第十五周 防腐蝕案例分析

防腐蝕案例分析《腐蝕失效分析案例》簡要介紹了腐蝕失效分析的原則、設備、方法及應用，重點剖析包括鍋爐與廢熱鍋爐、復水器和凝汽器列管、濕硫化氫環(huán)境中金屬設備及管線、石油化工動設備、液氨儲罐、尿素系統(tǒng)高壓設備、石油化工其他反應設備、換熱器、高溫爐管、不銹鋼回路管道腐蝕失效案例，對技術(shù)人員進行金屬腐蝕失效分析工作以及日常設備腐蝕與管理有一定的借鑒和幫助。

第一節(jié)防腐蝕成功案例燃氣管道防腐技術(shù)埋地燃氣鋼管與土壤或水長期接觸，會產(chǎn)生化學腐蝕，對管網(wǎng)的安全運行與使用壽命帶來極大危害。因此，埋地燃氣鋼管必須采取適當防腐控制技術(shù)，確保管網(wǎng)安全運行，延長燃氣鋼管使用壽命。目前，埋地燃氣鋼管常用的防腐技術(shù)為絕緣層防腐法和電化學保護法，通常這兩種方法總是同時使用，提供防腐雙重屏障，以增強防腐效果。

常用燃氣鋼管的防腐方式1、瀝青防腐

瀝青防腐分石油瀝青和環(huán)氧煤瀝青防腐。

石油瀝青是我國早期使用最多的防腐材料，它的優(yōu)點是施工工藝簡單、技術(shù)成熟、設備定型、防腐性能可靠、成本低廉；缺點是吸水率大，耐老化性能差，耐細菌性差。環(huán)氧煤瀝青是石油瀝青的改進代品，是由環(huán)氧樹脂、煤焦油瀝青、固化劑和填料組成的新型防腐材料。它的發(fā)明初衷是提高防腐層的耐礦物油及化學藥品性能，增大耐磨性及對金屬的附著力。但其出現(xiàn)后,由于其防腐層太?。ㄐ∮?mm），施工中容易產(chǎn)生機械損傷，且對施工工藝要求高，其固化時間長，對環(huán)境、管材除銹等要求嚴格，這一系列問題嚴重影響了其推廣使用，在燃氣界一直爭論不斷，目前很多地方已經(jīng)不再使用。

早期埋地鋼管，均采用瀝青防腐，據(jù)老一輩工程技術(shù)人員講，石油瀝青熬制，要用微火熬數(shù)小時，熬干水分，三油三布工藝控制嚴格。防腐效果良好。上世紀70年代埋設的瀝青防腐管道，至今時有挖出來，剝開防腐層，鋼管表面仍保持完好。由于瀝青防腐污染環(huán)境，隨著新的表面防腐技術(shù)不斷出現(xiàn)，石油瀝青防腐在大城市現(xiàn)已基本淘汰，僅在部分小城市還有使用。2、粘膠帶防腐國外埋地鋼管外壁采用膠帶防腐已有五十余年歷史。我國至90年代初引進國外膠帶生產(chǎn)技術(shù)及裝備。目前主要有寧波安達防腐材料有限公司,天津中央制塑公司等廠家生產(chǎn)防腐膠帶，且應用較為廣泛。膠帶防腐執(zhí)行行業(yè)標準SY/T0414-1998《鋼質(zhì)管道聚乙烯膠粘帶防腐層技術(shù)標準》。

重慶燃氣集團2001年建成一條膠帶防腐機械自動化生產(chǎn)線，至2008年止，已累計加工生產(chǎn)聚乙烯膠帶防腐管5000余km。從使用效果來看，膠帶防腐具有優(yōu)異的抗水、汽滲透性，防腐蝕能力強，加工工藝簡便、無污染、成本低廉。管道施工中采用專用補口帶易于修復破損和現(xiàn)場補口,簡便、快捷。采用膠帶防腐技術(shù)，只要嚴格執(zhí)行SY/T0414-1998標準，不失為一種較好的防腐選擇。膠帶防腐必須注意幾個問題：①膠帶防腐層厚度較?。訌娂墶?.44㎜～2.2㎜），強度較差，在防腐管施工及搬運過程中易造成防腐層破壞。在埋填管道之前，一定要仔細檢查，用補口帶補好破損處，管溝低部一定要鋪軟土或河沙，回填用軟土。針對這一問題，目前開發(fā)出一種網(wǎng)狀增強型聚乙烯纖維防腐膠帶，抗拉伸強度是一般膠帶3倍以上，具有良好的抗彎曲性能、耐磨性能、耐壓痕性能。另外此膠帶網(wǎng)狀纖維結(jié)構(gòu)不會阻礙陰極保電流，使得防腐層不會產(chǎn)生陰極屏蔽現(xiàn)象，適合于陰極保護系統(tǒng)中使用。

②焊口補口、補傷一定要用相同材料的補口帶。補口膠帶有較厚的膠層，適合手工纏繞。補口、補傷前一定要做好清理，除銹，深刷底膠漆工序。確保管線防腐性能一致性。目前很多地方采用環(huán)氧煤瀝青，熱縮套補口、補傷，因搭接處材料、工藝不一致，會產(chǎn)生間隙，水、汽易滲透。造成腐蝕穿孔危害，不宜采用。③聚乙烯膠帶在陽光紫外線作用下，易發(fā)生老化。因此膠帶防腐不宜用于露天管線。目前中央塑膠公司有一種鋁箔防紫外線防腐膠帶可用于露天管道，必要時可以選用。④選用膠帶產(chǎn)品時，注意檢測膠帶的抗剝離強度，抗剝離強度越高，粘膠越牢、抗水、汽滲透能力越強。SY/T0414-1998標準中規(guī)定的抗剝離強度是：膠帶對底漆鋼材剝離強度≥18N/㎝。目前有的膠帶產(chǎn)品已能達到≥45N/㎝。

從近十年使用膠帶防腐經(jīng)驗來看，重慶屬丘陵山區(qū)地帶、直徑大于DN200mm以上的鋼管，由于自重大，施工、運輸過程中膠帶防腐層易破損，不太適用膠帶防腐，宜選用其它防腐材料。對小口徑的城市燃氣管網(wǎng)，膠帶防腐是一種防腐性能優(yōu)良，成本低廉的較好選擇。3、3PE防腐3PE防腐是近年來流行的一種新型復合結(jié)構(gòu)的外防腐技術(shù)，它是由底層噴涂環(huán)氧粉末、中間層為膠粘劑、外層為聚乙烯復合組成的一種防腐結(jié)構(gòu)。三層PE具有良好的機械性能和優(yōu)良的防腐性能、防腐管壽命可達50年。近年來3PE防腐在我國石油、城市燃氣行業(yè)得以廣泛應用、是目前技術(shù)領(lǐng)先的防腐技術(shù)。重慶燃氣集團近年來鋪設直徑DN200mm以上的埋地鋼管都采用了三層PE防腐技術(shù)，從使用情況上看；防腐層強度高，不易發(fā)生破損，防腐性能優(yōu)異，值得推廣。

3PE防腐主要缺陷：焊接補口問題?，F(xiàn)有工藝是采用熱縮套補口，補口工藝與3PE防腐工藝不一致。管子端部焊口處實際只有一層熱縮套防腐層，且熱縮套與3PE接合處工藝不一致，成為防腐薄弱處。3PE防腐壽命長，但防腐造價較高，補口處防腐工藝不一致，應證了經(jīng)濟學上的木桶原理。木桶盛水多少，取決于最短一塊木板，管線防腐壽命長短，取決于最薄弱處防腐質(zhì)量?，F(xiàn)國內(nèi)已有企業(yè)致力解決此問題，中國石油物資裝備（集團）總公司已開發(fā)出3PE補口防腐涂裝機，應用于施工現(xiàn)場3PE補口。四川油建公司也開發(fā)建成了鋼管彎頭3PE防腐作業(yè)生產(chǎn)線，生產(chǎn)3PE防腐的彎頭。若將上述兩項技術(shù)應用于3PE防腐管線建設，將完善3PE防腐技術(shù)，整條管線防腐工藝技術(shù)完全一致，將大大提高管線的防腐可靠性。選擇3PE防腐管，有的生產(chǎn)廠家將管子端部預留焊口處，噴涂了環(huán)氧粉末，這樣做，管道在露天存放期間端部不易銹蝕。環(huán)氧粉末在電弧高溫下會蒸發(fā)，不會影響焊接質(zhì)量，且用熱縮套補口后也多一層防腐層。但因環(huán)氧粉末涂層是絕緣體，會造成電焊起弧困難。因此焊接前必須打磨焊口。4、室內(nèi)管道的防腐城市燃氣系統(tǒng)室內(nèi)金屬管道防腐常用有鍍鋅管，油漆防腐等。重慶燃氣集團是在防腐廠先將鋼管表面用自帶化學除銹功能的防腐底漆處理后，交付施工現(xiàn)場安裝后再涂面漆，效果較好。以前曾用過化學除銹劑浸泡鋼管除銹后，涂刷防腐底漆。但這樣做工藝步驟多，成本高，且除銹液污染環(huán)境。隨著新技術(shù)，新產(chǎn)品的發(fā)展，現(xiàn)已有不少帶化學除銹功能的防腐底漆產(chǎn)品可選用。在3PE防腐工藝中，環(huán)氧粉末噴涂厚度可達50μm～100μm，可只噴涂環(huán)氧粉末，作為室內(nèi)鋼管表面的防腐措施，也可取得很好的防腐效果。燃氣管道防腐是城市燃氣企業(yè)一項重要的技術(shù)管理工作，應予以足夠重視。隨著城市建設發(fā)展，管網(wǎng)搶險開挖成本越來越高，燃氣管網(wǎng)安全可靠運行日顯重要。腐蝕泄漏，將造成搶險費用加大、嚴重安全隱患、漏氣及搶險排空帶來的輸差損失等,都將給燃氣企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟損失和社會危害。因此燃氣企業(yè)應加大在防腐技術(shù)上的投入，把治病的錢用于預防，采用高水平、高質(zhì)量的防腐技術(shù)，加強管網(wǎng)建設施工質(zhì)量監(jiān)督管理;從源頭上減少燃氣管道銹蝕泄漏事故的不利因素，從而達到減少搶險次數(shù)，提高管網(wǎng)的安全運行可靠性，經(jīng)濟性的目的。國內(nèi)橋梁防腐蝕案例介紹

國內(nèi)的鋼橋均采用涂料進行防腐，隨著腐蝕環(huán)境的差異而采用不同的涂料配套體系進行防護。近年來，為防止鋼結(jié)構(gòu)在使用壽命中過早腐蝕，我國橋梁的鋼結(jié)構(gòu)基本上都采用富鋅漆或電弧噴鋁涂層的方案進行涂裝保護。

富鋅涂料主要有無機富鋅和有機富鋅(環(huán)氧)兩大類組成，富鋅涂料防腐涂層就是以富鋅底外加中間漆和面漆組成的重防腐涂料體系(也稱重防腐特涂)。蘇通大橋蘇通大橋是交通部規(guī)劃的黑龍江嘉蔭至福建南平國家重點干線公路跨越長江的重要通道，主橋結(jié)構(gòu)形式為雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，主跨2088m，在同類型橋梁中居世界第一。蘇通大橋鋼橋面防腐涂裝工程中行車道、中分帶面積為69530m2，檢修道涂裝面積為8352m2。行車道、中分帶拋丸除銹要求達到GB8923-1988的Sa2.5級，粗糙度Rz為40μm～80μm，環(huán)氧富鋅底漆干膜厚度60μm～80μm。檢修道采用重防腐涂裝體系，拋丸除銹達到GB8923-1988要求的Sa2.5級，粗糙度Rz為40μm～80μm，總漆膜厚度380μm。

蘇通大橋鋼橋面防腐涂裝工程，在施工過程中對漆膜表面、漆膜厚度、抗拉拔強度幾方面進行了檢測與控制。油漆表面色澤均勻，漆膜無流掛、針孔、氣泡、裂紋等缺陷。漆膜厚度按50點/1000m2進行了檢測，共測3500點，98%的部位均滿足設計文件的要求，局部偏薄的地方經(jīng)補涂檢驗也符合要求?？估螐姸龋ㄆ崮?d后）按6點/1000m2進行了檢測，共測390點，全部滿足要求，最高點達19MPa以上。上海長江大橋

上海崇明越江通道長江大橋工程是交通部確定的國家重點公路建設項目,是上海到崇明越江通道南隧北橋的重要組成部分之一，連接長興島和崇明島，全長16.5公里，其中越江橋梁長約10公里。主通航孔橋型采用主跨730m的雙塔斜拉橋方案，是世界最大跨度的公路與軌道交通合建斜拉橋。（1）上海長江大橋經(jīng)過嚴格的表面凈化處理和噴砂除銹后，盡快進行電弧噴鋁施工，避免二次污染。（2）電弧噴涂采用的線狀鋁絲，表面光滑干凈，無刮屑、缺口、嚴重扭彎和扭結(jié),無氧化、無油脂或其它污染。材料按GB/T3190-96標準執(zhí)行。電弧噴涂時噴槍與鋼梁等基體表面成直角方向，噴涂角度大于60°，無法垂直的部位斜度不小于45°；距離大致保持在150～200mm范圍內(nèi)，噴槍均勻移動速度在300～400mm/s，鋁絲的輸送速度為1～4m/min。噴涂鋁層采用分層噴涂，前一層與后一層的噴涂方向必須是和90°和45°交叉，以保證涂層的均勻與高黏結(jié)性。噴涂環(huán)氧封閉漆、中間漆和氟碳面漆時，噴涂距離大致保持在70~200mm范圍內(nèi)。噴涂時噴槍與鋼箱梁等基體表面成直角方向，無法垂直的部位斜度不宜小于45℃；噴槍均勻移動，速度在300～400mm/s選擇。噴涂環(huán)境溫度大約10～35℃，應嚴防基體表面結(jié)露；基體表面溫度高于空氣露點3℃以上，相對濕度在85%以下。長江大橋鋼結(jié)構(gòu)防腐工藝采用電弧噴鋁的防腐技術(shù)，該技術(shù)是經(jīng)過幾十年的不斷創(chuàng)新，發(fā)展成為高效、節(jié)能、節(jié)材的長效防腐技術(shù)，它具有防護周期長、保護性能強、方便操作、普遍適用等特點，已經(jīng)發(fā)展成為金屬熱噴涂技術(shù)中應用最廣泛一種，日益成為國內(nèi)外眾多大跨度鋼結(jié)構(gòu)橋梁長效防腐的主流應用技術(shù)?！傍B巢”防腐技術(shù)“鳥巢”外形結(jié)構(gòu)主要是由巨大的門式鋼架組成，共有24根桁架柱。國家體育場建筑頂面呈鞍形，長軸為332.3米，短軸為296.4米，最高點高度為68.5米，最低點高度為42.8米。

我國原來標準的鋼材無法滿足“鳥巢”要求。武陽鋼鐵公司最終研制出成110毫米厚的“鳥巢”特殊用鋼，保證了“鳥巢”在承受最大460兆帕的外力后，依然可以恢復到原有形狀。這意味著如果北京再次遭受上世紀70年代唐山地震一樣的地震波及，鳥巢依然能保持原狀。

“鳥巢”所用鋼材名為Q460EZ235，是頂級建筑用鋼，“460”指鋼材的強度，表明這種鋼的強度是普通鋼材的兩倍，“E”指的是負40度的沖擊韌性指標，這表明此鋼的韌性十足，而“Z235”則表明“鳥巢”鋼材的性能是最高級的。

“鳥巢”的防腐“鳥巢”鋼結(jié)構(gòu)的防腐工程是國內(nèi)建筑鋼結(jié)構(gòu)加注防腐涂料程序最多的一次。作為目前世界最大的單體鋼結(jié)構(gòu)工程，“鳥巢”的鋼結(jié)構(gòu)涂裝面積達到28.4萬平方米。“鳥巢”將戴6層防腐面具，可以保持25年。全國有6個廠家生產(chǎn)“鳥巢”所需的鋼制品。在原產(chǎn)地，這些鋼制品就要刷上底漆和封閉漆，分別為黃色和紅色，這是頭兩道防腐面具。然后，再把所有的鋼制品集中到工地，涂上中間漆和氟炭色漆，是第三道和第四道工序。從第四道開始，涂料的顏色就變成灰色。之后，開始鋼結(jié)構(gòu)的上架和組裝，依次上面漆和罩面漆。鋼板表面處理嚴格的表面處理是決定鋼結(jié)構(gòu)涂層壽命諸多因素中的首要因素。如表面處理達不到有關(guān)技術(shù)的要求，將影響涂層與基體金屬間的附著力。從而無法保證設計的防腐年限.1噴砂前表面處理(新鋼材)使用適當清潔劑去除表面油脂等污染物，用(高壓)淡水清洗掉鹽份和其它污染物，干燥后經(jīng)檢驗合格，進行噴砂。2噴砂作業(yè)的環(huán)境條件鋼板表面溫度高于露點3℃以上，有條件的在廠房內(nèi)施工時，廠房內(nèi)相對濕度低于70%，露天作業(yè)相對濕度低于80%。

3磨料噴砂所用的磨料應符合GB6484、GB6485標準規(guī)定的鋼砂、鋼丸或使用無鹽分無污染的石英砂。磨料粒度和表面粗糙度有直接的關(guān)系.4噴砂工藝要求噴砂除銹等級應達到GB8923（ISO8501-1：1988）的Sa2.5級,SSPC-SP-10,表面的粗糙度相當于RugotestNo.3,BN9a至BN10a-b.在噴砂施工期間，要確保磨料沒有受到灰塵和有害物質(zhì)的污染。HEMPEL集團成立于1915年。赫普（中國）有限公司是世界領(lǐng)先的涂料供應商Hempel集團在華的子公司。目前，公司在中國已經(jīng)發(fā)展為工業(yè)漆、船舶漆、集裝箱漆及裝飾漆的市場領(lǐng)導者之一，年營業(yè)額超過4億美元。

赫普（中國）有限公司前身為Hempel集團與香港招商局國際有限公司于1992年合資組建的海虹老人牌(中國)有限公司。防腐配套方案1制作之前的底漆序號涂裝要求設計值備注1表面凈化處理無油、干燥GB11373