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    3PE防腐鋼管防腐層保護的作用和影響
    發布時間:2021-07-17 09:30 瀏覽次數:

      埋地鋼質管道的外防腐層在無缺陷時,陰極保護對鋼管保護的作用和涂層陰極剝離的影響是較小的。若鋼管的防腐層本身存在缺陷,那么陰極保護的保護電位大小、過保護時間的長短、土壤含水量、含氧量及微生物種類等因素就將成為埋地鋼質管道3PE防腐鋼管層剝離的外界因素。

      2.1 剝離電位

      陰極保護與防護層的聯合使用既可以彌補保護層的不足,又可以減少陰極保護的電能消耗,是個經濟有效的好方法。然而,陰極極化雖可降低金屬腐蝕速度,但同時也會加速陰極反應而加快陰極剝離速度。針對不同的鋼鐵基材、土壤環境和微生物種類,管道陰極保護的電位也有不同的規定。一般的碳鋼給予的陰極保護電位為-850mV(CSE)或更負,但是不可負于-1200mV(CSE)。高強度鋼和耐腐蝕合金鋼的保護電位可以比-850mV(CSE)稍正,但要控制在-650mV(CSE)~-750mV(CSE)之間。如果鋼管埋地的土壤含有硫酸鹽還原菌,保護電位應維持在-950mV左右。3PE涂層的最小厚度大概在1.8mm左右,而大于1mm的鋼管涂層,陰極保護電位一般選在-1.10~-1.15V(CSE)。對于防腐層的最大電位,以不損壞覆蓋層的粘結力為準,有關數據表明石油瀝青為-1.5V(CSE),環氧粉末為-2.0V(CSE),3PE涂層會更負于-2.0V(CSE)。對于新管線保護電流的需求,有關標準設計為埋地鋼管的運行溫度在30℃以內時,3PE防腐鋼管層的陰極保護電流密度應根據涂層壽命的不同分別為:10年—0.08 mA/m2、20年—0.1 mA/m2、30年—0.4 mA/m2 。因此,應嚴格按照國家或行業指標控制好陰極保護的程度,避免因陰極保護電流過大而加速防腐層的陰極剝離。

      2.2 水和氧的滲透

      3PE防腐層的結構為:底層是熔結環氧粉末或環氧涂料、中間為膠黏劑層、面層為聚乙烯防護層。而熔結環氧粉末涂料固化物含有大量的極性羥基和醚鍵,它們與相鄰的界面物質能產生較強的吸收力,對金屬有優良的附著力。這些活性官能團靠化學鍵的方式,牢固的粘結在管道面層形成防腐蝕涂層。鋼質管道防腐層在生產、運輸、堆放和施工的過程中難免造成自身損傷,再加上用于絕緣層的多種材料在不同程度上具有吸水性和透氣性,故埋地后會逐漸吸水。H2O是氧和離子傳輸的介質,是涂層劣化和涂層下金屬腐蝕的先決條件。在涂層所處的各種環境中,水和氧氣是兩種最為常見的侵蝕性粒子,它們可通過擴散滲入涂層。如果水在涂層中累積到一定的程度,加上氧氣的滲透,那么金屬的腐蝕就會發生。在這種情況下實施過度的陰極保護,不論是氧被還原產生OHˉ;還是H2O離解生成H+,氫離子在陰極得到電子還原成氫,這兩者的結果都是使陰極區域形成堿性環境。而大量的OHˉ遷移到金屬和防腐層的界面處,會造成聚合物與金屬的粘結力降低,使與防腐層粘結的基體金屬氧化物層溶解發生氣泡、剝離,從而使防腐層喪失保護能力,加速金屬管道的腐蝕。Leng證實過在N2環境中,腐蝕電化學反應會停止,陰極剝離也不會發生。

      2.3 其他因素

      孔隙率是涂層耐陰極剝離的另一個重要因素,涂層中離子、水和氧等介質的滲透性取決于孔隙率,孔隙率越高水和氧等介質滲透率越強。溫度高低和涂層剝離速度有明顯關聯,隨著溫度的升高涂層的陰極剝離速度加快。3PE防腐鋼管層的剝離強度和陰極剝離性能也會隨基材變形量的增大而增大。對于涂層破環的電位而言,它還受很多其他因素的影響包括:土壤酸堿度、微生物種類等。

    3PE防腐鋼管

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