关于埋地金属管道的防腐处理

文|徐国臣

埋地金属管道，由于受到土壤中酸、碱、盐以及地下水的作用，可发生化学腐蚀;在地下电位差的作用下，也将受到电化学腐蚀。一般情况下，水中含氧越多，腐蚀越严重;pH值越低，腐蚀越快;含盐量越高，腐蚀会加剧。因此，腐蚀实际上是氧化反应和电解反应的结果。

1)金属的化学腐蚀:金属的化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学作用而引起的破坏。在化学腐蚀过程中，电子的传递是在金属与氧化剂之间直接进行的，因而没有电流产生。

2)金属的电化学腐蚀:金属与电解质溶液作用所发生的腐蚀，是由于金属表面发生原电池作用而引起的，这一类腐蚀叫做电化学腐蚀。

金属管道腐蚀的破坏形式，有均匀腐蚀和局部腐蚀两大类，均匀腐蚀是在整个金属管道表面均匀地发生腐蚀，均匀腐蚀一般危险性较小。局部腐蚀是整个金属管道局限于一定的区域腐蚀，而其他部位则几乎未被腐蚀，局部腐蚀包括小孔腐蚀、斑点腐蚀等，管道局部腐蚀的危害性很大，容易被人们所忽视。在我国因管道局部腐蚀使燃气、给水管道被破坏造成人员伤亡、财产损失的现象时有发生。

3.1 抗化学腐蚀的处理

1)常用的防腐蚀涂料

防腐蚀涂料是底漆至面漆的配套系统，要求附着力良好，基体表面与底漆和面漆结合牢，层间结合力好，有一定的物理力学性能，化学性能要稳定，不被水、酸、碱、盐、空气等溶解、溶胀、分解，对水和氧渗透性小，不发生有害的化学反应。

①环氧树脂防腐蚀涂料环氧防腐蚀涂料是以环氧树脂为主要的成膜物质，环氧树脂具有极好的附着力、优异的耐腐蚀性能、良好的力学性能、高度的稳定性和良好的绝缘性等特性。对环氧树脂进行改性，可获得高性能的防腐蚀涂料，如环氧酚醛防腐蚀涂料、环氧酚醛防腐蚀涂料。

②氯磺化聚乙烯涂料氯磺化聚乙烯涂料性能优异，使用寿命长达10年，具有如下特点:a、附着力强，干燥快，施工方便，具有高度饱和结构;b、防紫外线照射;d、耐酸碱、耐溶剂、耐水性能好;e、耐寒性、耐温性好;f、抗臭氧、耐老化;g、具有弹性，抗冲抗磨;h、防盐雾、防霉菌。

③聚氨酯防腐蚀涂料聚氨酯涂料是聚氨基甲酸酯涂料的简称，是以聚氨基甲酸酯树脂为主要成膜物的涂料，具有良好的耐腐蚀性、耐油性、耐磨性和涂膜韧性，附着力强，最高耐热温度可达155℃。

④富锌涂料富锌涂料包括无机富锌涂料和有机富锌涂料，对钢铁具有电化学保护作用，防锈性能优良，耐海水、耐油、耐盐类、耐大气腐蚀，导电性好，不影响焊接施工。无机富锌涂料可长期在400℃以上高温环境中使用，有机富锌涂料可作重防腐涂料的底漆。另外，还有环氧树脂导静电涂料、橡胶及其改性防腐蚀涂料、漆酚改性防腐蚀涂料、有机硅耐高温防腐蚀涂料、氟碳树脂涂料、塑料防腐蚀涂料、高氯化聚乙烯防腐蚀涂料等。防腐涂料的选择应根据地理环境、输送介质的要求等加以选用。

3.2管道防腐蚀操作技术

不同地区环境差别较大，对钢管的腐蚀性相差很大，最小腐蚀率为0.004mm/a，最大可达1mm/a或更大;有杂散电流或微生物时，几个月可使7mm厚的钢管穿孔。

1)钢管表层处理

管道在防腐处理之前，应对管道基体表面进行处理，清除基体表面的水份、油污、尘垢、污染物、铁锈和氧化皮等。表层处理的方法很多，一般常采用人工除锈、喷砂或化学除锈。人工除锈时，质量标准应达到St3级;喷砂或化学除锈时，质量标准应达到Sa2.5级，表面粗糙度30～50m较合适。经处理后的表面应在4小时内涂上底漆。

2)管道外防腐处理

石油沥青防腐层是最古老的防腐层，在大多数干燥地带使用良好。随着技术的发展，环氧煤沥青、富锌涂料等已取代石油沥青成为钢质输水管道的防腐涂料，由于环氧煤沥青系列涂料防腐性能优异，价格较低，一直是钢质输水管道的首选防腐涂料。

环氧煤沥青防腐层一般适用输送介质温度不超过110℃，为适应不同腐蚀环境对防腐层的要求，分为普通级、加强级和特加强级3个等级。普通级的结构为一底漆三面漆，干膜厚度≥0.3mm;加强级的结构为底漆→面漆→面漆、玻璃布、面漆→面漆，干膜厚度≥0.4mm;特加强级的结构为底漆→面漆→面漆、玻璃布、面漆→面漆、玻璃布、面漆→面漆，干膜厚度≥0.6mm，面漆、玻璃布、面漆应连续涂缴。实际工程中应根据工程条件、输送介质等进行等级选择。

防腐层施工时环境温度应高于5℃，空气湿度低于80%。稀释剂配比5%，玻璃布压边20～25mm，布头搭接长度为100～150mm。防腐层电压检查:普通级2000V;加强级2500V;特加强级3000V。防腐层检查:每10km≯5处，用低压音频信号检漏仪测定。

3)管道内防腐处理

钢管内防腐根据输送介质的不同需选择不同的防腐工艺，常用的防腐工艺有水泥砂浆内衬、防腐涂料及塑料衬里等工艺。

水泥砂浆内衬主要用于输送供水和饮用水的管道，衬里用水泥应选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，标号为425号或525号。衬里施工前应检查管道的变形状况，竖向最大变形不得大于管径的2%，内壁不得有结露和积水。水泥砂浆重量配比在1∶1～1∶2范围，水泥砂浆坍落度宜取60～80mm，抗压强度不低于30Mpa。

输送非饮用水，尤其是输送污水的管道内防腐一般可采用环氧煤沥青防腐涂料3层做法，一道底漆两道面漆，也可采用无机富锌底漆配环氧树脂涂料两道，干膜厚度0.2～0.4mm。

涂料施工质量好坏对涂层的性能影响极大。在实际涂装过程中由于施工方法不当而达不到预期防蚀效果的例子很多。特别是许多性能优异的防腐蚀涂料对施工方法极为敏感，只有严格按照其各自的施工条件进行施工才可形成正常的涂层，达到预期的防蚀保护作用。

⑴底材必须进行严格的表面处理。钢铁基材必须经除锈、除油处理，磷化处理则可根据具体情况而定。

⑵要保证必要的涂层厚度。防腐蚀涂层厚度必须超过其临界厚度，才能发挥保护作用，一般为150μm～200μm。

⑶控制涂装现场的温度、湿度等环境因素。室内涂装温度应控制在20℃～25℃;相对湿度视品种而异，一般以65%左右为宜。在室外施工时应无风沙、细雨，温度不低于5℃，相对湿度不高于85%。应避免未完全固化的涂层上结霜、降露、下雨和降落砂尘。

⑷控制涂装间隔时间。如底漆涂装后放置过久才涂面漆，将难以附着而影响整体防护效果。

此外，还必须加强施工人员培训和施工质量管理。要求施工人员了解涂料的性质、用法、施工要点和技术要求。管理人员要加强质量监控，保证每道工序都符合技术要求，以便最终得到一个性能优异的防腐蚀涂层。还要加强劳动安全防护，注意溶剂挥发，加强通风，以免中毒。

(二)抗电化学腐蚀的处理

电化学保护保护方法通常采用两种方法，即牺牲阳极法阴极保护、外加电流法阴极保护。埋地钢质管道，通常采用牺牲阳极法阴极保护与防腐涂层联合保护，在防腐工程中得到广泛应用，效果良好。

1、外加电源法

向被保护金属管道通入一定量的负极直流电，使其对于阳极接地装置变成一个大阴极，从而免遭腐蚀。外加电流的阴极保护法由直流电源、阳极接地、绝缘法兰、测试桩和检查片组成。直流电源可由蓄电池、直流发电机供应，应保证持续供电，最长停电时间不应超过2h。阳极材料可选用废钢管接地。绝缘法兰设置在被保护管道与其它非保护管道连接处，以防止电流流失或对其它金属构筑物的影响。测试桩为检验管道是否得到有效保护的装置，每隔一定距离在管道上焊接一测试导线并引至地面桩上，测量管地电位;一般采用钢管或钢筋混凝土制作。检查片能了解电化学保护效果，在管线上选择几处典型地段，埋设几组试片(材质同管道)，以备检测。该方式施工强度低、节省时间，但要求施工细致，维护较繁琐。此方法一般在土壤电阻率高(约250081cm)或管道外露时使用较宜。

阴极保护体系的操作，先要了解管道的长度、直径、壁厚、涂层种类，以及管道所处地理位置的土壤地质结构、土壤电阻，计算确定牺牲阳极种类、规格、数量和使用寿命。常用Al、Zn、Mn合金作牺牲阳极，阳极开路电位在1.5v以上，阳极一般在200～500米内埋设一组，阳极电缆可采用vv型橡胶钢芯电缆，填包料可采用50%CaSO4，50%膨润土，一般设计使用寿命可达15～30年。

2、牺牲阳极法(不外加电源法)

利用不同金属间电位差得到防蚀电流的一种方式。在地下金属管线上接上比其电位低的金属作阳极，如铝、镁、锌等。隔一定距离用导线连接到管线(阴极)上，在土壤中形成电路，使得腐蚀阳极，管线得到保护，这种方式一般在缺少电源、土壤电阻率低且管道涂层较好的情况下使用。

埋地钢质输水管道的防腐蚀设计是管道安全运行的保证，虽然目前防腐蚀产品很多，防腐技术日新月异，但针对各工程特点的防腐蚀涂料的选择是非常重要的，通过选择合适防腐涂料，合理的防腐结构层设计以及精细的防腐层施工，可以使管道延长使用寿命，保证安全生产，节省资金。