埋地鋼質(zhì)管道腐蝕控制課件

1埋地鋼質(zhì)管道的腐蝕控制河南省防腐工程有限公司2012年8月23日1埋地鋼質(zhì)管道的腐蝕控制2

埋地鋼質(zhì)管道在土壤中的腐蝕過程是典型的電化學(xué)腐蝕機(jī)制。由于金屬材料、介質(zhì)和環(huán)境條件差異，在管道金屬表面不同部位形成了高低不同的電位、據(jù)此在金屬表面產(chǎn)生了由分離的陽極區(qū)和陰極區(qū)組成的電化學(xué)原典電池。每一種腐蝕控制措施都有其適用范圍和條件，對某一種腐蝕體系有效的措施，對另一種體系就不一定有效；在某一種條件下有效的措施，在另一種條件下可能是無效的，有時甚至可能是有害的。一般情況下，同時采用兩種或多種服飾控制措施進(jìn)行聯(lián)合保護(hù)，其防腐蝕效果遠(yuǎn)比采用單一措施為佳?，F(xiàn)在埋地鋼質(zhì)管道采用的腐蝕控制措施，一般就是采用防腐層和陰極保護(hù)的聯(lián)合技術(shù)。實踐證明，這種聯(lián)合保護(hù)技術(shù)是十分有效和成功的。前言2埋地鋼質(zhì)管道在土壤中的腐蝕過程是典型的電化學(xué)腐3管道的腐蝕情況：過橋管3管道的腐蝕情況：過橋管4管道的腐蝕情況：機(jī)械損傷4管道的腐蝕情況：機(jī)械損傷5管道的腐蝕情況：三通5管道的腐蝕情況：三通6管道的腐蝕情況：拐點6管道的腐蝕情況：拐點7管道的腐蝕情況：入戶立管7管道的腐蝕情況：入戶立管8管道的腐蝕情況：異徑管8管道的腐蝕情況：異徑管9一、什么是腐蝕1、腐蝕的定義

金屬與環(huán)境介質(zhì)間的物理-化學(xué)相互作用，其結(jié)果使金屬的性能發(fā)生變化，并?？蓪?dǎo)致金屬、環(huán)境或由它們組成的作為部分技術(shù)體系的功能受到的損傷。材料在環(huán)境作用下引起的破壞與變質(zhì)。金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致的無謂消耗或破壞。從本質(zhì)上講：“冶金的逆過程”。

9一、什么是腐蝕1、腐蝕的定義102、腐蝕的分類a、按腐蝕形貌分類腐蝕：全面腐蝕（均勻腐蝕）和局部腐蝕。

局部腐蝕又可分為：點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕等。

點蝕：發(fā)生在金屬表面極為局部的區(qū)域內(nèi)，造成洞穴或坑點，并向內(nèi)部擴(kuò)展甚至穿孔。若坑口直徑小于點穴深度時稱點蝕，反之稱為坑蝕。102、腐蝕的分類11全面腐蝕（均勻腐蝕）11全面腐蝕（均勻腐蝕）12局部腐蝕：坑蝕12局部腐蝕：坑蝕13局部腐蝕：點蝕13局部腐蝕：點蝕142、腐蝕的分類b、按腐蝕機(jī)理分類腐蝕分為：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕又可分為：點偶腐蝕、縫隙腐蝕、濃差腐蝕、晶間腐蝕（選擇性脫成分腐蝕）、應(yīng)力腐蝕、磨損腐蝕-空泡腐蝕（氧蝕）、細(xì)菌腐蝕。雜散電流腐蝕。142、腐蝕的分類15空泡腐蝕15空泡腐蝕16空泡腐蝕16空泡腐蝕17雜散電流引起的腐蝕17雜散電流引起的腐蝕18A：不同土壤引起的腐蝕18A：不同土壤引起的腐蝕19B：地形起伏19B：地形起伏20C：新舊鋼管連接，新鋼管腐蝕20C：新舊鋼管連接，新鋼管腐蝕21D-1：濃差腐蝕（穿越公路）21D-1：濃差腐蝕（穿越公路）22D-2：濃差腐蝕（管道底部）22D-2：濃差腐蝕（管道底部）23D-3：濃差腐蝕（穿越河流）23D-3：濃差腐蝕（穿越河流）24D-4：濃差腐蝕（土壤裂縫）24D-4：濃差腐蝕（土壤裂縫）253、腐蝕的特點必要條件：

1、存在不同電極電位的陽極區(qū)和陰極區(qū)。

2、處在同一種電解質(zhì)中。

3、陽極、陰極區(qū)是電連接的。過程：陽極反應(yīng)Me﹦Me2++2e

陰極反應(yīng)O2+2H2O+4e=4(OH)-

次生反應(yīng)Me2++2(OH)-=Me(OH)2

特點：陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)不直接起反應(yīng)，地點不同。陰、陽極反應(yīng)通過電子傳遞建立物質(zhì)平衡、電平衡。253、腐蝕的特點264、金屬腐蝕速度的表示方法

通常用失重法表示

Vˉ=(W0–W1)/S0·t

—g/㎡·hVˉ—失重時的腐蝕速度，g/㎡·hW0—金屬的初始重量，gW1—除去腐蝕產(chǎn)物后金屬的重量，g

S0—金屬的表面積,㎡

t—腐蝕的時間，h

264、金屬腐蝕速度的表示方法27二、鋼質(zhì)管道的腐蝕控制措施

CJJ95-2003《城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦劁撡|(zhì)管道腐蝕控制技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定：

3.0.1城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦劁撡|(zhì)管道必須采用防腐層進(jìn)行外保護(hù)。3.0.2新建的高壓、次高壓、公稱直徑大于或等于100mm的中壓管道和公稱直徑大于或等于200mm的低壓管道必須采用防腐層輔以陰極保護(hù)的腐蝕控制系統(tǒng)。管道運行期間陰極保護(hù)不應(yīng)間斷。3.0.3僅有防腐層保護(hù)的高壓、次高壓和公稱直徑大于或等于150mm的中壓在役管道應(yīng)逐步追加陰極保護(hù)系統(tǒng)。6.1.6新建管道的陰極保護(hù)設(shè)計、施工應(yīng)與管道的設(shè)計、施工同時進(jìn)行，并同時投入使用。

27二、鋼質(zhì)管道的腐蝕控制措施CJJ95-2003281、防腐層保護(hù)

定義：防腐層保護(hù)就是采用物理的、化學(xué)的和機(jī)械的方法在金屬表面覆蓋一層致密無孔、均勻完整、與基體結(jié)合牢固的耐蝕材料，以達(dá)到或減緩腐蝕、保護(hù)基體金屬的目的。管道防腐層應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，應(yīng)具備下列性能：

1）有效的電絕緣性能：新建埋地管道防腐層的絕緣電阻率一般不應(yīng)小于10000Ω·㎡。

2）有良好的防潮、防水性。

3）有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度：有一定的抗沖擊強(qiáng)度和硬度；有良好的耐彎曲性；有較好的耐磨性。

4）防腐層對鋼鐵表面有良好的粘結(jié)性。

5）防腐層的材料和施工工藝對母材的性能不應(yīng)產(chǎn)生不利影響。

6）有良好的抗陰極剝離性能。

7）應(yīng)有良好的耐化學(xué)性和抗老化性。

8）防腐層損傷后易于修補(bǔ)。

9）應(yīng)易于修復(fù)。281、防腐層保護(hù)29◆

防腐管下溝前必須對防腐層進(jìn)行外觀檢查;◆

下溝時必須進(jìn)行防護(hù)，發(fā)現(xiàn)缺陷后應(yīng)進(jìn)行修復(fù)；◆修復(fù)和補(bǔ)口應(yīng)使用與原材料相容的材料?！舴栏芟聹虾蟮幕靥顟?yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)燃?xì)廨斉涔こ淌┕ぜ膀炇找?guī)范》。29◆防腐管下溝前必須對防腐層進(jìn)行外觀檢查;302、陰極保護(hù)1)、陰極保護(hù)的含義

陰極保護(hù)：通過降低腐蝕電位，使管道腐蝕速率顯著減小而實現(xiàn)電化學(xué)保護(hù)的一種方法。滿足條件：陰極保護(hù)技術(shù)是通過改變體系中電化學(xué)電池的組成結(jié)構(gòu)、調(diào)整氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在陰極和陽極上的分布，來實現(xiàn)對被保護(hù)金屬（陰極）實施陰極保護(hù)目的。因此，就要求腐蝕介質(zhì)必須是電介質(zhì)體系，以便建立起一個完整的電流回路；要求被保護(hù)金屬表層盡可能施涂優(yōu)質(zhì)、絕緣的防腐層，以最大程度地降低陰極保護(hù)需要量；要求采用電絕緣裝置，以使被保護(hù)結(jié)構(gòu)物與非保護(hù)結(jié)構(gòu)物嚴(yán)格電絕緣，防止有效保護(hù)電流的流失；還要求被保護(hù)結(jié)構(gòu)物，尤其是管道，具有良好的整體電連續(xù)性。302、陰極保護(hù)1)、陰極保護(hù)的含義312）、陰極保護(hù)原理a、腐蝕的過程腐蝕電池：陽極區(qū)在原電池電動勢驅(qū)動下發(fā)生了金屬的氧化反應(yīng)，金屬原子轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘匐x子進(jìn)入環(huán)境土壤溶液中，陰極區(qū)則發(fā)生了氧化劑的還原反應(yīng)：

Fe→Fe2+

+2e2H+

+2e→H2（酸性溶液中）

O2+4H++4e→2H2O（酸性溶液中）

O2+2H2O+4e→4OHˉ（中、堿性溶液中）

當(dāng)陽極與陰極實現(xiàn)了電荷平衡，金屬就達(dá)到了某種穩(wěn)定狀態(tài)，表現(xiàn)為有一個穩(wěn)定的電極電位和金屬氧化反應(yīng)速度，即腐蝕速度。312）、陰極保護(hù)原理32b、極化過程：

腐蝕電流的產(chǎn)生將導(dǎo)致金屬表面原來的起始狀態(tài)下的電極電位產(chǎn)生了偏移，這就是極化。也就是說，在腐蝕電池中的兩種導(dǎo)體—金屬和電介質(zhì)，通過其接觸面的電極反應(yīng)（氧化和還原反應(yīng)），構(gòu)成了一個閉合的電流回路。很顯然，在這一回路中電子的迂移速度，要遠(yuǎn)大于電極反應(yīng)的速度。因此，腐蝕原電池的陽極和陰極表面的電荷分布狀況，肯定會發(fā)生變化。這都會偏離原來起始狀態(tài)下的平衡值，即極化是必然要產(chǎn)生的。極化的結(jié)果，使腐蝕原電池陽極的電位向正的方向偏移，而陰極的電位向負(fù)的方向偏移，從而使腐蝕原電池的起始電位差變小，腐蝕電流降低。32b、極化過程：33

由于金屬本身的電化學(xué)不均勻性,或由于外界環(huán)境的不均勻性,都會形成微觀或宏觀的腐蝕原電池.當(dāng)采用外加電流極化時,原來腐蝕著的微電池就會由于外加的電流作用,電極電位發(fā)生變化,此時腐蝕電流減小。33由于金屬本身的電化學(xué)不均勻性,或由于外界環(huán)境的34陰極保護(hù)可用E-pH圖來說明：34陰極保護(hù)可用E-pH圖來說明：35

金屬繼續(xù)極化到更負(fù)的電位后，此時的外加電流使原來的腐蝕電池的微電池作用完全受到抑制。消除了被保護(hù)金屬體表面的電化學(xué)不均勻性，陰極極化構(gòu)成了新的大地電池即保護(hù)電路，使被保護(hù)金屬體表面只發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，金屬不再發(fā)生氧化丟電子的反應(yīng)，腐蝕也不再發(fā)生。

從上圖可知，通過外加電流的陰極極化，將鐵的電位降低、移至免蝕區(qū)。從而鐵得到保護(hù)。35金屬繼續(xù)極化到更負(fù)的電位后，此時36陰極保護(hù)技術(shù)根據(jù)提供直流電的方法分為：犧牲陽極法和外加電流法。犧牲陽極法——在電解質(zhì)中用一種電極電位比較負(fù)的金屬或合金與被保護(hù)結(jié)構(gòu)連在一起，依靠他不斷腐蝕產(chǎn)生的電流來保護(hù)該金屬結(jié)構(gòu)的技術(shù)。外加電流法——利用外部直流電源取得陰極極化電流來防止金屬腐蝕的技術(shù)。3）陰極保護(hù)實現(xiàn)方法36陰極保護(hù)技術(shù)根據(jù)提供直流電的方法分為：犧牲陽極法和外加電374）陰極保護(hù)實現(xiàn)方法優(yōu)缺點比較方法優(yōu)點缺點強(qiáng)制電流1、輸出電流連續(xù)可調(diào)；2、保護(hù)范圍大；3、不受環(huán)境電阻率影響；4、工程越大越經(jīng)濟(jì)；5、保護(hù)裝置壽命長。1、需要外部電源；2、對臨近金屬構(gòu)筑物干擾大；3、維護(hù)管理工作量大。犧牲陽極1、不需外部電源；2、對臨近構(gòu)筑物無干擾或很??；3、投產(chǎn)調(diào)試后可不需管理；4、工程越小越經(jīng)濟(jì)；5、保護(hù)電流分布均勻、利用率高。1、高電阻環(huán)境不宜使用；2、保護(hù)電流幾乎不可調(diào)；3、覆蓋層質(zhì)量必須好；4、投產(chǎn)調(diào)試工作復(fù)雜；5、消耗有色金屬。374）陰極保護(hù)實現(xiàn)方法優(yōu)缺點比較方法優(yōu)點缺點強(qiáng)制電流1、輸38強(qiáng)制電流法

強(qiáng)制電流法保護(hù)也稱之為外加電流法，即通過施加外部電源，對管道進(jìn)行陰極極化而實施的電化學(xué)方法。施加的外部電源類型：

a、整流器；b、可控恒電位儀、c、其他形式的能源（直流發(fā)電機(jī)組、硅太陽能電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、熱電發(fā)生器等）。輔助陽極類型：

a、廢鋼材、鑄鐵陽極；b、高硅鑄鐵陽極；c、石墨陽極；d、磁性氧化鐵陽極等。38強(qiáng)制電流法強(qiáng)制電流法保護(hù)也稱之為外39深井陽極施工現(xiàn)場（１）39深井陽極施工現(xiàn)場（１）40深井陽極施工現(xiàn)場（２）40深井陽極施工現(xiàn)場（２）41深井陽極41深井陽極42犧牲陽極法（1）定義：犧牲陽極：與被保護(hù)管道偶接而形成的電化學(xué)電池，并在其中呈低電位的陽極，通過陽極溶解釋放負(fù)電流以對管道實現(xiàn)陰極保護(hù)的金屬組元。（2）作為犧牲陽極材料的金屬：Mg、Al、Zn等。（3）犧牲陽極的選用可選陽極種類土壤電阻率（Ω·m）帶狀犧牲陽極>150鎂合金犧牲陽極15～150鋅合金犧牲陽極<1542犧牲陽極法（1）定義：犧牲陽極：與被保護(hù)管道偶接而形成的434344犧牲陽極的安裝現(xiàn)場44犧牲陽極的安裝現(xiàn)場45帶狀陽極的安裝現(xiàn)場45帶狀陽極的安裝現(xiàn)場46（3）保護(hù)準(zhǔn)則

GB/T21447-2008《鋼質(zhì)管道外腐蝕控制規(guī)范》以及GB/T21447-2008《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范》中均明確規(guī)定了燃?xì)夤艿涝陉帢O保護(hù)情況下的保護(hù)準(zhǔn)則。如前者規(guī)定如下：

a、在施加陰極保護(hù)時，管道陰極保護(hù)電位（即管/地界面極化電位）應(yīng)為-850mV（CSE）或更負(fù)。測量電位時應(yīng)考慮消除IR降的影響。

b、在陰極保護(hù)極化形成或衰減時，測得被保護(hù)管道表面與土壤接觸、穩(wěn)定的參比電極之間的陰極極化電位差值不應(yīng)小于100mV。

c、在厭氧菌等其他有害菌土壤環(huán)境中，管道陰極保護(hù)電位應(yīng)為-950mV或更負(fù)。46（3）保護(hù)準(zhǔn)則474）陰極保護(hù)的主要裝置a、測試樁：用來測量管道陰極保護(hù)參數(shù)的永久性裝置，也稱為監(jiān)測站或檢查頭。主要有樁體、測試接線板、測試導(dǎo)線和銘牌組成。常見的測試樁又分為電位測試樁、電流測試樁或兼具電位電流測試功能的測試樁。樁體的材料有鋼管樁、水泥樁、塑料樁和其他材料等。測試樁位置常埋設(shè)參比電極。測試樁的位置應(yīng)根據(jù)燃?xì)夤艿赖姆植己筒煌年帢O保護(hù)裝置，應(yīng)能保證取得足夠的陰極保護(hù)數(shù)據(jù)。474）陰極保護(hù)的主要裝置48水泥樁鋼管樁48水泥樁鋼管樁49不銹鋼樁塑料樁49不銹鋼樁塑料樁50長效參比電極50長效參比電極51b、檢查片

檢查片可用來對管道陰極保護(hù)效果的測試。檢查片是為了定量測量陰極保護(hù)效果而在管道沿線典型地段埋設(shè)的與被保護(hù)管道相同材質(zhì)的鋼質(zhì)試片。檢查片一般成對埋設(shè)，一組與施加了陰極保護(hù)的管道相連，另一組不與管道相連且未實施陰極保護(hù)。經(jīng)過一定的時間間隔后，經(jīng)開挖、清洗、稱重后采用失重法計算出管道實施陰極保護(hù)后的保護(hù)度。檢查試片的規(guī)格、大小及稱重的精度和地下埋設(shè)的間距應(yīng)遵守相關(guān)規(guī)范進(jìn)行，不應(yīng)隨便加大埋設(shè)量。51b、檢查片52c、絕緣裝置及接地電池

電絕緣和電連續(xù)性都是陰極保護(hù)體系必不可少的先決條件。管道應(yīng)與保護(hù)電池以外的任何金屬結(jié)構(gòu)實現(xiàn)電絕緣。電絕緣的含義：為使管道具有經(jīng)濟(jì)的保護(hù)電流密度，管道外表面應(yīng)具有呈良好電絕緣性能的防腐絕緣層，為了使管道內(nèi)的陰極保護(hù)電流不向系統(tǒng)外流失，要在管道與其他金屬構(gòu)筑物、低電阻接地體保持電絕緣，也就是不能產(chǎn)生短路。這是因為所有連接可能使保護(hù)電流通過這些裝置或設(shè)備流失到土壤或水中，那么管道的陰極保護(hù)就會受到削弱或失效。所以在陰極保護(hù)領(lǐng)域常常有這樣的說法：“沒有絕緣就沒有保護(hù)?！币虼艘诠艿郎显O(shè)立絕緣法蘭、絕緣接頭、絕緣墊塊。52c、絕緣裝置及接地電池53三、埋地管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的運行和管理

陰極保護(hù)工程應(yīng)與被保護(hù)管道同時設(shè)計、同時施工、同時投產(chǎn)。一旦投入使用，就應(yīng)該加強(qiáng)系統(tǒng)的運行管理，以確保陰極保護(hù)系統(tǒng)持續(xù)有效，及時發(fā)現(xiàn)和處理系統(tǒng)工作過程中的各種異?，F(xiàn)象并排除故障。

檢測周期犧牲陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)檢測每年不少于2次;

電絕緣裝置檢測每年不少于1次;

檢測內(nèi)容陽極開路電位陽極閉路電位管道開路電位管道保護(hù)電位單支陽極輸出電流組合陽極聯(lián)合輸出電流單支陽極接地電阻組合陽極接地電阻埋設(shè)點的土壤電阻率53三、埋地管道陰極保護(hù)系統(tǒng)的運行和管理54

時間間隔要求投產(chǎn)測試應(yīng)在埋地10天以后進(jìn)行；管理測試應(yīng)每年進(jìn)行2次；日常管理，應(yīng)在每月進(jìn)行一次保護(hù)電位測試，并對地面設(shè)施進(jìn)行觀察和維護(hù)。

陰極保護(hù)失效區(qū)域應(yīng)進(jìn)行重點檢測，出現(xiàn)下列故障時應(yīng)及時排除。管道與其他金屬構(gòu)筑物搭接；絕緣失效；陽極地床故障；管道防腐層漏點；套管絕緣失效。

陰極保護(hù)系統(tǒng)投入運行的第一年應(yīng)進(jìn)行保護(hù)度考核，此后應(yīng)每三年進(jìn)行一次。54

時間間隔要求5555561、陽極開路電位、陽極閉路電位、管道開路電位測量

測試方法：采用近參比法或地表法測量，測量工具：萬用表，硫酸銅參比電極。561、陽極開路電位、陽極閉路電位、管道開路電位測量測試方57（1）、陽極未與端子連接之前測量端子1和6以及4和6，得出陽極開路電位；測量端子5和6，得出管道開路電位。（2）、陽極連接后測量1或4或5和6，得出陽極閉路電位。注意：陽極連接頭不一定在端子1、4，管道連接頭也不一定在端子5，具體要看接線情況。（下同）57（1）、陽極未與端子連接之前測量端子1和6以及4和6，得582、保護(hù)電位測量

采用近參比法或地表法測量，測量工具：萬用表，硫酸銅參比電極。582、保護(hù)電位測量采用近參比法或地表法測量，測量工具：萬593、單支組合陽極輸出電流方法：采用直測法。測量工具：萬用表。593、單支組合陽極輸出電流方法：采用直測法。測量工具：萬用60（1）、采用萬用表直流檔測量。將端子1、4、5之間的連接片斷開，分別測量端子1和5，4和5，得出陽極輸出電流。（2）、采用萬用表直流檔測量。將端子4、5之間的連接片斷開，測量端子1和5或4和5，得出組合陽極輸出電流。60（1）、采用萬用表直流檔測量。將端子1、4、5之間的連接614、單支陽極接地電阻，組合陽極接地電阻陽極接地電阻采用接地電阻測量儀測試。測量犧牲陽極接地電阻之前，必須將犧牲陽極與管道斷開。按下圖測量：614、單支陽極接地電阻，組合陽極接地電阻陽極接地電阻采用接62

按上圖所示的接線沿垂直于管道的一條直線布置電極，d13約40m，d12約20m左右。

62按上圖所示的接線沿垂直于管道的一條直線布置電極，d13635、埋設(shè)點土壤電阻率測量采用等距法測量。測量儀器：Zc-8測量儀。635、埋設(shè)點土壤電阻率測量采用等距法測量。測量儀器：Zc-64從地表至深度為a的平均電阻率，采用四極法。按上步驟測量后得出電阻值，按ρ=2πaR計算可得。64從地表至深度為a的平均電阻率，采用四極法。65適用標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T21448-2008《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范》GB/T21447-2008《鋼質(zhì)管道外腐蝕控制規(guī)范》

GB/T21246-2007《埋地鋼質(zhì)量管道陰極保護(hù)參數(shù)測試方法》

CJJ95-2003《城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦劁撡|(zhì)管道腐蝕控制技術(shù)規(guī)程》

6566埋地鋼質(zhì)管道的腐蝕控制河南省防腐工程有限公司2012年8月23日1埋地鋼質(zhì)管道的腐蝕控制67

埋地鋼質(zhì)管道在土壤中的腐蝕過程是典型的電化學(xué)腐蝕機(jī)制。由于金屬材料、介質(zhì)和環(huán)境條件差異，在管道金屬表面不同部位形成了高低不同的電位、據(jù)此在金屬表面產(chǎn)生了由分離的陽極區(qū)和陰極區(qū)組成的電化學(xué)原典電池。每一種腐蝕控制措施都有其適用范圍和條件，對某一種腐蝕體系有效的措施，對另一種體系就不一定有效；在某一種條件下有效的措施，在另一種條件下可能是無效的，有時甚至可能是有害的。一般情況下，同時采用兩種或多種服飾控制措施進(jìn)行聯(lián)合保護(hù)，其防腐蝕效果遠(yuǎn)比采用單一措施為佳?，F(xiàn)在埋地鋼質(zhì)管道采用的腐蝕控制措施，一般就是采用防腐層和陰極保護(hù)的聯(lián)合技術(shù)。實踐證明，這種聯(lián)合保護(hù)技術(shù)是十分有效和成功的。前言2埋地鋼質(zhì)管道在土壤中的腐蝕過程是典型的電化學(xué)腐68管道的腐蝕情況：過橋管3管道的腐蝕情況：過橋管69管道的腐蝕情況：機(jī)械損傷4管道的腐蝕情況：機(jī)械損傷70管道的腐蝕情況：三通5管道的腐蝕情況：三通71管道的腐蝕情況：拐點6管道的腐蝕情況：拐點72管道的腐蝕情況：入戶立管7管道的腐蝕情況：入戶立管73管道的腐蝕情況：異徑管8管道的腐蝕情況：異徑管74一、什么是腐蝕1、腐蝕的定義

金屬與環(huán)境介質(zhì)間的物理-化學(xué)相互作用，其結(jié)果使金屬的性能發(fā)生變化，并?？蓪?dǎo)致金屬、環(huán)境或由它們組成的作為部分技術(shù)體系的功能受到的損傷。材料在環(huán)境作用下引起的破壞與變質(zhì)。金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致的無謂消耗或破壞。從本質(zhì)上講：“冶金的逆過程”。

9一、什么是腐蝕1、腐蝕的定義752、腐蝕的分類a、按腐蝕形貌分類腐蝕：全面腐蝕（均勻腐蝕）和局部腐蝕。

局部腐蝕又可分為：點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕等。

點蝕：發(fā)生在金屬表面極為局部的區(qū)域內(nèi)，造成洞穴或坑點，并向內(nèi)部擴(kuò)展甚至穿孔。若坑口直徑小于點穴深度時稱點蝕，反之稱為坑蝕。102、腐蝕的分類76全面腐蝕（均勻腐蝕）11全面腐蝕（均勻腐蝕）77局部腐蝕：坑蝕12局部腐蝕：坑蝕78局部腐蝕：點蝕13局部腐蝕：點蝕792、腐蝕的分類b、按腐蝕機(jī)理分類腐蝕分為：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕又可分為：點偶腐蝕、縫隙腐蝕、濃差腐蝕、晶間腐蝕（選擇性脫成分腐蝕）、應(yīng)力腐蝕、磨損腐蝕-空泡腐蝕（氧蝕）、細(xì)菌腐蝕。雜散電流腐蝕。142、腐蝕的分類80空泡腐蝕15空泡腐蝕81空泡腐蝕16空泡腐蝕82雜散電流引起的腐蝕17雜散電流引起的腐蝕83A：不同土壤引起的腐蝕18A：不同土壤引起的腐蝕84B：地形起伏19B：地形起伏85C：新舊鋼管連接，新鋼管腐蝕20C：新舊鋼管連接，新鋼管腐蝕86D-1：濃差腐蝕（穿越公路）21D-1：濃差腐蝕（穿越公路）87D-2：濃差腐蝕（管道底部）22D-2：濃差腐蝕（管道底部）88D-3：濃差腐蝕（穿越河流）23D-3：濃差腐蝕（穿越河流）89D-4：濃差腐蝕（土壤裂縫）24D-4：濃差腐蝕（土壤裂縫）903、腐蝕的特點必要條件：

1、存在不同電極電位的陽極區(qū)和陰極區(qū)。

2、處在同一種電解質(zhì)中。

3、陽極、陰極區(qū)是電連接的。過程：陽極反應(yīng)Me﹦Me2++2e

陰極反應(yīng)O2+2H2O+4e=4(OH)-

次生反應(yīng)Me2++2(OH)-=Me(OH)2

特點：陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)不直接起反應(yīng)，地點不同。陰、陽極反應(yīng)通過電子傳遞建立物質(zhì)平衡、電平衡。253、腐蝕的特點914、金屬腐蝕速度的表示方法

通常用失重法表示

Vˉ=(W0–W1)/S0·t

—g/㎡·hVˉ—失重時的腐蝕速度，g/㎡·hW0—金屬的初始重量，gW1—除去腐蝕產(chǎn)物后金屬的重量，g

S0—金屬的表面積,㎡

t—腐蝕的時間，h

264、金屬腐蝕速度的表示方法92二、鋼質(zhì)管道的腐蝕控制措施

CJJ95-2003《城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦劁撡|(zhì)管道腐蝕控制技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定：

3.0.1城鎮(zhèn)燃?xì)饴竦劁撡|(zhì)管道必須采用防腐層進(jìn)行外保護(hù)。3.0.2新建的高壓、次高壓、公稱直徑大于或等于100mm的中壓管道和公稱直徑大于或等于200mm的低壓管道必須采用防腐層輔以陰極保護(hù)的腐蝕控制系統(tǒng)。管道運行期間陰極保護(hù)不應(yīng)間斷。3.0.3僅有防腐層保護(hù)的高壓、次高壓和公稱直徑大于或等于150mm的中壓在役管道應(yīng)逐步追加陰極保護(hù)系統(tǒng)。6.1.6新建管道的陰極保護(hù)設(shè)計、施工應(yīng)與管道的設(shè)計、施工同時進(jìn)行，并同時投入使用。

27二、鋼質(zhì)管道的腐蝕控制措施CJJ95-2003931、防腐層保護(hù)

定義：防腐層保護(hù)就是采用物理的、化學(xué)的和機(jī)械的方法在金屬表面覆蓋一層致密無孔、均勻完整、與基體結(jié)合牢固的耐蝕材料，以達(dá)到或減緩腐蝕、保護(hù)基體金屬的目的。管道防腐層應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，應(yīng)具備下列性能：

1）有效的電絕緣性能：新建埋地管道防腐層的絕緣電阻率一般不應(yīng)小于10000Ω·㎡。

2）有良好的防潮、防水性。

3）有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度：有一定的抗沖擊強(qiáng)度和硬度；有良好的耐彎曲性；有較好的耐磨性。

4）防腐層對鋼鐵表面有良好的粘結(jié)性。

5）防腐層的材料和施工工藝對母材的性能不應(yīng)產(chǎn)生不利影響。

6）有良好的抗陰極剝離性能。

7）應(yīng)有良好的耐化學(xué)性和抗老化性。

8）防腐層損傷后易于修補(bǔ)。

9）應(yīng)易于修復(fù)。281、防腐層保護(hù)94◆

防腐管下溝前必須對防腐層進(jìn)行外觀檢查;◆

下溝時必須進(jìn)行防護(hù)，發(fā)現(xiàn)缺陷后應(yīng)進(jìn)行修復(fù)；◆修復(fù)和補(bǔ)口應(yīng)使用與原材料相容的材料?！舴栏芟聹虾蟮幕靥顟?yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)燃?xì)廨斉涔こ淌┕ぜ膀炇找?guī)范》。29◆防腐管下溝前必須對防腐層進(jìn)行外觀檢查;952、陰極保護(hù)1)、陰極保護(hù)的含義

陰極保護(hù)：通過降低腐蝕電位，使管道腐蝕速率顯著減小而實現(xiàn)電化學(xué)保護(hù)的一種方法。滿足條件：陰極保護(hù)技術(shù)是通過改變體系中電化學(xué)電池的組成結(jié)構(gòu)、調(diào)整氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在陰極和陽極上的分布，來實現(xiàn)對被保護(hù)金屬（陰極）實施陰極保護(hù)目的。因此，就要求腐蝕介質(zhì)必須是電介質(zhì)體系，以便建立起一個完整的電流回路；要求被保護(hù)金屬表層盡可能施涂優(yōu)質(zhì)、絕緣的防腐層，以最大程度地降低陰極保護(hù)需要量；要求采用電絕緣裝置，以使被保護(hù)結(jié)構(gòu)物與非保護(hù)結(jié)構(gòu)物嚴(yán)格電絕緣，防止有效保護(hù)電流的流失；還要求被保護(hù)結(jié)構(gòu)物，尤其是管道，具有良好的整體電連續(xù)性。302、陰極保護(hù)1)、陰極保護(hù)的含義962）、陰極保護(hù)原理a、腐蝕的過程腐蝕電池：陽極區(qū)在原電池電動勢驅(qū)動下發(fā)生了金屬的氧化反應(yīng)，金屬原子轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘匐x子進(jìn)入環(huán)境土壤溶液中，陰極區(qū)則發(fā)生了氧化劑的還原反應(yīng)：

Fe→Fe2+

+2e2H+

+2e→H2（酸性溶液中）

O2+4H++4e→2H2O（酸性溶液中）

O2+2H2O+4e→4OHˉ（中、堿性溶液中）

當(dāng)陽極與陰極實現(xiàn)了電荷平衡，金屬就達(dá)到了某種穩(wěn)定狀態(tài)，表現(xiàn)為有一個穩(wěn)定的電極電位和金屬氧化反應(yīng)速度，即腐蝕速度。312）、陰極保護(hù)原理97b、極化過程：

腐蝕電流的產(chǎn)生將導(dǎo)致金屬表面原來的起始狀態(tài)下的電極電位產(chǎn)生了偏移，這就是極化。也就是說，在腐蝕電池中的兩種導(dǎo)體—金屬和電介質(zhì)，通過其接觸面的電極反應(yīng)（氧化和還原反應(yīng)），構(gòu)成了一個閉合的電流回路。很顯然，在這一回路中電子的迂移速度，要遠(yuǎn)大于電極反應(yīng)的速度。因此，腐蝕原電池的陽極和陰極表面的電荷分布狀況，肯定會發(fā)生變化。這都會偏離原來起始狀態(tài)下的平衡值，即極化是必然要產(chǎn)生的。極化的結(jié)果，使腐蝕原電池陽極的電位向正的方向偏移，而陰極的電位向負(fù)的方向偏移，從而使腐蝕原電池的起始電位差變小，腐蝕電流降低。32b、極化過程：98

由于金屬本身的電化學(xué)不均勻性,或由于外界環(huán)境的不均勻性,都會形成微觀或宏觀的腐蝕原電池.當(dāng)采用外加電流極化時,原來腐蝕著的微電池就會由于外加的電流作用,電極電位發(fā)生變化,此時腐蝕電流減小。33由于金屬本身的電化學(xué)不均勻性,或由于外界環(huán)境的99陰極保護(hù)可用E-pH圖來說明：34陰極保護(hù)可用E-pH圖來說明：100

金屬繼續(xù)極化到更負(fù)的電位后，此時的外加電流使原來的腐蝕電池的微電池作用完全受到抑制。消除了被保護(hù)金屬體表面的電化學(xué)不均勻性，陰極極化構(gòu)成了新的大地電池即保護(hù)電路，使被保護(hù)金屬體表面只發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，金屬不再發(fā)生氧化丟電子的反應(yīng)，腐蝕也不再發(fā)生。

從上圖可知，通過外加電流的陰極極化，將鐵的電位降低、移至免蝕區(qū)。從而鐵得到保護(hù)。35金屬繼續(xù)極化到更負(fù)的電位后，此時101陰極保護(hù)技術(shù)根據(jù)提供直流電的方法分為：犧牲陽極法和外加電流法。犧牲陽極法——在電解質(zhì)中用一種電極電位比較負(fù)的金屬或合金與被保護(hù)結(jié)構(gòu)連在一起，依靠他不斷腐蝕產(chǎn)生的電流來保護(hù)該金屬結(jié)構(gòu)的技術(shù)。外加電流法——利用外部直流電源取得陰極極化電流來防止金屬腐蝕的技術(shù)。3）陰極保護(hù)實現(xiàn)方法36陰極保護(hù)技術(shù)根據(jù)提供直流電的方法分為：犧牲陽極法和外加電1024）陰極保護(hù)實現(xiàn)方法優(yōu)缺點比較方法優(yōu)點缺點強(qiáng)制電流1、輸出電流連續(xù)可調(diào)；2、保護(hù)范圍大；3、不受環(huán)境電阻率影響；4、工程越大越經(jīng)濟(jì)；5、保護(hù)裝置壽命長。1、需要外部電源；2、對臨近金屬構(gòu)筑物干擾大；3、維護(hù)管理工作量大。犧牲陽極1、不需外部電源；2、對臨近構(gòu)筑物無干擾或很?。?、投產(chǎn)調(diào)試后可不需管理；4、工程越小越經(jīng)濟(jì)；5、保護(hù)電流分布均勻、利用率高。1、高電阻環(huán)境不宜使用；2、保護(hù)電流幾乎不可調(diào)；3、覆蓋層質(zhì)量必須好；4、投產(chǎn)調(diào)試工作復(fù)雜；5、消耗有色金屬。374）陰極保護(hù)實現(xiàn)方法優(yōu)缺點比較方法優(yōu)點缺點強(qiáng)制電流1、輸103強(qiáng)制電流法

強(qiáng)制電流法保護(hù)也稱之為外加電流法，即通過施加外部電源，對管道進(jìn)行陰極極化而實施的電化學(xué)方法。施加的外部電源類型：

a、整流器；b、可控恒電位儀、c、其他形式的能源（直流發(fā)電機(jī)組、硅太陽能電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、熱電發(fā)生器等）。輔助陽極類型：

a、廢鋼材、鑄鐵陽極；b、高硅鑄鐵陽極；c、石墨陽極；d、磁性氧化鐵陽極等。38強(qiáng)制電流法強(qiáng)制電流法保護(hù)也稱之為外104深井陽極施工現(xiàn)場（１）39深井陽極施工現(xiàn)場（１）105深井陽極施工現(xiàn)場（２）40深井陽極施工現(xiàn)場（２）106深井陽極41深井陽極107犧牲陽極法（1）定義：犧牲陽極：與被保護(hù)管道偶接而形成的電化學(xué)電池，并在其中呈低電位的陽極，通過陽極溶解釋放負(fù)電流以對管道實現(xiàn)陰極保護(hù)的金屬組元。（2）作為犧牲陽極材料的金屬：Mg、Al、Zn等。（3）犧牲陽極的選用可選陽極種類土壤電阻率（Ω·m）帶狀犧牲陽極>150鎂合金犧牲陽極15～150鋅合金犧牲陽極<1542犧牲陽極法（1）定義：犧牲陽極：與被保護(hù)管道偶接而形成的10843109犧牲陽極的安裝現(xiàn)場44犧牲陽極的安裝現(xiàn)場110帶狀陽極的安裝現(xiàn)場45帶狀陽極的安裝現(xiàn)場111（3）保護(hù)準(zhǔn)則

GB/T21447-2008《鋼質(zhì)管道外腐蝕控制規(guī)范》以及GB/T21447-2008《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)規(guī)范》中均明確規(guī)定了燃?xì)夤艿涝陉帢O保護(hù)情況下的保護(hù)準(zhǔn)則。如前者規(guī)定如下：

a、在施加陰極保護(hù)時，管道陰極保護(hù)電位（即管/地界面極化電位）應(yīng)為-850mV（CSE）或更負(fù)。測量電位時應(yīng)考慮消除IR降的影響。

b、在陰極保護(hù)極化形成或衰減時，測得被保護(hù)管道表面與土壤接觸、穩(wěn)定的參比電極之間的陰極極化電位差值不應(yīng)小于100mV。

c、在厭氧菌等其他有害菌土壤環(huán)境中，管道陰極保護(hù)電位應(yīng)為-950mV或更負(fù)。46（3）保護(hù)準(zhǔn)則1124）陰極保護(hù)的主要裝置a、測試樁：用來測量管道陰極保護(hù)參數(shù)的永久性裝置，也稱為監(jiān)測站或檢查頭。主要有樁體、測試接線板、測試導(dǎo)線和銘牌組成。常見的測試樁又分為電位測試樁、電流測試樁或兼具電位電流測試功能的測試樁。樁體的材料有鋼管樁、水泥樁、塑料樁和其他材料等。測試樁位置常埋設(shè)參比電極。測試樁的位置應(yīng)根據(jù)燃?xì)夤艿赖姆植己筒煌年帢O保護(hù)裝置，應(yīng)能保證取得足夠的陰極保護(hù)數(shù)據(jù)。474）陰極保護(hù)的主要裝置113水泥樁鋼管樁48水泥樁鋼管樁114不銹鋼樁塑料樁49不銹鋼樁塑料樁115長效參比電極50長效參比電極116b、檢查片

檢查片可用來對管道陰極保護(hù)效果的測試。檢查片是為了定量測量陰極保護(hù)效果而在管道沿線典型地段埋設(shè)的與被保護(hù)管道相同材質(zhì)的鋼質(zhì)試片。檢查片一般成對埋設(shè)，一組與施加了陰極保護(hù)的管道相連，另一組不與管道相連且未實施陰極保護(hù)。經(jīng)過一定的時間間隔后，經(jīng)開挖、清洗、稱重后采用失重法計算出管道實施陰極保護(hù)后的保護(hù)度。檢查試片的規(guī)格、大小及稱重的精度和地下埋設(shè)的間距應(yīng)遵守相關(guān)規(guī)范進(jìn)行，不應(yīng)隨便加大埋設(shè)量。51b、檢查片117c、絕緣裝置及接地電池

電絕緣和電連續(xù)性都是陰極保護(hù)體系必不可少的先決條件。管道應(yīng)與保護(hù)電池以外的任何金屬結(jié)構(gòu)實現(xiàn)電絕緣。電絕緣的含義：為使管道具有經(jīng)濟(jì)的保護(hù)電流密度，管道外表面應(yīng)具有呈良好電絕緣性能的防腐絕緣層，為了使管道內(nèi)的陰極保護(hù)電流不向系統(tǒng)外流失，要在管道與其他金屬構(gòu)筑物、低電阻接地體保持電絕緣，也就是不能產(chǎn)生短路。這是因為所有連接可能使保護(hù)電流通過這些裝置或設(shè)備流失到土壤或水中，那么管道的陰極保護(hù)就會受到削弱或失效。所以在陰極保護(hù)領(lǐng)域常常有這樣的說法：“沒有絕緣就沒有保護(hù)?！币虼艘诠艿郎显O(shè)立絕緣法蘭、絕緣接頭、絕緣墊塊。52c、絕緣裝置及接地電池118三、埋地管道陰極保護(hù)