阴极保护

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热力管道腐蚀的原因分析

 

集中供热由于具有节能、环保的优点.近年来得到飞速发展.规模不断扩大。热力管道作为集中供热的主要设备.其运行状况直接关系到整个供热系统的供热质量。据调查.管道故障绝大多数上是由于管道腐蚀引起的.其中尤以土壤对管道外壁的电化学腐蚀最为严重。是一种基于电化学腐蚀原理而发展起来的电化学保护技术。经验表明.阴极保护技术可以有效控制地下金属构件免遭电化学腐蚀。美国、日本和前苏联等发达国家早在上个世纪七八十年代就具有了较完善的管道阴极保护技术。在我国.阴极保护技术已成熟应用于油气管道.但在热力管道防腐方面却还处于初始阶段.采用阴极保护技术也是将其他领域的经验简单照搬于供热管道上.没有考虑热力管道的特点。

  热力管道如今大多采用直埋敷设的方式。即管道直接埋于土壤之中。由于土壤中含有空气、水分和能进行离子导电的盐类,它作为一种特殊的电解质为热力管道的腐蚀提供了环境。热力管道在土壤中的腐蚀属于电化学腐蚀.依照电化学机理,管道金属作为阳极失去电子发生阳极氧化反应.土壤中的离子接受电子发生阴极还原反应。

  和油气等埋地管道一样,热力管道的腐蚀受土壤的不均匀性、含盐量、含氧量、含水量、pH值、温度、压力和微生物种类等环境因素的影响。此外.由于热力管道是双线(供、回水)敷设并行且管道表面温度较高、一年中有4~5个月处于高温运行状态.热力管道在土壤中的腐蚀机理如下:

1.1 电偶腐蚀

  电偶腐蚀是指两种不同电位的金属相接触时。耐蚀性较差(电位较低)的金属成为阳极,腐蚀加速:而耐蚀性较高的金属成为阴极,受到保护。对于热力管道来说。由于供热温度的变化会产生热胀冷缩的现象。管道受热膨胀变形。受冷收缩发生断裂。为避免该现象产生的破坏。一般会在管段上布置波纹管补偿器。补偿器由奥氏不锈钢制成。与金属管道焊接时。由于补偿器和管道的电位不同。在周围土壤和水分的电解质条件下。热力管道会被腐蚀。

  1.2

  热力管道都是两条(供、回水)或两条以上的并行管道。并且相距较近。当一条管道进行电焊作业时。一部分电流就会通过土壤由一条管道流人另一条管道上。这时杂散电流流入部位。管道得到保护。过大的杂散电流流人会造成管道局部过保护。如果电位过负。会导致管道表面析出大量氢而造成防腐绝缘层损坏。进而导致腐蚀的发生和加剧:而杂散电流流出的部位。管道以铁离子的形式溶入周围介质中。因而管道发生腐蚀。具有强度高、危害大、范围广、随机性强的特点,往往造成热力管道的严重腐蚀。

  1.3氧浓差电池腐蚀

  氧浓差电池腐蚀是地下管道最常见的腐蚀.管道的不同部位氧的浓度不同.在贫氧部位.管道的自然电位低.作为腐蚀原电池的阳极遭受腐蚀㈦。管道通过不同性质土壤交接处时.粘土部位贫氧,易发生腐蚀。特别是在两种土壤的交接处或埋地管道靠近出土端的部位腐蚀最严重。对热力管道来讲,氧浓差主要表现在管道底部与砂基接触不良.在管道周围和管道中心部位的透气性差、氧浓度低,在周围土壤介质的作用下成为阳极被腐蚀。

  1.4温差电池腐蚀

  供热管道有长达4~5个月时间处于高温运行状态.温度的提高不仅会加快管道的腐蚀.且由于管道不同部位所处的环境温度不同.有温度差就会形成热力管道所特有的温差电池腐蚀。一般而言,靠近换热站的管道温度高,成为阳极。远离换热站的管道温度低,成为阴极,形成温差电池,靠近换热站的热力管道遭受腐蚀。

  此外,由于制管的缺陷.管道表面的化学成份、金相组织、熔渣、焊缝及其热影响区、应力等必然存在着一定的差异。当这些表面状态不均匀的金属管道与土壤接触时.就如同两块互相导电的不同金属放在电解质溶液中一样。在这些有差异的部位上,将因存在电极电位差而构成腐蚀原电池。实际上,热力管道在土壤中的腐蚀往往是几种原电池共同作用的结果。

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