金屬管道的腐蝕與防護(hù)講解

1、,管道陰極保護(hù)講解,金屬的腐蝕與防護(hù),,油氣管道陰極保護(hù)技術(shù)培訓(xùn),1,什么是腐蝕？,為什么會(huì)發(fā)生腐蝕？,腐蝕的發(fā)生過(guò)程？,如何探測(cè)腐蝕？,如何減緩腐蝕？,腐蝕的類型？,金屬的腐蝕與防護(hù),什么是腐蝕？,1. 腐蝕原理、類型和防護(hù)方法,管道外壁腐蝕,腐蝕是材料受環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)、電化學(xué)和物理作用產(chǎn)生的損壞或變質(zhì)現(xiàn)象。腐蝕包括化學(xué)、電化學(xué)與機(jī)械因素或生物因素的共同作用。,,環(huán)境介質(zhì)：材料-環(huán)境交互作用表面/界面現(xiàn)象自發(fā)現(xiàn)象材料損傷,什么是

2、腐蝕？,20世紀(jì)60年代前，材料腐蝕的定義只局限于金屬生銹：鐵及鐵基合金生成以水合氧化鐵為主的腐蝕腐蝕的概念逐步涉及到整個(gè)材料領(lǐng)域 包含所有的天然和人造材料，塑料、陶瓷和金屬。塑料發(fā)脹或開(kāi)裂木頭干裂或腐爛花崗巖風(fēng)蝕水泥剝離脫落,什么是腐蝕？,腐蝕的危害之一,腐蝕的危害之三,巨大的經(jīng)濟(jì)損失,每年僅腐蝕就造成經(jīng)濟(jì)損失：,腐蝕的危害之二,自然資源的巨大浪費(fèi),每年大約10～20％的金屬年產(chǎn)量被腐蝕掉,危及

3、人生安全,腐蝕的危害之四,引起安全、環(huán)境危害,腐蝕的危害,1980:英國(guó)北海平臺(tái)由于腐蝕疲勞傾覆導(dǎo)致123人喪生、石油減產(chǎn)12％,1998:我國(guó)渤海平臺(tái)套管腐蝕破裂倒塌導(dǎo)致原油泄漏，污染250km2,腐蝕的危害,1989:前蘇聯(lián)輸氣管道爆裂:1024人傷亡,2004：日本核電站管道腐蝕造成泄漏事故,腐蝕的危害,塔里木油田某井油管腐蝕形貌圖,腐蝕的危害,含硫輸氣管線沿著焊縫開(kāi)裂失效,城市天然氣管道由于腐蝕造成的泄漏和爆炸,腐蝕的危害,美國(guó)

4、和意大利的油氣管道爆裂事故,油氣管道開(kāi)裂和泄漏造成的環(huán)境污染嚴(yán)重,什么是腐蝕？,為什么會(huì)發(fā)生腐蝕？,腐蝕的發(fā)生過(guò)程？,如何探測(cè)腐蝕？,如何減緩腐蝕？,腐蝕的類型？,金屬的腐蝕與防護(hù),,為什么會(huì)發(fā)生腐蝕？,熱力學(xué)規(guī)律: 材料總是趨向于最低能量狀態(tài)存在,赤鐵礦Fe2O3,什么是腐蝕？,為什么會(huì)發(fā)生腐蝕？,腐蝕的發(fā)生過(guò)程？,如何探測(cè)腐蝕？,如何減緩腐蝕？,腐蝕的類型？,金屬的腐蝕與防護(hù),腐蝕的發(fā)生過(guò)程？,腐蝕是一個(gè)涉及電子和離子流動(dòng)的電化學(xué)過(guò)

5、程。腐蝕過(guò)程包括金屬失去電子的氧化反應(yīng)和消耗這些電子的還原反應(yīng)。,陽(yáng)極反應(yīng)：,Fe → Fe2+ + 2e-,陰極反應(yīng)：,2H+ + 2e- → H2,O2 + 2 H2O + 4e- → 4OH-,,腐蝕發(fā)生的必要條件,陽(yáng)極陰極電解質(zhì)電子/金屬通道,腐蝕發(fā)生在腐蝕電池中,,陽(yáng)極（鋅）陰極（石墨）電解質(zhì)（電解質(zhì)糊、碳、氧化錳）電子通路（外部回路）,石墨-鋅電池——腐蝕電池,,腐蝕發(fā)生的必要條件,氧濃度不同 溫度不同 管線

6、表面性質(zhì)不同 金屬類型不同 土壤化學(xué)成分不同 … …,差異腐蝕電池,,管線和其他地下結(jié)構(gòu)的腐蝕來(lái)自于差異腐蝕電池。,,腐蝕發(fā)生的必要條件,氧濃度不同 溫度不同 管線表面性質(zhì)不同 金屬類型不同 土壤化學(xué)成分不同 … …,差異腐蝕電池,,管線和其他地下結(jié)構(gòu)的腐蝕來(lái)自于差異腐蝕電池。,不同金屬在海水中的實(shí)際電偶序,,溫度差異,溫度不同導(dǎo)致的差異腐蝕電池,離子濃度,溶解鹽濃度不同導(dǎo)致的差異腐蝕電池,氧濃度不同導(dǎo)致的差異腐蝕電池,

7、氧濃度不同導(dǎo)致的差異腐蝕電池,什么是腐蝕？,為什么會(huì)發(fā)生腐蝕？,腐蝕的發(fā)生過(guò)程？,如何探測(cè)腐蝕？,如何減緩腐蝕？,腐蝕的類型？,金屬的腐蝕與防護(hù),金屬腐蝕的分類方法,按腐蝕所在環(huán)境分類,按腐蝕形態(tài)分類,按腐蝕反應(yīng)機(jī)理分類,……,工業(yè)環(huán)境中的腐蝕,自然環(huán)境中的腐蝕,生物環(huán)境中的腐蝕,大氣腐蝕土壤腐蝕淡水和海水腐蝕微生物腐蝕,酸、堿、鹽溶液中的腐蝕工業(yè)水中的腐蝕熔鹽中的腐蝕石油天然氣的腐蝕液態(tài)金屬的腐蝕宇航環(huán)境核工業(yè)環(huán)境,

8、,按材料所在環(huán)境,金屬腐蝕的分類方法,大氣腐蝕所造成的金屬損失，約占金屬總腐蝕量的50％以上大氣腐蝕是金屬表面處于薄層電解液下的腐蝕，腐蝕過(guò)程服從電化學(xué)腐蝕的一般規(guī)律,大氣腐蝕,土壤腐蝕,土壤是由土粒、水、空氣、有機(jī)物等氣、液、固多種組分構(gòu)成的復(fù)雜的多相體系大多數(shù)金屬在土壤中的腐蝕為氧的去極化腐蝕,海水中含有大量氯離子，它能破壞鈍化膜，不銹鋼在海水中也要遭到嚴(yán)重的局部腐蝕海水的導(dǎo)電性好，腐蝕過(guò)程的電阻滯小，電偶腐蝕的影響范圍大如

9、不加防護(hù)措施的話，海水中的青銅螺旋槳可引起遠(yuǎn)達(dá)數(shù)十米處鋼質(zhì)船殼的腐蝕,海水腐蝕,微生物腐蝕,微生物的新陳代謝會(huì)產(chǎn)生酸、硫化物、氫等，能增加環(huán)境的腐蝕性可促進(jìn)腐蝕的電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程改變金屬周圍氧的濃度，形成了氧濃差等局部腐蝕電池破壞保護(hù)性覆蓋層或緩蝕劑的穩(wěn)定性,局部腐蝕,全面腐蝕,均勻腐蝕不均勻腐蝕,,按材料腐蝕形態(tài),點(diǎn)蝕（孔蝕）縫隙腐蝕及絲狀腐蝕電偶腐蝕（接觸腐蝕）晶間腐蝕選擇性腐蝕,金屬腐蝕分類,局部腐蝕(點(diǎn)蝕),全

10、面腐蝕與局部腐蝕,均勻腐蝕,各部位腐蝕速率接近； 金屬的表面比較均勻地減薄，無(wú)明顯的腐蝕形態(tài)差別；,腐蝕的發(fā)生在金屬的某一特定部位； 陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū)可以截然分開(kāi)，其位置可以用肉眼或微觀觀察加以區(qū)分；,全面腐蝕危害： 造成金屬的大量損失，可以檢測(cè)和預(yù)測(cè)腐蝕速率，一般不會(huì)造成突然事故。 根據(jù)測(cè)定和預(yù)測(cè)的腐蝕速率，在工程設(shè)計(jì)時(shí)可預(yù)先考慮應(yīng)有的腐蝕裕量。,局部腐蝕的危害： 導(dǎo)致的金屬的損失量小，很難檢測(cè)其腐蝕速率，往往導(dǎo)致

11、突然的腐蝕事故。 腐蝕事故中80％以上是由局部腐蝕造成的，難以預(yù)測(cè)腐蝕速率并預(yù)防。,全面腐蝕與局部腐蝕的比較,主要集中在某些活性點(diǎn)上，不斷向金屬內(nèi)部深處發(fā)展通常其腐蝕深度大于孔徑，嚴(yán)重時(shí)可使管道或設(shè)備穿孔表面上可觀察到許多斑點(diǎn)點(diǎn)蝕還可誘發(fā)成其它形式的腐蝕，如應(yīng)力腐蝕破裂和腐蝕疲勞等,局部腐蝕－點(diǎn)蝕,腐蝕首先在晶粒邊界發(fā)生，并沿著晶界向縱深發(fā)展由于合金元素在晶粒邊界的富集或貧化，或者由于晶粒邊界存在雜質(zhì)所引起有拉應(yīng)力的情況下

12、，這種腐蝕更加危險(xiǎn)高強(qiáng)度合金及不銹鋼就容易產(chǎn)生晶界腐蝕,局部腐蝕－晶間腐蝕,合金中的某一組分由于腐蝕，優(yōu)先地溶解到電解質(zhì)溶液中去，從而造成另一組元素富集在金屬表面上例如，鑄鐵在介質(zhì)中，鐵素體被溶解，碳化物和石墨在表面積累灰口鑄鐵在土壤、礦石、鹽水等環(huán)境中使用時(shí)常發(fā)生選擇性腐蝕,局部腐蝕－選擇性腐蝕,應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂腐蝕疲勞磨損腐蝕（沖擊、振動(dòng)）氫致腐蝕空泡腐蝕,電化學(xué)腐蝕,化學(xué)腐蝕,：高溫氧化,,按腐蝕反應(yīng)機(jī)理,,電化學(xué)作用,

13、電化學(xué)+機(jī)械作用,電化學(xué)+生物作用,物理溶解腐蝕,：Fe在液體鈉中的腐蝕,金屬腐蝕分類,電化學(xué)＋力學(xué)作用,應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂在機(jī)械應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)共同作用下，在遠(yuǎn)低于屈服強(qiáng)度的條件下，發(fā)生突然的、沒(méi)有形變預(yù)兆的腐蝕破壞腐蝕疲勞當(dāng)交變應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)共同作用下，產(chǎn)生的脆性斷裂作用金屬的疲勞極限大大降低，因而會(huì)過(guò)早地破裂,磨損腐蝕（或腐蝕磨損）電化學(xué)腐蝕和機(jī)械磨損同時(shí)存在，兩者互相加速造成的破壞比單純腐蝕或單純磨損要大得多氫誘發(fā)的腐蝕（

14、或氫脆、氫致開(kāi)裂）金屬由于不恰當(dāng)?shù)乃嵯础㈦婂?、陰極保護(hù)，使表面有氫產(chǎn)生降低了金屬原子之間的結(jié)合強(qiáng)度，使材料變脆,電化學(xué)＋力學(xué)作用,,,,,表2 金屬腐蝕性十級(jí)標(biāo)準(zhǔn),金屬耐蝕性等級(jí),表1 金屬耐蝕性三級(jí)標(biāo)準(zhǔn),金屬耐蝕性等級(jí),,,,,如何探測(cè)腐蝕,試樣失重法 漏磁檢測(cè)技術(shù) 超聲波檢測(cè)技術(shù)射線檢測(cè)技術(shù)渦流檢測(cè)技術(shù)基于光學(xué)原理的無(wú)損檢測(cè)技術(shù) ……,多頻管中電流衰減測(cè)試法( PCM) 密間隔電位測(cè)試技術(shù)(CIPS)

15、 直流電位梯度法(DCV G) Pearson 測(cè)試技術(shù) 變頻-選頻法 電火花法 防腐層絕緣電阻率測(cè)量法 ……,腐蝕檢測(cè)：依靠檢測(cè)工具檢測(cè)出管壁上的腐蝕缺陷,從而了解管道的腐蝕狀況,以便于管道的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和維護(hù)維修,為管道的安全運(yùn)行提供可靠保障。,管道內(nèi)檢測(cè),管道外防腐層檢測(cè),,① 正確選材，合理設(shè)計(jì) (抗硫鋼、耐蝕合金、13Cr)② 覆蓋層保護(hù)③ 電化學(xué)保護(hù)④ 緩蝕劑保護(hù),如何減緩腐蝕？,,陰極保護(hù),陽(yáng)極保護(hù)