常見的管路腐蝕形式及防護(hù)方法

1、常見的管路腐蝕形式及防護(hù)方法管路損壞管路損壞通常是第一個表明發(fā)生了腐蝕問題的跡象。然而在許多案例中，這種管路損壞的跡象會明顯存在幾個月或幾年了，只是一直被忽略而已。這種損壞可能是很微小的（針孔泄漏的形式），也可能是災(zāi)難性的；因?yàn)闊o論是水質(zhì)損壞還是更換管路都會帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失。管道維修管道維修有各種形式，從使用臨時性的夾具到更換整個管道系統(tǒng)。在許多案例中，不正視腐蝕問題的結(jié)果就是要面對多發(fā)性的故障或不斷地進(jìn)行維修，這會浪費(fèi)很多的寶貴時間；因此應(yīng)該從最開始就正確地面對問題，才能將腐蝕損害最小化。個部位的單次失效或多發(fā)性失效往往是由于沒有深入地查明隱藏的原因。絕對的信賴是會使我們變得輕松，但這也是

2、一種失職。由腐蝕掛片提供的腐蝕速率數(shù)據(jù)，經(jīng)常與那些明顯的物理指標(biāo)截然相反，如管螺紋泄漏和高銹沉積；高腐蝕條件持續(xù)有增無減從而產(chǎn)生了更多的修復(fù)問題。管螺紋泄漏每個管道的螺紋處都是一個固有的薄弱點(diǎn)，其帶來的損失是要將大約50%的管壁切掉。通常管螺紋處泄漏是腐蝕問題的第一個跡象，這將促使我們進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)查。而如果忽略了它而不采取任何解決措施，那么所有的管道間隔處就會發(fā)生與水相關(guān)的災(zāi)難性的損失對于建筑或工廠負(fù)責(zé)人來說，大型管道干線的固有條件就是最令人擔(dān)憂的，因?yàn)樗际遣捎玫穆菁y管，這通常會造成最大的損壞。即使管壁足夠厚可以防止更大的損壞，但高的點(diǎn)蝕條件仍會導(dǎo)致螺紋任意區(qū)域的失效，盡管在這種情況下水可能

3、是還是可以繼續(xù)通過的。管螺紋處發(fā)生的小泄漏、氧化鐵的溶解和其他沉積物的堆積等腐蝕問題起初都會反映管道的外表面上，然而，事實(shí)上這是一個內(nèi)部腐蝕的問題。對于那些管壁不均勻且處于高腐蝕條件下的螺紋處，其情況更危險，這是因?yàn)楣鼙诘木鶆蛐越档土?，從而無法為泄漏問題提供指示。所有形式的管螺紋泄漏，都存在潛在的螺紋失效的風(fēng)險。電誘導(dǎo)失效只要是不同的金屬連接在一起，就可能發(fā)生電化學(xué)腐蝕，其腐蝕程度極大地依賴于所處腐蝕條件和所處的管道系統(tǒng)。例如，相較之冷凍水或消防系統(tǒng)用水，這種腐蝕更常見發(fā)生于開放的冷凝水和生產(chǎn)用水系統(tǒng)。這種腐蝕常發(fā)生在碳鋼管道和銅閥門之間，其中鍍鋅碳鋼管和銅閥門連接處尤為嚴(yán)重。在閥門處的藍(lán)綠色

4、沉積物和反面鋼管與鋼管連接沒有泄漏的地方，提供了電流連通的條件。這是非常高發(fā)的、也是最普遍的腐蝕行為，這可能會導(dǎo)致大規(guī)模的失效和總管道分離。在許多情況下，在碳鋼管與黃銅閥門或銅管之間的螺紋泄露都自然而然地認(rèn)為是由于電活性引起的，但事實(shí)上它是一個更大的、更具威脅性的高腐蝕問題導(dǎo)致的在這種情況下，如果鋼管簡單地被更換為介電絕緣配件這將是一個昂貴的“誤操作”；它會導(dǎo)致長期的、持續(xù)的高腐蝕行為以及最終整個系統(tǒng)的故障。管道內(nèi)部沉積物管道內(nèi)部生銹形成的沉積物通常稱為腐蝕瘤，對于大多數(shù)管道系統(tǒng)來說它都意味著不可避免的死刑。它們鋼管由于發(fā)生了腐蝕而產(chǎn)生的一種輕且密度低的產(chǎn)物。旦確定了高、不受控制的腐蝕條件下，

5、內(nèi)部沉積物會變成一個誘發(fā)點(diǎn)引起更大的深點(diǎn)蝕。該類腐蝕最嚴(yán)重的情況通常發(fā)生在呈水平的、伴有低流速或死角的管線，這些地方特別容易沉積大量的沉淀物；當(dāng)然垂直的管線和主立管線也會發(fā)生，只是沒那么嚴(yán)重。雖然高腐蝕瘤出現(xiàn)的區(qū)域是隨機(jī)的，但實(shí)際上是高點(diǎn)狀腐蝕或電池腐蝕的直接結(jié)果，其鐵銹沉積的體積和高度正比于管壁損耗的深度和體積保溫層失效這可能與制造商的聲明相違背，標(biāo)準(zhǔn)玻璃纖維保溫材料并不能為低溫管線提供個有效的防水透氣層。水蒸氣在管道外的二次濃縮凝結(jié)，通常是一種隱藏的管道外腐蝕條件。在冷水和雙重溫度系統(tǒng)中，外部腐蝕速率高達(dá)內(nèi)部腐蝕速率的10倍或更多。幾十年下來，那些隱藏的保溫層失效可以會摧毀整個管道系統(tǒng)。事

6、實(shí)上在大多數(shù)情況保溫層不是隱藏的，所以保溫層失效問題應(yīng)該是很容易被識別出來。保溫材料的破碎、損壞、丟失可能應(yīng)該作為一個值得研究的問題。當(dāng)保溫管的外表面出現(xiàn)水質(zhì)變壞、管道滴水、水質(zhì)變色或結(jié)晶等跡象，我們就應(yīng)該進(jìn)一步查找是否存在潛在的腐蝕問題。鋁和乙烯基外套這兩種保溫材料對于水分的遷移可以提供較小的阻力，但同時它們也會掩蓋一些變色的跡象。此外，乙烯基外套的表面經(jīng)常會凝結(jié)更多的水，從而產(chǎn)生更大的管道外腐蝕的威脅。由于小直徑管道本身壁厚較小，所以與其結(jié)合使用的保溫材料就會較薄，則對于小直徑管道其保溫層的失效就成為了最大的威脅。而管內(nèi)供水的低溫進(jìn)一步提升了這種威脅。天氣條件的損壞在管道系統(tǒng)所有的腐蝕形態(tài)

7、中，由于雨水、降雪、大氣條件或冷卻塔過噴等天氣條件的損壞是屬于比較容易預(yù)防的。因?yàn)檫@種管道通常是暴露在外面的、我們比較容易靠近，同時它的腐蝕行為總是那么明顯，很容易用肉眼發(fā)現(xiàn)。大部分由于天氣條件的損壞導(dǎo)致的失效需要幾十年才能發(fā)生一次，其原因也僅僅是維護(hù)不足造成的。當(dāng)然，小直徑管道由于其固有的較小的壁厚依然是最脆弱的垢下腐蝕垢下腐蝕是一種最具代表性和破壞性的管道系統(tǒng)腐蝕。它通常被稱為“電偶腐蝕”，具有侵略性和局部性的特征。金屬表面僅僅較小面積發(fā)生了垢下腐蝕就可能導(dǎo)致很深層的滲透和引發(fā)周邊區(qū)域大面積的腐蝕。由于表面沉積、電勢不均或其他引發(fā)機(jī)制等腐蝕因素的存在，都會引發(fā)個別的某些點(diǎn)位被侵蝕。大多數(shù)情

8、況下，點(diǎn)蝕會在整個金屬表面進(jìn)行擴(kuò)展，最終造成金屬表面的不規(guī)則的或非常粗糙的輪廓。當(dāng)然也有一些個別的情況，坑洼會都集中在某個特定的區(qū)域，而設(shè)備的大多數(shù)金屬表面看起來還是很新。鍍鋅管是更加敏感的，在微生物攻擊下常常發(fā)生垢下腐蝕。無論內(nèi)部管道是否存在潛在生銹條件，但一旦有銹生成了這都在不同程度上提示我們存在許多潛在的問題。垢下腐蝕是管道系統(tǒng)不可避免的死角，因此，有效地消除這些沉積物以便化學(xué)抑制劑可以進(jìn)一步減少腐蝕的損失，必須被優(yōu)先考慮。保溫層下的腐蝕保溫層下的腐蝕（CUI）非常普遍，但它通常很隱蔽潛在的問題是我們總有一種誤解，覺得玻璃纖維和（/或）軟泡沫保溫材料提供了一個防潮層；但請大家不要忘記這一

9、條：我們選擇這些保溫材料的主要初衷是它們可以降低傳熱，而不是減少濕度遷移。大多數(shù)低溫管線都存在保溫層厚度不足、采用的材料類型不恰當(dāng)或者安裝不當(dāng)?shù)膯栴}；甚至以上三個問題都存在。保溫材料的損壞、丟失的確會導(dǎo)致水分遷移變得更容易。這對于那些雙重保溫和冷卻立管被安裝在建筑物墻外的公寓是一個普遍的、非常大的問題。至今那些房齡在45年或更多的建筑物，除了那些已經(jīng)花費(fèi)巨額成本更換了總管道的以外，其余那些外部的立管管道幾乎已經(jīng)完全報廢。直徑較小的管道由于本身較薄的保溫層和管壁厚度，更容易受到保溫層下腐蝕。供水端管的情況會更糟糕一些，這是受其表面溫度更低的影響。此外螺紋端增加了另一層隱患，這通常發(fā)生在冷水和雙溫

10、系統(tǒng)中更小的管道上。無保溫層管道對于任何機(jī)械設(shè)備操作要求來說，管道保溫都是重要的和必要的。人們總是認(rèn)為保溫對于蒸汽、冷凝水和其他高溫管線等的作用僅僅是為了防止熱量損失；而冷卻水和低溫管線它的作用就顯得更為重要了，因?yàn)樗帜Y(jié)會對管道造成嚴(yán)重?fù)p害。這似乎不合邏輯，假如適當(dāng)?shù)谋乇缓鲆?，就可能會?dǎo)致重要管道和設(shè)備的損壞。比如排水管道、噴口和其他小直徑部位等看似不大可能產(chǎn)生可測量的系統(tǒng)傳熱損失的地方，所以經(jīng)常是不做保溫處理的，可是就是由于這種忽視的存在，才導(dǎo)致不斷地發(fā)生管壁出汗和外管壁損壞的結(jié)果。濕式管道的保溫足夠的水可以隱藏在管道保溫層里，當(dāng)打開時你會發(fā)現(xiàn)已經(jīng)發(fā)生了管路損壞。事實(shí)上，這是由于玻璃纖

11、維保溫層并不是真正意義上的防潮層，它允許水分在冷凝管表面凝結(jié)。因此，濕式管道的保溫采用玻璃纖維保溫層確實(shí)存在一定的問題；水分最終會滲透到表面形成潮濕、變色和結(jié)晶，這都是明顯的證據(jù)。如果采取一些措施，這種保溫層下腐蝕的問題通常可以在早期階段就避免或糾正，可以有效地防止進(jìn)步惡化的情況出現(xiàn)。如果任其發(fā)展，就可能發(fā)生大量的管道損壞。另外，如果在保溫不當(dāng)或不足的管道外再用鋁或塑料外套進(jìn)一步保溫的話，實(shí)際上可以起到保護(hù)管道的作用，修復(fù)那些多年來的管道損壞。在多數(shù)使用刻槽管或固定式管道的情況中，其乙烯樹脂彎管、三通接頭和其他配件內(nèi)部都存在積水，從而對鏈接整個管道系統(tǒng)最薄弱的位置造成嚴(yán)重的惡化一其連接螺栓會導(dǎo)

12、致災(zāi)難性故障。霉菌污染冷水管、保溫層失效、冷凝產(chǎn)生的潮濕區(qū)域和濕式管道等條件下，都是霉菌滋生的先決條件。供熱通風(fēng)與空調(diào)系統(tǒng)（HVAC）如果在濕式管道條件下使用一段時間后會出現(xiàn)霉菌，當(dāng)然我們是有機(jī)會在這個問題發(fā)生前就修正的。雖然它沒有導(dǎo)致相關(guān)的管道腐蝕條件或管道失效，但在許多情況下霉菌的存在通常會引起各種健康問題，這會導(dǎo)致頻繁而昂貴的法律訴訟。由于墻壁里面的管道失效而漏水、冷凝排水管溢水以及其他情況出現(xiàn)的水都會產(chǎn)生同一個結(jié)果霉困。通常唯一的解決方案就是更換所有的管道保溫層和石棉水泥板。雖然技術(shù)上來說這不是一個管道腐蝕問題，除非被水浸透的保溫層和管道也損壞了；但大面積的霉菌污染可能導(dǎo)致的成本損失要

13、遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過更換管道。生物誘導(dǎo)腐蝕到目前為止，微生物誘導(dǎo)腐蝕（MIC）是對空調(diào)管道和消防系統(tǒng)具有最嚴(yán)重威脅的腐蝕形式。由于在特定的環(huán)境條件下存在各種微生物，在某些情況下，其結(jié)果是幾年內(nèi)整個管道系統(tǒng)全面的失效。通常對于整個系統(tǒng)來說，MIC的存在是非常嚴(yán)重的威脅信號，需要花費(fèi)巨大的代價進(jìn)行廣泛的清潔和重復(fù)滅菌。對許多受影響的系統(tǒng)，MIC并不能被徹底消除，適當(dāng)?shù)靥岣吒g和點(diǎn)蝕條件可以延長系統(tǒng)的使用壽命。由于MIC可以利用鋼管本身作為能源（通常作為氧氣的替代物）以及產(chǎn)生強(qiáng)腐蝕性代謝副產(chǎn)品如硫酸（可以進(jìn)一步協(xié)助微生物溶解金屬管道），所以MIC會產(chǎn)生非常大的影響和深基坑。MIC存在不同程度的嚴(yán)重性，包括對碳鋼

14、管道系統(tǒng)或開放式冷凝器供水系統(tǒng)。MIC常見于封閉式冷凍水管道，特別是那些用乙二醇防凍的系統(tǒng)；已有很多關(guān)于銅、黃銅和不銹鋼管毀壞的記載。有縫管35年前，所有HVAC和消防系統(tǒng)管道規(guī)范都要求使用ASTMA53B級無縫鋼管。ASTMA53gradeB無縫原料這是由于有縫管或焊接管是公認(rèn)的具有高失效率和脆弱性的管道。但今天，除非設(shè)計(jì)中指定了，否則很難找到安裝了無縫鋼管之處。這并非是因?yàn)橛锌p管已經(jīng)被制造得更加完美，而僅僅是因?yàn)樗颖阋?。由于很多原因使有縫管在其焊縫處更容易發(fā)生腐蝕。在許多案例中，由于較差的生產(chǎn)條件使得有縫管的內(nèi)部或外部焊縫都很不完整。在內(nèi)部，這個不完整的焊縫就演變成銹點(diǎn)、微生物滋生點(diǎn)和

15、高腐蝕活性點(diǎn)，常常會導(dǎo)致針孔失效。而在管道本身和焊縫之間存在的電勢差異又帶來了另一個威脅。有縫管接縫處有時沒有用鍍鋅涂層保護(hù)，這在電流的攻擊下會更早“夭折”。在海外市場，有缺陷的有縫管是普遍存在的。即使是很好的美國管道制造商生產(chǎn)的產(chǎn)品中，有缺陷的有縫管仍然存在。即使在低腐蝕條件下，有缺陷的有縫管仍可以導(dǎo)致生產(chǎn)系統(tǒng)的故障問題；在高腐蝕條件下，其威脅會被進(jìn)一步放大，導(dǎo)致嚴(yán)重的腐蝕問題。槽管失效幾十年來，槽管都是一個受人尊敬的、可以證明管組裝過程是否成功的方法大多數(shù)槽管失效都是由于安裝不正確或處于嚴(yán)重的腐蝕條件下作業(yè)。在外槽的鍛造或軋制之處，內(nèi)部管壁雖然發(fā)生了位移，但實(shí)際上管壁沒有被損壞。切槽的外表

16、面所發(fā)生的管壁位移和螺紋管的壁面損失很相似，因此，高侵蝕條件的環(huán)境將使外切槽先產(chǎn)生一個針孔失效，然后再發(fā)展成總管線分離。由于切槽的深度的關(guān)系，可能不會像其他管道腐蝕那樣，給出明顯的腐蝕信號。此外，管道段與段之間的端隙常常會導(dǎo)致整個管道系統(tǒng)從前至后規(guī)模性的腐蝕。由于該類腐蝕的破壞力具有遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一個針孔失效和總管線分離的可能性，因此任何槽式夾緊裝置的泄漏都應(yīng)該進(jìn)行徹底地調(diào)查。外部腐蝕查看過往記錄，我們會發(fā)現(xiàn)管道外部（外表面）腐蝕比內(nèi)部腐蝕多得多。大多數(shù)是由于未被察覺的保溫層失效，然后直到出現(xiàn)泄漏或其他可以通過視覺觀察到的現(xiàn)象后，才采取相應(yīng)的維修措施。令人驚訝的是大量的無保溫的管道如屋頂水平冷凝水管

17、線都已經(jīng)發(fā)生了嚴(yán)重的惡化，而這些本來是可以通過簡單的維護(hù)就能避免的。人們可能會被外表面腐蝕的嚴(yán)重程度所誤導(dǎo)，其腐蝕程度大概是鋼管原體積低密度鐵銹的18倍。在大多數(shù)案例中，表面生銹屬于輕微的情況，維修人員使用機(jī)械鋼絲輪、有效的鐵銹換向器和外部保護(hù)層就可以很容易地解決。如果腐蝕繼續(xù)加深，就會由表面生銹發(fā)展成層下深點(diǎn)蝕，此時只有采用噴砂去除才會有效。冷卻塔和換熱器腐蝕發(fā)生了腐蝕問題的第一個跡象通常會顯示在冷卻塔。在鍋內(nèi)沉積的鐵銹就代表了循環(huán)系統(tǒng)中管壁已經(jīng)生銹了。而塔填補(bǔ)中出現(xiàn)沉積物就代表了腐蝕已經(jīng)在進(jìn)步擴(kuò)展的情況。水的顏色和渾濁度是另一種可以表明高腐蝕活性和缺乏水的化學(xué)處理的跡象。藻類和其他有機(jī)物的

18、生長不僅會干擾操作，同時也會加速其他種類的腐蝕進(jìn)程，以及促進(jìn)MIC在許多情況下，冷卻塔的維護(hù)和清除鐵銹沉積物并不能從根本上解決調(diào)查，因?yàn)橹豢紤]沉積在塔中的鐵銹而遺漏了那些牢牢地附著在管壁上的鐵銹。經(jīng)過幾十年的高腐蝕行為后會產(chǎn)生巨量的鐵銹沉積物，只有對系統(tǒng)進(jìn)行一些特殊形式的沖擊如啟動冷卻彈簧或改變溫度，才能使冷卻塔中的鐵銹散落下來。他們極少被過濾系統(tǒng)或化學(xué)輔助物溶解消除。軟泡沫管道保溫導(dǎo)致的腐蝕和玻璃纖維保溫系統(tǒng)一樣，軟泡沫保溫也會使水分滲透到低溫管線表面，并對鋼管產(chǎn)生破壞。在一個相對較短的時間里，軟泡沫保溫材料就會出現(xiàn)硬化、裂縫和收縮等惡化情況，然后產(chǎn)生很大的縫隙，最終導(dǎo)致水分可以大量的滲入。

19、此外，實(shí)際上泡沫降解后會變成微酸性的化合物，它會與管道本身或銹層牢牢地粘合在一起，以至于很難清除干凈。當(dāng)?shù)蜏毓芫€處于高濕度環(huán)境或其表面存在冷凝水時，是一個非常嚴(yán)重的問題;此時強(qiáng)烈推薦您選擇堅(jiān)硬的泡沫玻璃。作為第二個選擇，可以采用更重、更厚的玻璃纖維，在涂上一層高固體涂料作為防潮層。軟泡沫保溫應(yīng)該只在臨時或短期情況下被采用。銅管腐蝕對于銅管來說，由于其腐蝕造成高額的成本損失的情況是很罕見的。然而，與普遍的看法相反，銅管并不是不受腐蝕的影響。在一定的高腐蝕條件下，銅管和銅制組件的腐蝕速率可能高于正常鋼管腐蝕速率的10倍。雖然對于HVAC管道系統(tǒng)來說，銅管的正常腐蝕速率是0.3MPY，但是我們也測量

20、到過更高的腐蝕速率34MPY。銅管道系統(tǒng)失效多數(shù)情況與這些因素有關(guān)：酸性和低PH值的水、電流和不當(dāng)?shù)慕拥靥幚?、寄生電壓，或高鋼鐵腐蝕行為導(dǎo)致了生成的氧化鐵遷移到銅管道中等。黃銅脫鋅如今黃銅在商業(yè)上的應(yīng)用已經(jīng)越來越少，它已被更容易安裝和更便宜的L型銅管所取代。黃銅管道的腐蝕活性通常是非常低的，它的使用壽命至少可以達(dá)到100年。然而，在某些特殊的水質(zhì)和供水很頻繁的條件下，黃銅中的化學(xué)成分鋅會被浸出而產(chǎn)生針孔失效或斷裂。脫鋅現(xiàn)象會常常出現(xiàn)一種綠-白色沉積物，可以通過實(shí)驗(yàn)室分析證實(shí)它的成分。即使存在脫鋅的情況，但它的發(fā)生仍然需要75年以上，一般來說這個時間長度已經(jīng)超過了大多數(shù)建筑物的預(yù)期壽命。通常是在

21、古老的家庭熱水管道系統(tǒng)中使用的就是黃銅而非鍍鋅管，這是由于高溫會對鋅保護(hù)涂層造成影響。雖然鍍鋅鋼管總是發(fā)生失效且在任何管道項(xiàng)目中更換起來都會遇到困難，但它仍然取代了銅制熱水組件，使得銅管變得越來越不常見。鋼鋼之間的電解作用由于建筑物管道和建筑鋼結(jié)構(gòu)之間存在微伏的電位差異，我們看到了許多局部的管道失效的案例。這種情況通常發(fā)生在鋼管道支架和吊架之間，也就是金屬與金屬直接接觸的地方。需要用高度靈敏的電氣儀器進(jìn)行陽性診斷，以及進(jìn)一步的超聲檢測來排除故障區(qū)域，通常顯示的結(jié)果都是不好的甚至是腐蝕活性的。雖然這種電解形式很少發(fā)生，我們依然認(rèn)為絕緣金屬與金屬接觸時仍要慎重,特別在鋼管能接觸到水、冷卻塔噴濺和處

22、于特殊的天氣條件下的情況。電偶序?qū)τ谑欠駮l(fā)生腐蝕以及腐蝕的防止方面都起著至關(guān)重要的作用；它也被稱為“電勢差序”，這個次序是用來標(biāo)識準(zhǔn)金屬和貴族金屬的。本質(zhì)上，電偶腐蝕的發(fā)生條件是電解質(zhì)溶液中存在兩種不同的金屬，同時它們需要連在一起。在這個情況中，基材或非貴族金屬就會發(fā)生腐蝕。因此，腐蝕速率可以根據(jù)暴露出來的金屬的貴族性和電解質(zhì)來確定。由于催化劑或電解質(zhì)的存在，不同的材料彼此之間可能會發(fā)生反應(yīng)。但在大多數(shù)情況下，這種反應(yīng)并不明顯。然而，當(dāng)金屬暴露在水或其他類型的電解質(zhì)溶液中，以及與水發(fā)生不恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)合時，就會造成非常不好的影響。因此，如果實(shí)際應(yīng)用中濕度較低，那么電偶腐蝕并不是一個大問題。換言之，

23、如果實(shí)際應(yīng)用中處于較易受潮或潮濕的環(huán)境，電偶腐蝕可能構(gòu)成嚴(yán)重威脅。電偶序作為金屬選擇的指南電偶序中金屬之間的關(guān)系對于指導(dǎo)我們?nèi)绾芜x擇連接在一起的兩種金屬是非常有幫助的。根據(jù)電偶序提供的數(shù)據(jù)，可以有效地進(jìn)行金屬的選擇，大多數(shù)情況下盡可能選擇具有發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)傾向最小的材料；而在需要電相互作用的情況下，則根據(jù)需要選擇合適的金屬進(jìn)行保護(hù)，以防止發(fā)生可能的潛在反應(yīng)。般來說，在電偶序中位置離的越遠(yuǎn)的金屬之間越容易發(fā)生電偶腐蝕，因此應(yīng)通過適當(dāng)?shù)倪x擇和設(shè)計(jì)來進(jìn)行防腐。同時，距離越遠(yuǎn)的金屬相互結(jié)合時其腐蝕速率越高。因此，可以通過了解關(guān)金屬在電偶序中的位置關(guān)系，來確定電化學(xué)相容性，以便進(jìn)一步防止發(fā)生電偶腐蝕造成

24、的有害影響。Mu«nr*iumZincBrr>lltumAhimmiuinaliuCuilmitimMiklMrtl&Cm.siIronLownlhiHeHAuMtnitk*UMimnAluminiunibr»n/hrwb>tikiMhm、&mihr：*、TinCopier5050lemlfinpokierAdniiridhbruhvuluinittiumhimSliicunhrururCZ3Sluing-nnid4tO,41XkkctMhi-r處HlcnpiKrnkkct20c»pM'rnkMJ【IStinitv-urnde4

25、30Le；id*U30wppvrHkkdNickelHluniiiHiiHibronjrJXiirk<lfhroniiurnolhi*f><H»Nickrl2(M>Sihfri】Srtbilrsled-p*ndnJ<U.321&3-POAKm20vt.hibAMrrlNlrkrlkun<hiwuiuniMlnTiluniuniflrilvlnltAfiffhliHitXiirkrIdippernBoj*-4IW.K500S(nink'strt4-畧rutloJiltA317上面的圖表顯示了環(huán)境溫度下流動的海水中不同金屬材料間的電極電

26、位序。空白長方形符號顯示了不銹鋼材料在酸性水中如裂縫、滯水、低流速或糟糕的碳酸水中的電位范圍。左側(cè)更高貴的材料往往是陰極即需要被保護(hù)的，而右側(cè)較便宜的往往是陽極。因此它們將是電偶對中被腐蝕的那一個。電偶表基本上，這個列表顯示了不同活性的金屬在相同的電解質(zhì)環(huán)境中表現(xiàn)出的相對活性的順序。該表始于最活潑、即作為陽極的金屬，終最不活潑的、即作為陰極金屬。表的開始端的那些最活潑的金屬也就是最有可能發(fā)生腐蝕的金屬，如鎂、鎂的合金、鋁和鋅；而表末端的金屬被認(rèn)為是作為陰極的、最不容易發(fā)生腐蝕的金屬。電偶表的應(yīng)用基于一個特定的電解質(zhì)溶液。如果構(gòu)成了電極對，同時表中頂部的金屬作為陽極，那么電偶腐蝕將優(yōu)先于化學(xué)腐蝕

27、發(fā)生。如果想要避免金屬之間相互結(jié)合所帶來的破壞性反應(yīng)，那么就選擇電偶表中相互接近的材料。通過這樣做可以預(yù)防電偶腐蝕。因此，想要獲得完美的混合材料，必須仔細(xì)檢查其電化學(xué)相容性。了解電化學(xué)相容性有時不同的金屬之間進(jìn)行結(jié)合時，我們需要進(jìn)行特殊的設(shè)計(jì)。在這種情況下可以通過電鍍和拋光等控制其電化學(xué)相容性。選擇合適的方法進(jìn)行電鍍和拋光可以促進(jìn)不同金屬之間的接觸，同時可以對基材金屬提供保護(hù)，防止其生銹。所謂的方法，即嚴(yán)格地設(shè)置各種條件如鹽環(huán)境、高濕度區(qū)域和戶外活動需要而不是僅僅基于陽極指標(biāo)高于0.15V。例如，金屬鎳和銀產(chǎn)生0.15V的電位差是完全可以接受的。在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下，如倉庫、存儲室及其他溫度、濕度可控

28、的環(huán)境所需的金屬陽極電位差指數(shù)為不應(yīng)超過0.25V；而在可以嚴(yán)格控制濕度和溫度的環(huán)境中，0.50V的電位差異也是可以被容忍的。但無論對于哪種應(yīng)用環(huán)境，都應(yīng)該格外地注意區(qū)域內(nèi)的溫度、濕度和其他因素的變化。為了防止各種裝置中金屬與其連接在一起的材料之間發(fā)生電偶腐蝕，在確定可用的不同材料的陽極指數(shù)時電化學(xué)相容性也應(yīng)該被考慮進(jìn)去。在遵循電化學(xué)相容性的前提下，即使是不完全遵守其陽極指數(shù)的兩種金屬也可以充分的被保護(hù)。同時，在電偶表中彼此距離較遠(yuǎn)的金屬可以起到保護(hù)作用，所有這些原則應(yīng)該配合在一起應(yīng)用。當(dāng)然，還有采取某些特定的措施來防止兩種不同金屬接觸。這種保護(hù)可以通過各種方式，如： 密封：這種方法包括所有的

29、防水領(lǐng)域。 犧牲陽極：應(yīng)用犧牲陰極外部的涂層元素的方法，與犧牲陽極來防止電偶腐蝕有著異曲同工的作用。 電阻：通過涂料、電鍍和其他方法來提高電阻，可以抑制電流以助于增加保護(hù)。當(dāng)然，避免電偶腐蝕的根本原則還是保持陽極區(qū)域遠(yuǎn)離相對應(yīng)的陰極區(qū)域。電偶腐蝕正如前面所討論的，電偶腐蝕的發(fā)生條件是：存在兩種不同的金屬，兩種金屬都要浸在電解質(zhì)溶液中（如地面或雨水），同時兩種金屬需要連接在一起。在這種腐蝕類型中，金屬氧化物和其內(nèi)部的大部分基材金屬的原子，一旦其中的一個或多個電子發(fā)生交換或轉(zhuǎn)移，有電子溢出的區(qū)域的金屬就被稱為陽極，而電子到達(dá)的區(qū)域就為陰極。電偶序列表給出的次序是金屬在某一個特定的電解質(zhì)中如海水中的

30、電勢排序。如前所述，陽極的金屬腐蝕速度比陰極金屬更快。極其重要的是無論是對于金屬裝飾物、鑲板、扣件或其他更多的應(yīng)用領(lǐng)域，電偶腐蝕電位都應(yīng)該被考慮。為了使電偶腐蝕的影響最小化，采用性質(zhì)類似的金屬是至關(guān)重要的。如果不可能做到的話，那么應(yīng)提供足夠的保護(hù)以防止金屬在水或其他電解質(zhì)中相連。同時，確保小面積的陽極遠(yuǎn)離大面積的陰極也可以有效地降低電偶腐蝕。陽極的腐蝕速率依賴于相應(yīng)的陰極的表面積。如果陰極面積比陽極面積大，則會有更咼的濃度電子流，其結(jié)果將是電偶腐蝕速度很咼。反之，如果陰極表面積較小而陽極表面積較大，腐蝕速率就會較慢。為了實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)，犧牲涂料的方式也常被采用。這給被保護(hù)的金屬或基底進(jìn)行有效的涂

31、層，相較之基底涂層就變成了陽極。提供保護(hù)的涂層的能力與涂層的厚度相關(guān)。非犧牲的和其他類型的涂料如典型的油漆或塑料涂層，也可以起到防止電偶腐蝕的作用。然而，在某些情況下，即使是最小的表面劃痕也可能成為快速腐蝕的主要原因，特別是在本體金屬作為陽極與另一種大面積的不同金屬相連接的時候。關(guān)于電偶序的總論相對于已知的標(biāo)準(zhǔn)，電偶序是將金屬根據(jù)電勢差異進(jìn)行分組的。在海水或電解質(zhì)中，電偶表中相對距離較遠(yuǎn)的兩種金屬當(dāng)電路連通時會迅速發(fā)生腐蝕。而表中非常接近的金屬則會受到很低的傷害。管道小衛(wèi)士一極保護(hù)引言埋地鋼質(zhì)金屬管道腐蝕引起的管道破壞不僅造成經(jīng)濟(jì)上的損失，石油和天然氣的泄露對環(huán)境、安全也造成了威脅，甚至造成災(zāi)

32、難性的事故發(fā)生。鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕控制工程設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：埋地管道特別是油氣管道除必須采用良好的防腐層外，還必須采用陰極保護(hù)措施。陰極保護(hù)以較小的經(jīng)濟(jì)投入換得地下金屬管道基本停止或減輕腐蝕，從而取得延長管道壽命。陰極保護(hù)方法分為：強(qiáng)制電流保護(hù)法和犧牲陽極保護(hù)法。1陰極保護(hù)方法的原理(1) 強(qiáng)制電流保護(hù)法強(qiáng)制電流保護(hù)法，是通過對管道施加陰極電流，管道表面被陰極極化，則管道的電極電位向負(fù)方向發(fā)展，逐漸進(jìn)入免蝕電位區(qū)；當(dāng)極化電流足夠大，使得金屬表面失去電子成為離子的溶解速度，小于管道表面的離子得到電子還原成原子的速度時，管道將不再腐蝕。其防腐原理如圖1所示：i圖1強(qiáng)制電流防腐原理一(2) 犧牲陽極保護(hù)

33、法犧牲陽極保護(hù)法，是通過將電極電位更負(fù)的金屬與被保護(hù)管道的電連接，利用二者之間的電位差對管道進(jìn)行陰極極化，極化的結(jié)果同樣使管道電位越來越負(fù)，進(jìn)入免蝕區(qū)；而更負(fù)電位的金屬在對極化過程中，被不斷地消耗，以維持對管道的陰極極化電流，成為付出代價的犧牲體。其防腐原理如圖2所示：/陰極保護(hù)方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適應(yīng)范圍艷牲陽極(1)強(qiáng)制電流保護(hù)法強(qiáng)制電流保護(hù)法優(yōu)點(diǎn)：a. 驅(qū)動電壓高，能靈活調(diào)解和控制陰極保護(hù)電流的輸出；b. 適應(yīng)環(huán)境條件強(qiáng)，即使是在惡劣條件及高電阻率環(huán)境中也能適用；c. 由于采用不溶或難溶性材料做輔助陽極，因此工作壽命通常都很長；d. 管道防腐層質(zhì)量良好時，單站保護(hù)距離長；e. 對于防腐層較差、

34、或裸鋼管道也能達(dá)到完全保護(hù)。強(qiáng)制電流保護(hù)法缺點(diǎn)：a、一次性投資費(fèi)用較高；b、需要外界電源，并有能源消耗；c、對鄰近地下金屬構(gòu)筑物有不良影響；d、管理起來相對麻煩些。強(qiáng)制電流保護(hù)法適應(yīng)范圍：適應(yīng)于長距離、大口徑，以及防腐層質(zhì)量較差、或土壤電阻率較高的埋地管道的陰極保護(hù)。（2）犧牲陽極保護(hù)法犧牲陽極保護(hù)法優(yōu)點(diǎn)a.不需要外加直流電源，不會產(chǎn)生過保護(hù)；b對鄰近地下金屬構(gòu)筑物不會產(chǎn)生干擾影響；c施工、安裝簡單，管理便利；d.一次性投資費(fèi)用相對較低；e保護(hù)和凈電接地可同時兼顧。犧牲陽極保護(hù)法缺點(diǎn)a驅(qū)動電壓低不能靈活地調(diào)解和控制陰保電流的輸出；b適應(yīng)環(huán)境條件較差，在高電阻率環(huán)境中不能適用；c.工作壽命比強(qiáng)制

35、電流保護(hù)法要短些；d保護(hù)距離有限；e對防腐層較差、甚至裸鋼的管道保護(hù)的投資較高。犧牲陽極保護(hù)法適應(yīng)范圍：適用于短距離、小口徑，或防腐層質(zhì)量較好、土壤電阻率較低的埋地管道的陰極保護(hù)；另外在城市管網(wǎng)以及工藝站場內(nèi)部管網(wǎng)的區(qū)域性陰極保護(hù)中更能發(fā)揮其優(yōu)勢。3陰極保護(hù)設(shè)計(jì)的基本條件陰極保護(hù)設(shè)計(jì)的基本條件有三個：管道條件、電絕緣條件、電連續(xù)性（1）管道條件:雖然電化學(xué)陰極保護(hù)技術(shù)是埋地管道腐蝕保護(hù)的有效方法，但電化學(xué)保護(hù)與高質(zhì)量的防腐層相結(jié)合方式，無疑是最經(jīng)濟(jì)、最合理的理想組合，因此在陰極保護(hù)設(shè)計(jì)中，管道防腐層的材料性能以及結(jié)構(gòu)形式是非常重要的考慮因素。另外被保護(hù)管道的分布（尤其是對多條管道的保護(hù)）和材質(zhì)

36、的單一性，也是重要條件。（2）電絕緣條件：在陰極保護(hù)系統(tǒng)中，為了防止保護(hù)電流的流失，并防止流失的電流對鄰近金屬構(gòu)筑物產(chǎn)生不良干擾影響。設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)考慮設(shè)置必要的絕緣裝置；（3）電連續(xù)性：與電絕緣相對應(yīng)的影響因素是陰極保護(hù)電流的電連續(xù)性。4陰極保護(hù)系統(tǒng)的構(gòu)成個完整的陰極保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)由陰極保護(hù)的供電系統(tǒng)、輔助陰極保護(hù)設(shè)施的安裝、特殊管段的保護(hù)、陰極保護(hù)的站場設(shè)施、陰極保護(hù)的測試和監(jiān)測系統(tǒng)五部分組成。（1）陰極保護(hù)供電電源系統(tǒng)：是陰極保護(hù)設(shè)備工作的能量來源（2）輔助陰極保護(hù)設(shè)施的安裝：輔助陰極保護(hù)設(shè)施主要是指,安裝于工藝站場內(nèi)的，用做陰極保護(hù)服務(wù)的設(shè)施（3）特殊管段的保護(hù)：特殊管段的保護(hù)通常是指沿線地質(zhì)

37、條件惡劣、或者管道敷設(shè)方式獨(dú)特，需要單獨(dú)考慮加強(qiáng)保護(hù)的管段。（4）陰極保護(hù)的站場設(shè)施：強(qiáng)制電流陰極保護(hù)站通常包括防腐設(shè)備（有時配備控制單元）、輔助陽極地床、通電點(diǎn)和參比電極、連接電纜等部分。陰保站原理如圖3所示:oecpQe陽極地床p葉統(tǒng)蕪質(zhì)S泰恒電位儀圖3陰極保護(hù)站原理圖參比電極*（5）陰極保護(hù)的測試和監(jiān)測系統(tǒng)：陰極保護(hù)測試系統(tǒng)應(yīng)分為兩個部分，其一為常規(guī)測試系統(tǒng)，其二是當(dāng)陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有保護(hù)參數(shù)遠(yuǎn)傳/遠(yuǎn)控功能時，陰極保護(hù)工作參數(shù)的采集和遙測甚至遙控檢測。5結(jié)論陰極保護(hù)是管道防腐保護(hù)的有效方法，由于管道的防腐層在生產(chǎn)、運(yùn)輸及施工中無法保證不受到任何損壞，且用于防腐絕緣層的各種材料都有不同程度

38、的吸水性和滲透性，埋地后，在土壤溶液的作用下逐步吸水老化，因此只靠防腐層不可能完全將管道與腐蝕環(huán)境、介質(zhì)隔離。為了維持有效的防腐，就必須同時采用陰極保護(hù)的方式，即聯(lián)合保護(hù)。根據(jù)不同的條件選擇適宜的陰極保護(hù)方法，對防腐反應(yīng)進(jìn)行積極干預(yù)，保證了被保護(hù)金屬體的電化學(xué)均勻性，抑制了腐蝕電池的產(chǎn)生，有效地防止管道腐蝕的發(fā)生。腐蝕與腐蝕電池作為一種天然存在的現(xiàn)象，腐蝕主要是指材料（一般指金屬材料）與環(huán)境間發(fā)生的化學(xué)或電化學(xué)相互作用而導(dǎo)致材料功能受到損傷的現(xiàn)象。在大多數(shù)情況下，當(dāng)金屬被放置在水溶液中或潮濕的大氣環(huán)境中時，金屬表面會形成一種微電池，有時也稱腐蝕電池（其電極一般稱為陰、陽極）。在陽極上發(fā)生氧化反

39、應(yīng)，使陽極發(fā)生溶解，在陰極上則發(fā)生還原反應(yīng)，一般只起傳遞電子的作用。腐蝕電池的形成原因腐蝕電池的形成原因主要是由于金屬表面吸附了空氣中的水分，形成了一層水膜，因而使空氣中CO等氣體溶解在這層水膜中，形電解質(zhì)溶液，而浸泡在這層溶液中的金屬又總是不純的例如工業(yè)上用的鋼鐵，其實(shí)際上是合金材料，即除鐵之外，還含有石墨、滲碳體以及一些其它的金屬和雜質(zhì)，它們大多數(shù)沒有鐵元素活潑。這樣形成的腐蝕電池的陽極為鐵，而陰極為雜質(zhì)，又由于鐵與雜質(zhì)緊密接觸，使得腐蝕不斷進(jìn)行。金屬材料發(fā)生腐蝕的難易程度通常取決于金屬的晶粒結(jié)構(gòu)，合金材料組成以及在制造期間金屬表面經(jīng)受的處理溫度和是否發(fā)生變形等因素。微觀腐蝕電池現(xiàn)在，已經(jīng)

40、有許多經(jīng)受了時間考驗(yàn)的腐蝕預(yù)防方法，其中之就是陰極保護(hù)法，在本文中，我們將介紹一些關(guān)于陰極保護(hù)類型以及該方法如何有效預(yù)防埋地管道免受腐蝕等知識。陰極保護(hù)技術(shù)是電化學(xué)保護(hù)技術(shù)的一種，其原理是向被腐蝕金屬結(jié)構(gòu)物表面施加一個外加電流，被保護(hù)結(jié)構(gòu)物成為陰極，從而使得金屬腐蝕發(fā)生的電子遷移得到抑制，避免或減弱腐蝕的發(fā)生。暴露于電解質(zhì)中的金屬材料表面具有多個微觀陽極和陰極位置。當(dāng)陽極電負(fù)性強(qiáng)于陰極時，它們之間就會產(chǎn)生電位差，進(jìn)而發(fā)生腐蝕陰極保護(hù)的目的就是盡可能的降低陰極和陽極之間的電位差，使其降低到個可以忽略的值。這種電位差的減少主要是由于陰極的極化所導(dǎo)致，根據(jù)歐姆定律，利用這種方法，腐蝕電流能夠得到很好

41、的緩解。陰極保護(hù)可以通過向被腐蝕金屬結(jié)構(gòu)物表面施加一個外加電流來實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)足夠的陰極保護(hù)，受保護(hù)結(jié)構(gòu)的電位必須極化到一定的值，通常采用參比電極來測量極化電位。例如銅/硫酸銅電極（CSE）就是土壤和淡水中最常用的參比電極。目前有兩種類型的陰極保護(hù)評估標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)情況，一般可以使用其中任何一種，盡管在許多情況下，第一種被認(rèn)為是更加優(yōu)越的。1電位標(biāo)準(zhǔn)施加陰極保護(hù)時被保護(hù)結(jié)構(gòu)物的電位至少達(dá)到-850毫伏（mV）或更負(fù)（相對于銅/硫酸銅參比電極）。2.極化轉(zhuǎn)變標(biāo)準(zhǔn)在構(gòu)筑物表面與接觸電解質(zhì)的穩(wěn)定參比電極之間的陰極極化值最小為100mV（相對于銅/硫酸銅參比電極）。注：這些判據(jù)標(biāo)準(zhǔn)主要適用于碳鋼材料，不同類型的金屬材標(biāo)準(zhǔn)可能有所不同。陰極保護(hù)的類型陰極保護(hù)主要包含兩種類型1犧牲陽極保護(hù)陰極這種類型的陰極保護(hù)，主要原理是通過將被保護(hù)金屬和一種可以提供陰極保護(hù)電流的金屬或合金（即犧牲陽極）相連，進(jìn)而使得被保護(hù)體極化以降低腐蝕速率。在被保護(hù)金屬與犧牲陽極所形成的電池中，被保護(hù)金屬體為陰極，犧牲陽極的電位往往負(fù)于被保護(hù)金屬體的電位值，在保護(hù)電池中是陽極，被腐蝕消耗，故此稱之為“犧牲”陽極，從而實(shí)現(xiàn)了對陰極的被保護(hù)金屬體的防護(hù)。犧牲陽極一般為一些活性金屬，例如鋅、鋁和