油罐的腐蚀程度次之。成品油罐的腐蚀程度次之。v 由于管道和储罐所处的工作环境、介质条件、材料品种由于管道和储罐所处的工作环境、介质条件、材料品种各不相同，受到的腐蚀程度也不一样，所以，对腐蚀的原因各不相同，受到的腐蚀程度也不一样，所以，对腐蚀的原因不能一概而论，只能对影响腐蚀的各种因素进行一些分析。不能一概而论，只能对影响腐蚀的各种因素进行一些分析。3v一、化学因素一、化学因素v1.溶解氧溶解氧v 在中性或微酸性溶液中，溶解氧是在中性或微酸性溶液中，溶解氧是促进腐蚀的有
4、害成分，即使是在氧浓度促进腐蚀的有害成分，即使是在氧浓度很低的情况下，也能引起严重的腐蚀。很低的情况下，也能引起严重的腐蚀。不论是清水还是污水中，随着溶解氧量不论是清水还是污水中，随着溶解氧量的增加，腐蚀速度加快。当溶解氧量由的增加，腐蚀速度加快。当溶解氧量由0.02mg/L增加到增加到0.065mg/L时，金属的时，金属的腐增加到蚀速度将增加腐增加到蚀速度将增加5倍；含氧量增加倍；含氧量增加到到1mg/L时，腐蚀速度将增加时，腐蚀速度将增加20倍。倍。v 油田污水中含氧量与腐蚀速度的关系油田污水中含氧量与腐蚀速度的关系如图如图1-1所示。溶解氧增加，腐蚀速度加所示。溶解氧增加，腐蚀速度加快。
5、快。图图1-1 油田污水中含氧量油田污水中含氧量 与腐蚀速度的关系与腐蚀速度的关系4v一、化学因素一、化学因素v2.二氧化碳二氧化碳56v一、化学因素一、化学因素v3.硫化氢硫化氢v 在油气田中，硫化氢是普遍存在的，对油气设施的腐蚀在油气田中，硫化氢是普遍存在的，对油气设施的腐蚀很严重。通常在水中发现有悬浮的黑色微粒和闻到硫化氢特很严重。通常在水中发现有悬浮的黑色微粒和闻到硫化氢特有的臭味，就意味着该水质腐蚀性较强，同时也可能存在着有的臭味，就意味着该水质腐蚀性较强，同时也可能存在着大量的硫酸盐还原菌。大量的硫酸盐还原菌。v 一般情况下，在含硫石油气或含硫原油中，硫化氢与二一般情况下，在含硫石
6、油气或含硫原油中，硫化氢与二氧化碳总是共存的。二氧化碳的存在，使钢材的吸氢量增大，氧化碳总是共存的。二氧化碳的存在，使钢材的吸氢量增大，从而提高了氢致开裂的敏感性。从而提高了氢致开裂的敏感性。v 值得注意的是，在油田污水中通常出现硫化氢、二氧化值得注意的是，在油田污水中通常出现硫化氢、二氧化碳和溶解氧共存的情况，所造成的腐蚀则更为严重。如果水碳和溶解氧共存的情况，所造成的腐蚀则更为严重。如果水中有硫酸盐还原菌大量繁殖时，硫化氢含量就会剧增，不仅中有硫酸盐还原菌大量繁殖时，硫化氢含量就会剧增，不仅会加速金属上述两个方面的腐蚀，而且会加速金属上述两个方面的腐蚀，而且S2-与污水中的金属离与污水中的
7、金属离子生成硫化物沉淀，很容易形成垢层，造成管线堵塞。子生成硫化物沉淀，很容易形成垢层，造成管线堵塞。7v一、化学因素一、化学因素v4.氯离子氯离子v 由于氯离子的极化度高，半径小，因此，具有很高的极由于氯离子的极化度高，半径小，因此，具有很高的极性和穿透性，易优先吸附于金属表面，特别是在金属表面成性和穿透性，易优先吸附于金属表面，特别是在金属表面成膜有缺陷或薄弱处，或者在有缝隙的地方及应力集中的小孔膜有缺陷或薄弱处，或者在有缝隙的地方及应力集中的小孔处富集，造成孔蚀、垢下腐蚀和缝隙腐蚀。处富集，造成孔蚀、垢下腐蚀和缝隙腐蚀。v5.矿化度矿化度v 介质中矿化度高，其中所含的无机盐浓度大，介质的
8、导介质中矿化度高，其中所含的无机盐浓度大，介质的导电率高，电化学腐蚀速度加快。在高矿化度的水中，所含的电率高，电化学腐蚀速度加快。在高矿化度的水中，所含的钙、镁离子浓度和碳酸根离子、硅酸根离子、硫酸根离子、钙、镁离子浓度和碳酸根离子、硅酸根离子、硫酸根离子、磷酸根离子的浓度也比较高，因此，容易引起垢下腐蚀。磷酸根离子的浓度也比较高，因此，容易引起垢下腐蚀。8v二、物理因素二、物理因素v1.温度温度v 一般地讲，金属的腐蚀速度总是随温度的升高而增一般地讲，金属的腐蚀速度总是随温度的升高而增加。温度升高，介质中物质的扩散系数增大，而过电位加。温度升高，介质中物质的扩散系数增大，而过电位和介质的粘度
9、均减小。扩散系数增大，意味着有更多的和介质的粘度均减小。扩散系数增大，意味着有更多的氢离子或溶解氧扩散到金属表面的阴极区，加快阴极去氢离子或溶解氧扩散到金属表面的阴极区，加快阴极去极化反应过程。根据电化学理论，界面反应速度常数和极化反应过程。根据电化学理论，界面反应速度常数和扩散系数都与温度呈指数关系，因此，温度的升高将大扩散系数都与温度呈指数关系，因此，温度的升高将大大加快金属的腐蚀速度。大加快金属的腐蚀速度。9v二、物理因素二、物理因素v2.流速流速v 油田上油田上“三水一热三水一热”管线的腐蚀速度与流速的大管线的腐蚀速度与流速的大小有着直接的关系。在起初一个阶段内，金属的小有着直接的关系
10、。在起初一个阶段内，金属的腐蚀速度随液体流速的增加而增加，这是因为水腐蚀速度随液体流速的增加而增加，这是因为水的流速增加，水携带到金属表面的溶解氧量随之的流速增加，水携带到金属表面的溶解氧量随之增加的原因。当水的流速足够高时，有足量的氧增加的原因。当水的流速足够高时，有足量的氧到达金属表面，使金属部分或全部钝化，这时金到达金属表面，使金属部分或全部钝化，这时金属的腐蚀速度将下降。如果水的流速继续增加，属的腐蚀速度将下降。如果水的流速继续增加，水对金属表面上钝化膜的冲击腐蚀将使金属的腐水对金属表面上钝化膜的冲击腐蚀将使金属的腐蚀速率重新增大。蚀速率重新增大。10v 如果水中的氯离子浓度很高，则在
11、任何流速如果水中的氯离子浓度很高，则在任何流速下，金属都不会发生钝化，因为氯离子对表面膜下，金属都不会发生钝化，因为氯离子对表面膜有很强的破坏作用。此时，金属的腐蚀速度将随有很强的破坏作用。此时，金属的腐蚀速度将随流速的增加而增加。流速的增加而增加。v 流体对金属表面有较强的冲击作用，容流体对金属表面有较强的冲击作用，容易造成磨损腐蚀，尤其是在管道折弯处。另易造成磨损腐蚀，尤其是在管道折弯处。另外，在流速较高的情况下，经常使离心泵的外，在流速较高的情况下，经常使离心泵的叶轮等构件发生空泡腐蚀。叶轮等构件发生空泡腐蚀。11v二、物理因素二、物理因素v3.压力压力v 油气集输管和注水管等都有一定的
12、压力，一般油气集输管和注水管等都有一定的压力，一般注水管的压力都在注水管的压力都在10MPa以上。石油炼制设备以上。石油炼制设备、化、化工设备、液化石油气储罐等都承受很高的压力。压工设备、液化石油气储罐等都承受很高的压力。压力是影响应力腐蚀开裂的主要因素之一。硫化物应力是影响应力腐蚀开裂的主要因素之一。硫化物应力腐蚀开裂（氢致开裂（氢腐蚀）等都与压力大小力腐蚀开裂（氢致开裂（氢腐蚀）等都与压力大小直接有关，压力越高，使用寿命越短。直接有关，压力越高，使用寿命越短。12v二、物理因素二、物理因素v4.电偶电偶v 在石油天然气设施中，不同金属或合金材料之间的接触或在石油天然气设施中，不同金属或合金
13、材料之间的接触或连接往往是不可避免的。在液体中，可以发现电位较负的金属连接往往是不可避免的。在液体中，可以发现电位较负的金属腐蚀速度加大，而电位较正的金属则得到了保护，这种现象就腐蚀速度加大，而电位较正的金属则得到了保护，这种现象就是电偶腐蚀。比如，在铜板上装铁铆钉，由于铁的电极电位比是电偶腐蚀。比如，在铜板上装铁铆钉，由于铁的电极电位比铜负，所以铁铆钉为阳极被加速腐蚀，而铜板则为阴极，得到铜负，所以铁铆钉为阳极被加速腐蚀，而铜板则为阴极，得到了保护。了保护。v 一般地讲，两种金属或合金的电极电位差越大，电偶腐蚀一般地讲，两种金属或合金的电极电位差越大，电偶腐蚀越严重。此外，电偶腐蚀还与材料的
14、极化率、腐蚀电池中阳极越严重。此外，电偶腐蚀还与材料的极化率、腐蚀电池中阳极面积与阴极面积的比值、溶液电阻的大小、介质条件等因素有面积与阴极面积的比值、溶液电阻的大小、介质条件等因素有关。尤其应该指出的是，在大阴极、小阳极的情况下，电偶腐关。尤其应该指出的是，在大阴极、小阳极的情况下，电偶腐蚀将大大加剧，在实际生产中，一定要注意避免。蚀将大大加剧，在实际生产中，一定要注意避免。13v二、物理因素二、物理因素v5.焊缝焊缝v 在石油天然气设备中，通常焊缝处的腐蚀比其他部位更在石油天然气设备中，通常焊缝处的腐蚀比其他部位更为严重。据统计表明：油田上为严重。据统计表明：油田上“三水一热三水一热”管，
15、几乎管，几乎60%以上以上的蚀孔发生在焊接区；液化石油气容器的开裂事故，多数也的蚀孔发生在焊接区；液化石油气容器的开裂事故，多数也出现在焊接区。其原因主要有以下几点：出现在焊接区。其原因主要有以下几点：v（1）由于焊接时急热急冷，引起母材的组织发生变化而产由于焊接时急热急冷，引起母材的组织发生变化而产生电偶腐蚀；另外，由于焊接残余应力的存在，容易引起应生电偶腐蚀；另外，由于焊接残余应力的存在，容易引起应力腐蚀开裂。力腐蚀开裂。v（2）管道焊缝补口时，由于补口技术难度较大，要求标准）管道焊缝补口时，由于补口技术难度较大，要求标准较高，往往在施工时难以达到，而导致焊接区穿孔。较高，往往在施工时难以
16、达到，而导致焊接区穿孔。v（3）经固溶处理过的奥氏体不锈钢，焊接后，在离焊缝）经固溶处理过的奥氏体不锈钢，焊接后，在离焊缝一定距离的一条带状区域内，该处在焊接时恰好处于敏化温一定距离的一条带状区域内，该处在焊接时恰好处于敏化温度区，引起铬的碳化物在晶界处析出而导致晶间腐蚀。度区，引起铬的碳化物在晶界处析出而导致晶间腐蚀。14v二、物理因素二、物理因素v6.土壤环境土壤环境v 油田的埋地管道可谓密如蛛网、纵横交错，这些号称油田的埋地管道可谓密如蛛网、纵横交错，这些号称“地地下动脉下动脉”的管道一旦腐蚀损坏，就会带来重大损失。不少国的管道一旦腐蚀损坏，就会带来重大损失。不少国家仅仅为了保养和更换管
17、道所支付的费用，每年都要花费数家仅仅为了保养和更换管道所支付的费用，每年都要花费数亿美元。因此，对金属的土壤腐蚀和保护问题受到极大的重亿美元。因此，对金属的土壤腐蚀和保护问题受到极大的重视。视。v7.微生物微生物1516v一、防腐层的保护作用及影响防腐层保护效果的因素一、防腐层的保护作用及影响防腐层保护效果的因素v1、防腐层对金属的保护的作用、防腐层对金属的保护的作用隔离作用隔离作用电化学保护作用电化学保护作用缓蚀作用缓蚀作用 将金属与腐蚀性介质隔离，以达到防腐蚀的目的。将金属与腐蚀性介质隔离，以达到防腐蚀的目的。借助涂料的内部组分借助涂料的内部组分(如铬锌黄等阻蚀性颜料如铬锌黄等阻蚀性颜料)
18、与与金属反应，使金属表面钝化或生成保护性物质，金属反应，使金属表面钝化或生成保护性物质，提高防腐层的保护作用。提高防腐层的保护作用。在涂料中使用比铁活性高的金属作填料在涂料中使用比铁活性高的金属作填料(如锌等如锌等)起到牺牲阳极保护作用，减缓腐蚀。起到牺牲阳极保护作用，减缓腐蚀。17金属金属+土壤土壤腐蚀腐蚀18金属金属+土壤土壤腐蚀腐蚀涂层涂层将金属与土壤隔离开19金属金属+土壤土壤腐蚀腐蚀涂层涂层将金属与土壤隔离开阴极保护阴极保护针对有的缺陷涂层20整流器整流器将交流电流转变成将交流电流转变成脉动直流电流脉动直流电流21通过涂层以及阴极保护系统，最终形通过涂层以及阴极保护系统，最终形成一个
19、完整的管道保护系统。成一个完整的管道保护系统。22v2、影响防腐层保护效果的因素、影响防腐层保护效果的因素环境因素环境因素材料因素材料因素施工因素施工因素涂敷环境，使用环境。涂敷环境，使用环境。被涂敷设施的材质、表面状态、涂料性能及被涂敷设施的材质、表面状态、涂料性能及 防腐层的配伍性防腐层的配伍性(如底漆和面漆的配伍性等如底漆和面漆的配伍性等)。施工方法及施工质量施工方法及施工质量23v二、管道及储罐防腐层的基本性能要求二、管道及储罐防腐层的基本性能要求v稳定的耐化学性。稳定的耐化学性。v良好的耐水性。良好的耐水性。v足够的抗冲击、抗弯曲、耐磨等机械性能。足够的抗冲击、抗弯曲、耐磨等机械性能
20、。v有效的电绝缘性有效的电绝缘性v与金属有良好的粘结性与金属有良好的粘结性v良好的抗阴极剥离的性能良好的抗阴极剥离的性能v较好的抗老化性和耐温性较好的抗老化性和耐温性v防腐层材料及施工工艺对被涂敷的母材不应有不良防腐层材料及施工工艺对被涂敷的母材不应有不良影响。影响。v在地面储存、运物期内具有良好的性能稳定性。在地面储存、运物期内具有良好的性能稳定性。v具有良好的易修复性。具有良好的易修复性。v在施工及使用中对环境无害。在施工及使用中对环境无害。24采用长效耐久的复层包覆技术进行腐蚀防护采用长效耐久的复层包覆技术进行腐蚀防护2526储罐、气柜：石油化工行业的常用容器储罐、气柜：石油化工行业的常
21、用容器27储罐、气柜边缘板存在严重的腐蚀和开裂储罐、气柜边缘板存在严重的腐蚀和开裂28复层包覆前后效果复层包覆前后效果29v三、环境腐蚀性三、环境腐蚀性v石油管道及储罐所处的腐蚀环境主要有：石油管道及储罐所处的腐蚀环境主要有：大气、土壤及水介质。确定环境的腐蚀性对大气、土壤及水介质。确定环境的腐蚀性对合理选择防腐层的种类及结构十分重要。合理选择防腐层的种类及结构十分重要。30v四、选用防腐层主要考虑的因素及防腐层四、选用防腐层主要考虑的因素及防腐层系统的评价系统的评价v环境因素环境因素v施工、运输、储荐因素施工、运输、储荐因素v地理位置、自然场所及系统可接近性。地理位置、自然场所及系统可接近性
22、。v该系统原有防腐层类型。该系统原有防腐层类型。v费用费用(包括施工费用、维护费用、材料费用等包括施工费用、维护费用、材料费用等)。v工程预期寿命。工程预期寿命。31v五、防腐层与阴极保护五、防腐层与阴极保护v 采用防腐层与阴极保护的联合保护，将在采用防腐层与阴极保护的联合保护，将在防腐层缺陷等处的基露金属表面上进行集中的防腐层缺陷等处的基露金属表面上进行集中的阴极保护，是最佳的、经济的保护形式。阴极保护，是最佳的、经济的保护形式。v 联合保护的优点在于：联合保护的优点在于：v 降低阴极保护的电流密度，缩短阴极极化降低阴极保护的电流密度，缩短阴极极化的时间。的时间。v 改善电流的分布，扩大保护
23、范围。改善电流的分布，扩大保护范围。v 延长防腐层的使用寿命，特别是对于地下、延长防腐层的使用寿命，特别是对于地下、水下的金属构筑物联合保护效果更明显。水下的金属构筑物联合保护效果更明显。32v 实践证明防腐层是决定保护效果的第实践证明防腐层是决定保护效果的第一要素，因此这种一要素，因此这种“联合保护联合保护”也可理解为也可理解为“以防腐层为主，阴极保护为辅以防腐层为主，阴极保护为辅”的保护方式。的保护方式。v 在防腐层与阴极保护的联合保护中，在防腐层与阴极保护的联合保护中，应注意防腐层与阴极保护的匹配。一味追求应注意防腐层与阴极保护的匹配。一味追求高性能的材料、或过于相信阴极保护、不合高性能
24、的材料、或过于相信阴极保护、不合理降低对防腐层的墓本要求，都是不适宜的。理降低对防腐层的墓本要求，都是不适宜的。严重的可造成保护的失败。严重的可造成保护的失败。33第二节第二节 埋地钢质管道外防腐埋地钢质管道外防腐v一、种类及使用条件一、种类及使用条件v 我国石油行业经过几十年的研究、开发及我国石油行业经过几十年的研究、开发及引进，在埋地管道外防腐层应用技术上已形成引进，在埋地管道外防腐层应用技术上已形成了系列技术，建立了八大埋地钢质管道外防腐了系列技术，建立了八大埋地钢质管道外防腐层应用技术，即石油沥青，环氧煤沥青，煤焦层应用技术，即石油沥青，环氧煤沥青，煤焦油瓷漆，聚乙烯胶粘带，熔结环氧粉
25、末，两层、油瓷漆，聚乙烯胶粘带，熔结环氧粉末，两层、三层聚乙烯防腐层及硬质聚氨醋泡沫塑料防腐三层聚乙烯防腐层及硬质聚氨醋泡沫塑料防腐保温层等。保温层等。3435363738v二、埋地管道外防腐层的性能指标及评价二、埋地管道外防腐层的性能指标及评价v防腐层原材料的检侧及评价防腐层原材料的检侧及评价v 目的目的:抓住原材料质量关。抓住原材料质量关。v防腐层性能检测及评价。防腐层性能检测及评价。v 作用作用:不仅能检验最终防腐层产品的性能指标，不仅能检验最终防腐层产品的性能指标，也能起到检验预制厂施工工艺的合理性及原材料配也能起到检验预制厂施工工艺的合理性及原材料配伍性的目的。是防腐层评价的核心。伍
26、性的目的。是防腐层评价的核心。v预制厂施工检验预制厂施工检验v 目的目的:控制预制厂施工的质量。控制预制厂施工的质量。v施工中的检验施工中的检验v 作用作用:控制防腐层管在搬运，储存及下沟等过控制防腐层管在搬运，储存及下沟等过程中防腐层的损伤。是防腐层管的最终质量保证。程中防腐层的损伤。是防腐层管的最终质量保证。39v（1）石油沥青防腐层）石油沥青防腐层v在选择石油沥青作为埋地管道外防腐在选择石油沥青作为埋地管道外防腐层时，应按管道输送介质很度来选择材料。层时，应按管道输送介质很度来选择材料。表表6-4 石油沥青材料选择要求石油沥青材料选择要求40表表6-5 管道防腐石油沥青质量指标（管道防腐
27、石油沥青质量指标（SY/T0420）41表表6-6 三种沥青基本性能对比三种沥青基本性能对比42v（2）煤焦油瓷漆防腐层）煤焦油瓷漆防腐层v煤焦油瓷漆防腐层在国外应用的历史煤焦油瓷漆防腐层在国外应用的历史较长，但国内石油行业只是在较长，但国内石油行业只是在90年代才开年代才开始应用。始应用。v由于煤焦油沥青是芳香族，以及分子由于煤焦油沥青是芳香族，以及分子结构等结构等特点特点，其吸水率低，与金属的粘结，其吸水率低，与金属的粘结性、抗细菌性能均优于石油沥青。但其仍性、抗细菌性能均优于石油沥青。但其仍属热塑性材料，具有低温脆性，高温流淌属热塑性材料，具有低温脆性，高温流淌等特点。等特点。43表表6
28、-7 煤焦油瓷漆性能指标（煤焦油瓷漆性能指标（SY/T0379）44表表6-8 煤焦油瓷漆和底漆组合性能指标（煤焦油瓷漆和底漆组合性能指标（SY/T0379）45v（3）环氧煤沥青防腐层）环氧煤沥青防腐层v此防腐层是用环氧树脂改性煤沥青，此防腐层是用环氧树脂改性煤沥青，改性后的防腐层系统无论在与金属的枯结改性后的防腐层系统无论在与金属的枯结性方面，还是耐温性方面较煤焦油瓷漆均性方面，还是耐温性方面较煤焦油瓷漆均有进一步的改善。但此防腐层对施工质量有进一步的改善。但此防腐层对施工质量要求较高，较易受机械损伤。要求较高，较易受机械损伤。46表表6-9 环氧煤沥青防腐层性能指标环氧煤沥青防腐层性能指
29、标47v（4）熔结环氧粉末防腐层）熔结环氧粉末防腐层v熔结环氧粉末防腐层在熔结环氧粉末防腐层在性能上最突出性能上最突出的优点的优点是与金属的粘结力好，耐腐蚀性能是与金属的粘结力好，耐腐蚀性能强，适应温度范围广，耐土壤应力和阴极强，适应温度范围广，耐土壤应力和阴极剥离性能好。但由于该防腐层较薄，所以剥离性能好。但由于该防腐层较薄，所以抗机械损伤能力较差。抗机械损伤能力较差。48表表6-10 熔结环氧粉末防腐层性能指标（熔结环氧粉末防腐层性能指标（SY/T0315）49v（5）聚乙烯防腐层）聚乙烯防腐层v此类防腐层可分为两层结构的聚乙烯此类防腐层可分为两层结构的聚乙烯防腐层防腐层(底胶底胶-聚乙烯
30、聚乙烯)及三层结构聚乙烯防腐及三层结构聚乙烯防腐层层(熔结环氛粉末或环氧涂料熔结环氛粉末或环氧涂料-胶粘剂胶粘剂-聚乙烯聚乙烯)。v二层结构聚乙烯防腐层的二层结构聚乙烯防腐层的主要性能特点主要性能特点：机械性能高，防腐蚀性能好，施工技术较成机械性能高，防腐蚀性能好，施工技术较成熟。但如果底胶的粘结性不好，就会便剥离熟。但如果底胶的粘结性不好，就会便剥离的聚乙烯层对阴极保护产生屏蔽作用。的聚乙烯层对阴极保护产生屏蔽作用。50v三层聚乙烯是集中了熔结环氧粉末和聚三层聚乙烯是集中了熔结环氧粉末和聚乙烯的乙烯的优点优点，即吸收了熔结环氧粉末附着力，即吸收了熔结环氧粉末附着力好的优点，又引入了聚乙烯好的
31、优点，又引入了聚乙烯(国外此类外防国外此类外防腐层也有用聚丙烯材料腐层也有用聚丙烯材料)机械性能强的优势。机械性能强的优势。使组合后的防腐层系统可适用于各种腐蚀性使组合后的防腐层系统可适用于各种腐蚀性强、多石方区等恶劣土堆环境。同时由于电强、多石方区等恶劣土堆环境。同时由于电绝缘性能好，可扩大阴极保护站的保护范围，绝缘性能好，可扩大阴极保护站的保护范围，节省维修费用。对恶劣土壤环境、长距离、节省维修费用。对恶劣土壤环境、长距离、长寿命管道工程尤为经济、适用。长寿命管道工程尤为经济、适用。51v（6）聚乙烯胶粘带防腐层）聚乙烯胶粘带防腐层v聚乙烯胶粘带防腐层其粘结性有较大改善。聚乙烯胶粘带防腐层
32、其粘结性有较大改善。同时此材料还具备电绝缘性能好、吸水率低、易同时此材料还具备电绝缘性能好、吸水率低、易施工、价格低的优势。施工、价格低的优势。v但据国外有关报道，在聚乙烯胶带的埋地管但据国外有关报道，在聚乙烯胶带的埋地管道上，处于高道上，处于高pH值或近中性值或近中性pH值的土壤中易发生值的土壤中易发生应力腐蚀破裂应力腐蚀破裂(SCC)。此类腐蚀除与管道金属材料。此类腐蚀除与管道金属材料材质、所受拉应力、土壤环境有关外，还与防腐材质、所受拉应力、土壤环境有关外，还与防腐层的粘结性密切相关。由于材料、施工等原因，层的粘结性密切相关。由于材料、施工等原因，聚乙烯胶粘带在焊缝等处易出现剥离，所以此
33、类聚乙烯胶粘带在焊缝等处易出现剥离，所以此类腐蚀需引起注意。腐蚀需引起注意。52v（7）硬质聚氨酯泡沫塑料防腐保温层）硬质聚氨酯泡沫塑料防腐保温层v 硬质聚氨酯泡沫塑料防腐保温层发展硬质聚氨酯泡沫塑料防腐保温层发展到今天是目前同类防腐保温层中较经济、有到今天是目前同类防腐保温层中较经济、有效的一种防腐保稳层系统。在我国油田中、效的一种防腐保稳层系统。在我国油田中、小口输送原油、重质油的加热管道上得到了小口输送原油、重质油的加热管道上得到了较广泛应用。总结近十几年该技术的发展经较广泛应用。总结近十几年该技术的发展经验，主要在以下几方面有所改进。验，主要在以下几方面有所改进。v材料方面材料方面 v
34、结构方面结构方面v配套技术配套技术 53v三、施工要求及补口三、施工要求及补口v（1）埋地管道外防腐层施工要求）埋地管道外防腐层施工要求v对防腐层施工要重视以下几点。对防腐层施工要重视以下几点。v严格金属表面预处理。严格金属表面预处理。v注意环境因素。注意环境因素。v严格按防腐层标准规定的涂敷程序进行施工。严格按防腐层标准规定的涂敷程序进行施工。v达到防腐层规定的厚度。达到防腐层规定的厚度。v严格进行预制厂出厂检测、防腐层管下沟前后严格进行预制厂出厂检测、防腐层管下沟前后检测及补伤等。检测及补伤等。54v（2）补口）补口v补口的重要性。补口的重要性。v补口材料及施工要求补口材料及施工要求v材料
35、与结构材料与结构v补口处钢管表面处理补口处钢管表面处理v补口施工环境要求补口施工环境要求v补口施工一般要求补口施工一般要求a.补口质量检测补口质量检测55第三节第三节管道及储罐内防腐层管道及储罐内防腐层v一、防腐层种类及使用环境一、防腐层种类及使用环境v 油气田管道及储罐内防腐层或衬里作为内腐油气田管道及储罐内防腐层或衬里作为内腐蚀控制的重要手段及措施之一，形成了多种材料及蚀控制的重要手段及措施之一，形成了多种材料及系统产品，即形成了液体涂料系统产品，即形成了液体涂料(包括环氧涂料、聚氨包括环氧涂料、聚氨酯涂料等酯涂料等)，环氧粉末涂料，玻璃续片防腐层，水泥，环氧粉末涂料，玻璃续片防腐层，水泥
36、砂浆衬里，玻璃钢衬里，富锌涂料等应用技术。砂浆衬里，玻璃钢衬里，富锌涂料等应用技术。v 同时为了油田防腐蚀的多方面需要开发、引进同时为了油田防腐蚀的多方面需要开发、引进了钻杆内防腐层涂料、防锈可焊涂料、防静电涂料了钻杆内防腐层涂料、防锈可焊涂料、防静电涂料等。等。56表表6-16介质与防腐层的选用介质与防腐层的选用57v二、内防腐层的性能指标二、内防腐层的性能指标v（1）液体环氧涂料）液体环氧涂料v以环氧树脂作为主要成膜物并且含有机溶以环氧树脂作为主要成膜物并且含有机溶剂的环氧树脂涂料称为液体环氧涂料。剂的环氧树脂涂料称为液体环氧涂料。v优点：优点：与金属的附着力强，有优异的耐蚀与金属的附着力
37、强，有优异的耐蚀性能性能(耐酸、碱、盐、有机溶剂，耐水等耐酸、碱、盐、有机溶剂，耐水等)，较，较好的机械性能及电绝缘性能。好的机械性能及电绝缘性能。v适用介质适用介质温度：温度：100v储罐设计储罐设计压力：压力：1.6MPa58v（2）管道熔结环氧粉末内防腐层）管道熔结环氧粉末内防腐层v优点：优点：具有良好的防腐蚀性能、粘结性能、具有良好的防腐蚀性能、粘结性能、耐磨性能，使用寿命长，绝缘性能好，是一种较耐磨性能，使用寿命长，绝缘性能好，是一种较为理想的石油管道内防腐层材料。为理想的石油管道内防腐层材料。v适用介质适用介质温度：温度：-30100v它不仅能用作防腐层，而且还能起到减阻、它不仅能
38、用作防腐层，而且还能起到减阻、降低管道输送动力消耗的作用。降低管道输送动力消耗的作用。59v（3）管道水泥砂浆衬里）管道水泥砂浆衬里v水泥砂浆衬里是一种应用历史悠久、材水泥砂浆衬里是一种应用历史悠久、材料来源广泛、施工方便、无毒、经济的内防料来源广泛、施工方便、无毒、经济的内防腐层，在我国石油工业中应用较广泛的材料。腐层，在我国石油工业中应用较广泛的材料。此材料主要应用于清水、污水管道，所输送此材料主要应用于清水、污水管道，所输送水的水的pH值不得低于值不得低于5，并且，并且温度不宜高于温度不宜高于60。60v（4）特殊环境的涂料应用）特殊环境的涂料应用v主要包括主要包括富锌涂料、防静电涂料及
39、耐温富锌涂料、防静电涂料及耐温涂料涂料等。等。v富锌涂料富锌涂料v富锌涂料是一种含大量活性锌粉的涂料，其富锌涂料是一种含大量活性锌粉的涂料，其于膜锌粉的质量百分含量在于膜锌粉的质量百分含量在85%-95%之间。一般之间。一般作为底漆，特别对恶劣的大气，油、水腐蚀环境作为底漆，特别对恶劣的大气，油、水腐蚀环境具有优异的防锈及防腐作用。具有优异的防锈及防腐作用。61表表6-26无机富锌涂料技术指标无机富锌涂料技术指标62v防静电涂料防静电涂料v分为分为添加型和非添加型添加型和非添加型。v目前油田较多应用的是有机添加型防静电徐料。目前油田较多应用的是有机添加型防静电徐料。主要由合成树脂主要由合成树脂
40、(包括环氧、聚氨酷、酚醛聚醋等包括环氧、聚氨酷、酚醛聚醋等)、导电填料导电填料(包括银粉、铜粉、铝粉、镍粉、导电炭黑、包括银粉、铜粉、铝粉、镍粉、导电炭黑、导电云母、石墨等导电云母、石墨等)、溶剂及添加剂组成。、溶剂及添加剂组成。v性能特点：性能特点：耐油性好、对油品无污染；有良好耐油性好、对油品无污染；有良好的导电性；具有良好的防腐性及耐热性；韧性、附的导电性；具有良好的防腐性及耐热性；韧性、附着力、抗冲击、耐磨性好。着力、抗冲击、耐磨性好。63v漆酚环氧耐温防腐层漆酚环氧耐温防腐层va.化学稳定性好，耐水及沸水，特别在潮湿环境化学稳定性好，耐水及沸水，特别在潮湿环境中耐腐蚀性可超过舰乙烯漆
41、。长期使用温度可达中耐腐蚀性可超过舰乙烯漆。长期使用温度可达120。vb.与金属附着力强，韧性、耐磨性好，使用寿命与金属附着力强，韧性、耐磨性好，使用寿命较长。较长。vc.干燥快、毒性低、施工方便。干燥快、毒性低、施工方便。64v有机硅耐高温防腐层有机硅耐高温防腐层v纯有机硅涂料的纯有机硅涂料的特性特性：耐高温、耐氧化、：耐高温、耐氧化、耐腐蚀、耐候、僧水、防霉、绝缘。耐腐蚀、耐候、僧水、防霉、绝缘。v缺点：缺点：强度较低、与金属附着力差，耐溶强度较低、与金属附着力差，耐溶剂性差。因此常与醇酸树脂，环氧树脂，漆酚剂性差。因此常与醇酸树脂，环氧树脂，漆酚树脂等树脂加以改性。树脂等树脂加以改性。v
42、有机硅涂料的耐温性一般在有机硅涂料的耐温性一般在300-500，最，最高可达高可达800-900。6566第四节第四节 架空管道及储罐外防腐层架空管道及储罐外防腐层v一、聚氨酯防腐涂料一、聚氨酯防腐涂料v聚氨酯涂料是以聚氨基甲酸酯树脂为基料的涂聚氨酯涂料是以聚氨基甲酸酯树脂为基料的涂料，具有优良的防腐蚀、机械等性能。料，具有优良的防腐蚀、机械等性能。v优良的耐化学介质性能。耐油、酸、溶剂、水、优良的耐化学介质性能。耐油、酸、溶剂、水、碱，盐等介质性能良好。碱，盐等介质性能良好。v优良的机械性能。漆膜坚硬、柔韧、耐磨、与优良的机械性能。漆膜坚硬、柔韧、耐磨、与金属附着力较好。金属附着力较好。v耐
43、热性及电绝缘性能良好。耐热性及电绝缘性能良好。v可与多种树脂进行改性，可低温或室温固化。可与多种树脂进行改性，可低温或室温固化。67v聚氨酯涂料与环氧树脂涂料不同之处：聚氨酯涂料与环氧树脂涂料不同之处：v聚聚氨氨醋醋涂涂料料在在0能能固固化化良良好好，而而环环氧氧树树脂脂涂涂料料在在10以下固化缓慢。以下固化缓慢。v聚氨酷涂料的耐碱性不如环氧树脂涂料。聚氨酷涂料的耐碱性不如环氧树脂涂料。v环环氧氧树树脂脂涂涂料料属属刚刚性性涂涂料料，耐耐聚聚氨氨酣酣涂涂料料可可调调节配方制成刚性及弹性涂料。节配方制成刚性及弹性涂料。v聚氨酯涂料的耐候性较环氧树脂涂料的好。聚氨酯涂料的耐候性较环氧树脂涂料的好。
44、v聚氨酯涂料的储藏性能不如环氧树脂涂料。聚氨酯涂料的储藏性能不如环氧树脂涂料。v聚聚氨氨酯酯涂涂料料中中含含有有活活泼泼的的NCO基基团团，对对人人呼呼吸吸道有刺激作用。道有刺激作用。68v聚氨酯防腐涂料在施工、储存时应注意以下聚氨酯防腐涂料在施工、储存时应注意以下几点：几点：v双组分涂料必须准确称量，充分搅拌，并双组分涂料必须准确称量，充分搅拌，并需熟化需熟化20min后方可施工。后方可施工。v取料完毕应密封桶盖，以免涂料吸潮变质。取料完毕应密封桶盖，以免涂料吸潮变质。v上道漆未干透前即涂敷下一道漆，使两层上道漆未干透前即涂敷下一道漆，使两层间结合紧密。间结合紧密。v喷涂时宜采用无空气喷涂，
45、不仅效率高，喷涂时宜采用无空气喷涂，不仅效率高，而且不会带入压缩空气中的水、油等杂质。而且不会带入压缩空气中的水、油等杂质。69v二、高氯化聚乙烯防腐层二、高氯化聚乙烯防腐层v高氯化聚乙烯涂料性能特点如下高氯化聚乙烯涂料性能特点如下:v（1）优良的化学稳定性耐酸、碱、盐、化学药剂，耐）优良的化学稳定性耐酸、碱、盐、化学药剂，耐水和油。水和油。v（2）良好的耐温及耐候性适用温度为）良好的耐温及耐候性适用温度为-2080，可在，可在-15条件下施工，耐湿热老化及臭氧。条件下施工，耐湿热老化及臭氧。v（3）耐菌及耐火特性阻止细菌及霉菌的生长，阻燃。）耐菌及耐火特性阻止细菌及霉菌的生长，阻燃。v（4）
46、优异的机械性能与金属附着力高，抗冲击，柔韧）优异的机械性能与金属附着力高，抗冲击，柔韧性好。性好。v（5）施工性能好施工方便、费用低、成膜厚、价格适）施工性能好施工方便、费用低、成膜厚、价格适中。中。v总之，其综合防腐性能优于氯成化聚乙烯、氯化总之，其综合防腐性能优于氯成化聚乙烯、氯化橡胶等。适用于石油、石化、城市煤气等管道、储罐橡胶等。适用于石油、石化、城市煤气等管道、储罐的外壁防腐蚀。的外壁防腐蚀。70v三、氯化橡胶防腐涂料三、氯化橡胶防腐涂料v氯化橡胶是由天然橡胶或异戊橡胶氯化而得的氯化橡胶是由天然橡胶或异戊橡胶氯化而得的白色粉末状产品，将它溶于有机溶剂白色粉末状产品，将它溶于有机溶剂(
47、芳烃、卤烃等芳烃、卤烃等)中，加入增塑剂、稳定剂、防沉剂和颜料、填料中，加入增塑剂、稳定剂、防沉剂和颜料、填料(钦白、炭黑、滑石粉等钦白、炭黑、滑石粉等)及根据需要加醉酸等树脂，及根据需要加醉酸等树脂，制成氯化橡胶涂料。制成氯化橡胶涂料。v特点：特点：化学稳定性好，耐水、耐潮、耐磨、耐化学稳定性好，耐水、耐潮、耐磨、耐候性好；不耐溶剂和氧化性酸。候性好；不耐溶剂和氧化性酸。71v 氯化橡胶可采用刷涂、喷涂和滚涂等氯化橡胶可采用刷涂、喷涂和滚涂等施工方法，自然干燥。施工时需注意以下施工方法，自然干燥。施工时需注意以下两点：两点：v 由于此涂料挥发快，刷涂和滚涂时应注意不由于此涂料挥发快，刷涂和滚
48、涂时应注意不要将刷子或辊筒来回移动，以免产生拉丝和起泡要将刷子或辊筒来回移动，以免产生拉丝和起泡现象。现象。v 在重涂时应尽量采用喷涂并在头道漆膜干透在重涂时应尽量采用喷涂并在头道漆膜干透后再涂下一道漆，以避免咬底现象。后再涂下一道漆，以避免咬底现象。72v四、热喷涂锌、铝及其合金覆盖层四、热喷涂锌、铝及其合金覆盖层v此被盖层主要应用于大气和水腐蚀环境中，国此被盖层主要应用于大气和水腐蚀环境中，国内外大量应用实践证明其寿命在内外大量应用实践证明其寿命在20-30年，甚至长达年，甚至长达50年。其防护原理是由于锌、铝及其合金的电极电年。其防护原理是由于锌、铝及其合金的电极电位比钢铁负，一方面对钢
49、铁基体能起阴极保护作用。位比钢铁负，一方面对钢铁基体能起阴极保护作用。另一方面因腐蚀速率比钢铁低得多，所以相对铁基另一方面因腐蚀速率比钢铁低得多，所以相对铁基体具有良好的耐腐蚀性。体具有良好的耐腐蚀性。73v五、氯磺化聚乙烯防腐层五、氯磺化聚乙烯防腐层v此防腐层是以氧磺化聚乙烯橡胶为主要成膜基此防腐层是以氧磺化聚乙烯橡胶为主要成膜基料，加入改性树脂、促进剂、稳定剂、硫化剂等，料，加入改性树脂、促进剂、稳定剂、硫化剂等，充分溶于有机溶剂中配制而成。充分溶于有机溶剂中配制而成。v性能特点：性能特点：v(1)有明显的耐候性及耐离子辐射性，抗氧化和有明显的耐候性及耐离子辐射性，抗氧化和臭氧作用。臭氧作
50、用。v(2)优良的耐酸、碱、盐，耐水、油，耐热抗寒优良的耐酸、碱、盐，耐水、油，耐热抗寒性能。性能。v(3)良好的韧性和粘结性，耐磨、防霉、防植物良好的韧性和粘结性，耐磨、防霉、防植物根系穿透。根系穿透。v(4)施工方便，成膜厚。施工方便，成膜厚。v适用于石油架空管道、储罐、钢架等设施外壁适用于石油架空管道、储罐、钢架等设施外壁防腐蚀，适用温度小于防腐蚀，适用温度小于100。74第五节第五节 管道防腐层修复技术管道防腐层修复技术v一、修复原则、检测及评价一、修复原则、检测及评价v管线修复的内容是根据保护对象腐蚀和管线修复的内容是根据保护对象腐蚀和防护的情况，对管道金属及防腐层进行修复。防护的情