林偉平

摘 要：在我們所生活的環(huán)境中，埋在地下的金屬管線數(shù)量巨大，每年因金屬管線腐蝕引起一些生產(chǎn)事故而造成的經(jīng)濟(jì)損失也非常巨大，因此，研究開(kāi)發(fā)有效防腐技術(shù)是一個(gè)重要的課題。本文將論述金屬管線的腐蝕機(jī)理并初步探究防腐技術(shù)。

關(guān)鍵詞：金屬管線；機(jī)理；防腐技術(shù)

金屬管線腐蝕輕則引起經(jīng)濟(jì)損失，重則引起火災(zāi)、爆炸等重大事故，還可能導(dǎo)致工廠停產(chǎn)，資源浪費(fèi)，不僅如此，其帶來(lái)的間接影響也是不容忽視的。所以，要正確認(rèn)識(shí)腐蝕的危害，了解金屬管線腐蝕機(jī)理并采取有效的防腐技術(shù)。

1 常見(jiàn)金屬管線腐蝕的類型及其機(jī)理

金屬與周圍環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引起的損壞稱為金屬腐蝕。腐蝕是金屬管線中一種常見(jiàn)的破壞形式，是困擾金屬管線產(chǎn)業(yè)的一大難題。腐蝕機(jī)理的研究對(duì)于防止和減緩腐蝕過(guò)程的進(jìn)行，探索防腐蝕的途徑，改進(jìn)防腐措施以及研究開(kāi)發(fā)新型的防腐材料具有重大意義。尤其在金屬管線這一行業(yè)中，腐蝕機(jī)理的研究對(duì)減少因腐蝕帶來(lái)的損失，確保金屬產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，進(jìn)而提高其經(jīng)濟(jì)效益意義重大。

1.1 土壤腐蝕的類型及其機(jī)理

在自然界中，土壤是最常見(jiàn)的外腐蝕劑。由于土壤中的水分的存在，我們可以將土壤看是成一種具有腐蝕性的特殊的電解液。常見(jiàn)的土壤腐蝕有以下幾種：

1.1.1 土壤腐蝕。土壤在發(fā)生腐蝕的情況下，有因?yàn)椴痪鶆蚪饘俳M織而引起的微電池腐蝕，也有因?yàn)椴痪鶆虻耐寥澜橘|(zhì)而引起的宏觀電池腐蝕。不均勻的氧滲透速度是因?yàn)橥寥谰哂胁煌耐笟庑?，從而?duì)土壤接觸的各個(gè)金屬部分的電位產(chǎn)生直接的影響，這也是造成氧濃差電池的主要原因。它主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）微電池腐蝕。通常，我們可以認(rèn)為較小的金屬構(gòu)件周圍土壤的結(jié)構(gòu)、含氧量、鹽分以及水分是均勻的，這時(shí)發(fā)生的微電池腐蝕與不均勻的金屬組織相關(guān)。（2）長(zhǎng)距離管道穿越不同土壤引起的宏觀電池腐蝕。長(zhǎng)距離管道鋪設(shè)時(shí)，由于長(zhǎng)的管道和金屬構(gòu)件需要穿越不同的土壤，使氧具有不同的滲透率從而形成氧濃差電池，它們被埋在潮濕、嚴(yán)實(shí)的土壤中作為陽(yáng)極而被腐蝕。

1.1.2 雜散電流引起的土壤腐蝕。所說(shuō)的雜散電流就是從正常電路失漏而流到別處的電流。它的來(lái)源主要是大功率直流電電氣裝置的應(yīng)用，例如有軌電車、電氣火車、電化學(xué)保護(hù)裝置、電解和電鍍槽等。埋設(shè)在地下的金屬構(gòu)筑物、電纜、管道等都會(huì)由于這種雜散電流而容易被腐蝕。適當(dāng)提高環(huán)路的阻力是可以克服和避免雜散電流對(duì)土壤的影響，這是比較容易進(jìn)行的雜散電流的增強(qiáng)絕緣管的工作，以減少電流的腐蝕作用

1.1.3 微生物引起的土壤腐蝕。在土壤中，主要是因?yàn)橥寥乐袧穸容^大、密實(shí)、且含氧量非常低，然而大部分微生物在這種環(huán)境下卻能夠順利的生長(zhǎng)繁殖。土壤微生物中，有一部分能夠產(chǎn)一些酸性物質(zhì)的厭氧菌，對(duì)金屬的腐蝕作用非常明顯。

1.2 電化學(xué)腐蝕的類型及機(jī)理

1.2.1 電化學(xué)腐蝕的基本概念。電極就是與電源兩端相連接的金屬。在電極的兩端存在著電位差，在電位差的作用下，金屬離子會(huì)向電源兩端的電極移動(dòng)，如果兩種金屬的穩(wěn)定性不同，就會(huì)對(duì)其中的穩(wěn)定性低的金屬產(chǎn)生氧化作用從而發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。

1.2.2 金屬的電化學(xué)腐蝕。金屬與電解質(zhì)溶液接觸形成了原電池，從而產(chǎn)生了電化學(xué)腐蝕。例如，把鋅和銅作為兩電極置于硫酸溶液中，用導(dǎo)線將它們連接形成了一個(gè)閉合回路，此時(shí)導(dǎo)線中就會(huì)有電流通過(guò)，因此形成了原電池裝置。

一般情況下，金屬表面會(huì)有各種各樣的雜質(zhì)，所以，即使是一種金屬置于電解質(zhì)溶液也會(huì)形成腐蝕原電池。雜質(zhì)對(duì)于金屬可能是陰極也可能是陽(yáng)極，因此金屬表面會(huì)形成許多微小的腐蝕原電池，對(duì)金屬造成腐蝕是不可避免的。

3 金屬管線防腐技術(shù)

金屬管線的腐蝕是影響金屬管線經(jīng)濟(jì)收益的一個(gè)主要因素，由于金屬管線容易發(fā)生腐蝕，使得金屬管線耗損非常嚴(yán)重，從而直接影響了金屬管線的銷售情況，使金屬管線的生產(chǎn)效益大大降低了。因此金屬管線的防腐技術(shù)是目前所有從事金屬管線行業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的首要問(wèn)題。目前，金屬管線防腐技術(shù)主要有：陰極保護(hù)技術(shù)和防腐層保護(hù)技術(shù)。

3.1 陰極保護(hù)技術(shù)（陰極保護(hù)的原理）

陰極保護(hù)技術(shù)是一種非常有效地防腐技術(shù)，以一種金屬為陰極，然后通過(guò)消除期電位不均勻性，進(jìn)行保護(hù)。在外加電流的作用下，使以金屬作為陰極的電位下降，直到金屬的總電位與陽(yáng)極起始電位相同時(shí)，陽(yáng)極的電流為零，環(huán)路中所有電流都是外加電流，處在陰極的金屬只發(fā)生還原反應(yīng)，金屬的腐蝕作用停止了，所以金屬得到了良好的保護(hù)。

3.2 防腐層保護(hù)技術(shù)

防腐層是一種綜合應(yīng)用不同材料的特性、具有較長(zhǎng)使用壽命的防腐方法，根據(jù)不同的介質(zhì)條件，大多是在金屬管線表面敷設(shè)各種非金屬材料。

近年來(lái)我國(guó)防腐涂層技術(shù)發(fā)展迅速，三層聚乙烯、熔結(jié)環(huán)氧和煤焦油瓷漆等管道涂層技術(shù)均得到廣泛應(yīng)用。日前國(guó)家西氣東輸?shù)戎攸c(diǎn)管道工程多采用三層聚乙烯防腐層，川渝天然氣管道廣泛采用三層聚乙烯；而短距離、頻繁變化管徑的管道中，通常在部分分支管上直接纏繞聚乙烯膠粘帶，而雙層熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層技術(shù)則在冷彎管外防腐中得到了很好使用。

防腐蝕涂料品種繁多，其性能和用途各有不同，正確選用對(duì)涂層的防蝕效果和使用壽命至關(guān)重要。選用時(shí)應(yīng)考慮：

3.2.1 基體表面材料性質(zhì)。涂層用底漆含粉料多，基料少，成膜粗糙，與金屬管線粘附力強(qiáng)結(jié)合性好，起附著和防銹作用；面漆則基料多，成膜有光澤，能保護(hù)底漆不受大氣腐蝕，并能抗風(fēng)化，防腐蝕和防老化作用。

3.2.2 基體的使用環(huán)境。防腐蝕涂料對(duì)環(huán)境的針對(duì)性很強(qiáng)，要根據(jù)具體使用環(huán)境，如介質(zhì)的類型、濃度、溫度、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況等因素來(lái)選用最適宜的涂料品種。如重防腐則采用環(huán)氧富鋅底漆、環(huán)氧云母氧化鐵中間漆和環(huán)氧聚氨酷或環(huán)氧各色面漆或氯化橡膠面漆等組成多層涂裝體系。

3.2.3 現(xiàn)場(chǎng)施工條件。應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況選擇適宜的涂料品種。如在通風(fēng)條件差的現(xiàn)場(chǎng)施工宜采用無(wú)溶劑或高固體分或水性防腐蝕涂料。在不具備烘烤干燥條件的現(xiàn)場(chǎng)只能選用自干型涂料。

3.2.4 技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的綜合效果。不僅要考慮技術(shù)性能是否優(yōu)異，還要考慮經(jīng)濟(jì)的合理性。在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算時(shí)要綜合考慮材料費(fèi)用、表面處理費(fèi)用、施工費(fèi)用、涂層性能及使用壽命、維修費(fèi)用等。

4 結(jié)語(yǔ)

由于金屬管線腐蝕國(guó)民生產(chǎn)受到了嚴(yán)重的影響。因此要盡最大努力減少管線的腐蝕，使管線能夠長(zhǎng)時(shí)間使用。因此對(duì)各種腐蝕機(jī)理進(jìn)行了解與探究是非常有助于減輕防腐現(xiàn)象的，本文著重介紹了陰極保護(hù)防腐技術(shù)，為最大程度的獲取經(jīng)濟(jì)利益，還需要不斷地努力研究開(kāi)發(fā)新的防腐技術(shù)。

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