管道的防腐与保温工艺大全

阀门管道的防腐与保温一、防腐的重要性阀门管道常见的腐蚀是碳钢和低碳合金钢的腐蚀。不论阀门管道是铺设在地上、地下或水下（包括海底），都要受到外界空气、土壤、水（特别是海水）对阀门管道外壁的腐蚀，以及输送介质对阀门管道内壁的腐蚀。外界空气特别是当空气中含有二氧化硫、硫化氢等有害气体时，将产生化学腐蚀。地下土壤也能产生化学腐蚀，地下杂散电流还能产生电化学腐蚀。海水是含有多钟盐类的电解质溶液，另外还含有溶解氧、海洋生物，其电阻率很小，故腐蚀速度比在土壤中快得多。在某些缺氧得土壤中，还会产生由厌氧细菌引起得细菌腐蚀。另外还有由金属表面产生物理溶解引起的物理腐蚀。在国民经济和国防各部门中，每年都有大量金属构件和设备因腐蚀而损耗。据文献介绍，20世纪60年代，全世界每年因腐蚀而损耗的金属达1亿吨以上。据2000年不完全统计，我国当年因腐蚀造成的损失达5000多亿人民币，约占当年国民生产总值（GDP）的6％。随着科学技术的进步，各种防腐蚀措施的采用，近年因腐蚀造成的经济损失有新的下降。管道和油气储罐的腐蚀，不仅会造成油、气的跑漏损失，还可能引起火灾，特别是天燃气管道和储罐还可能引起爆炸；不仅会带来巨大的经济损失，而且会威胁人身安全、污染环境。因此阀门管道工程的防腐是极为重要的。二、保温是技术和节能的需要石化工业产品中特别是原油的输送，必须加热到一定温度，以免温度太低粘度剧增，增加阀门管道输送阻力、不利于输送，为此应对油品适当加热。为了减少沿程的阀门管道散热以降低加热能耗，输送管道应进行保温。精矿浆和煤浆等长距离输送管道，为了防止到达末端后浆体结冰，输送管道也应进行保温，如果需要还应进行加热。各种明设管道跨越沟谷河流时，为防止停机时间过长时结冰，应进行伴热保温。天然气的气质标准不允许有游离水，不允许内壁结露，某些冷介质输送管道例如制冷管道和室内地下水管道，不允许外壁结露，也应进行保温。某些加热设备例如原油加热炉，为防止表面温度过高而烫伤操作员，也应进行保温，使表面温度不超过60℃。这样既保护了操作员，也节约了燃料消耗。保温层的厚度越大，投资越大，但热耗越小；反之保温层的厚度越小，投资越小，但热耗越大，因此存在经济厚度问题。对于不允许管道内壁结露的天然气管道和不允许管道外壁结露的冷介质管道，其保温层厚度决定于不结露的需要。管道运输正常运行的保温属于稳定热工计算问题，停机后的保温属于非稳定热工计算问题。一般采用伴热保温措施，以确保冷却后的最低温度不低于允许的最低温度。三、金属腐蚀的防护1．腐蚀机理由于外界空气中很少有二氧化硫、硫化氢等有害气体，因此化学腐蚀主要是氧化作用。另外大气中含有水蒸气，他会在金属表面冷凝形成水膜，水膜能溶解大气中的O2及CO2等其他介质，使金属表面发生电化学腐蚀。大气中金属的腐蚀受大气条件、金属成分、表面形状、朝向、工作条件等因素影响而不同，其中主要是大气条件。在没有湿气的情况下，很多污染物几乎没有腐蚀性，但相对湿度超过80％，腐蚀速度就会迅速上升。表中列出几种常用金属在不同腐蚀环境的平均腐蚀速度供参考。常用金属在不同腐蚀环境的平均腐蚀速度腐蚀环境平均腐蚀速度/（mg/（dm2·d））钢铜锌农村大气海洋大气工业大气海水土壤—2.91.52550.170.3111030.140.320.2980.7管道运输工程中的管道和金属结构件主要是碳钢和低碳合金钢，必须采取可靠的防腐措施。2．腐蚀因素管道运输工程不论是明设还是埋设，很容易形成腐蚀原电池。影响腐蚀的因素主要有：（1）空气湿度：空气中存在一定水蒸气，它是腐蚀的主要因素。空气湿度越高，金属越容易腐蚀。（2）环境腐蚀介质的含量：腐蚀介质含量越高，金属越容易腐蚀。（3）土壤中杂散电流的强弱：埋地管道的杂散电流越强，金属越容易腐蚀。对土壤腐蚀性影响较大的4个因素有：a．土壤电阻率：土壤电阻率直接受土壤颗粒大小、含水量、含盐量的影响，应由工程地质勘察报告给出土壤的电阻率。如下表给出了土壤腐蚀性与土壤电阻率的关系：土壤腐蚀性与土壤电阻率的关系土壤电阻率/Ω·m＜2020～50＞50土壤腐蚀性等级强中弱b．土壤中的氧：土壤中含氧量与土壤的湿度和结构有关，干燥土壤的含氧量多，潮湿土壤的含氧量少。湿度和结构不同，其含氧量可能相差很大，土壤的湿度和结构不同，其含氧量可能相差几万倍，这些都会形成氧浓差电池腐蚀。c．土壤的pH值：多数土壤显示中性，pH值在6～7.5中间。我国北方土壤多略偏碱性，南方土壤多略偏酸性。从土壤类型看，碱性砂质粘土和盐碱土pH值多在7.5～9.5之间，腐植土和沼泽土pH值在3～6之间，属于酸性。一般说，酸性土壤的腐蚀性强。d．土壤中的微生物：土壤中的微生物对金属的腐蚀有很大影响，主要为厌氧的硫酸盐还原菌和好氧的硫杆菌、铁细菌等，其中以硫酸盐还原菌危害最甚。对沼泽地带、硫酸盐类型的土壤，要特别注意微生物的作用，在这种条件下阴极保护负电位要提高-100mV。3．外防腐绝缘层（1）防腐绝缘层的质量要求将防腐涂料均匀致密地涂覆在经除锈的金属管道外表面，使其与各种腐蚀性介质隔绝，消除电化学腐蚀电池的电路，是管道外防腐最基本的防腐措施。金属表面涂刷各种涂料后，经固化形成的涂料膜，能够牢固地结合在金属表面上，使其与外界环境严密隔绝。（2）防腐绝缘层应具备下述性能和技术要求：a．有良好地稳定性1）耐大气老化性能好；2）化学稳定性好；3）耐水性能好，吸水率小；4）有足够的耐热性，确保在使用介质温度和最高气温下不变形、不流淌、不皱皮、不易老化；5）耐低温性能好，在堆放、运输和施工后，防腐涂料不龟裂、不脱落。b．有足够的机械强度1）有一定的抗冲击强度，以防止由于搬运中碰撞和土壤压力而造成损伤；2）有良好的抗弯曲性，以使在管道施工时不致因弯曲而损坏；3）有较好的耐磨性，以防止在施工中受外界摩擦而损伤；4）针入度须达到足够的指标，以便使涂层能抵抗较集中的负荷；5）与管道有良好的粘结性和附着力。c．有良好的电绝缘性1）防腐层的电阻不小于100000Ωm2；2）耐击穿电压强度不得低于电火花检测仪检测的电压标准。d．防腐层应具有耐阴极剥离强度的能力e．防腐层破损后易于修补f．抗微生物侵蚀性能好g．不透气、不透水，容易干燥凝固（3）选择防腐涂料时，应考虑下述因素：a．管道运行的介质温度和施工、生产过程中的环境温度；b．管道通过地区的土壤性质；c．防腐涂料的装卸和储存条件；d．防腐涂料性能是否符合标准要求（是否合格），性能是否优良；e．施工工艺是否先进；f．防腐涂料的价格和施工费用情况。4．钢材的表面处理（1）钢材表面状态的影响防腐质量的好坏取决于防腐涂料与钢材的附着力，而附着力取决于除锈质量。钢材表面处理的目的是：①提高钢材的防腐能力；②增加钢材与涂膜之间的附着力；③有利于顺利进行涂装作业，保证涂膜质量，以最大限度地发挥涂料防腐性能；④延长涂膜的耐久性。涂装前不同表面处理方法对涂装质量有较大影响。如采用相同底面配套漆膜，在相同条件下经两年曝晒后，其漆膜锈蚀的情况如表所示。不同表面处理的漆膜锈蚀情况表面处理方法漆膜锈蚀情况不经除锈手工除锈酸洗除锈喷砂磷化处理60％20％15％仅有个别锈点（2）钢材表面除锈质量等级标准我国原石油部制定的《涂装前钢材表面预处理规范》（SY/T0407-1997）是参照美国钢结构的质量等级制定的，其质量等级标准如表所示。钢材表面除锈质量等级标准处理方法等级标准说明清洗用溶剂、碱清洗剂、蒸汽、酒精、浮液或热水除掉油、油脂、灰土、盐和污物手动工具除锈St2级用手动工具或钢丝刷铲、磨、刮或刷除掉疏松的锈松动的氧化皮和疏松的旧涂层，达到规定的除锈质量标准动力工具除锈St3级用动力工具或动力钢丝刷铲、磨、刮或刷除掉疏松的锈松动的氧化皮和疏松的旧涂层，达到规定的除锈质量标准白级喷（抛）射除锈Sa3级用砂轮或喷嘴抛射或喷射（干喷或湿喷）砂、钢砂或钢丸，除掉所有可见的氧化皮、旧涂层和外来污物，使金属表面显示均匀的金属光泽近白级喷（抛）射除锈Sa2½级喷射除锈至近白级，直到至少有95％的表面上没有肉眼可见的残留物，任何残留的痕迹应仅是点状或条纹状的轻微色斑工业级喷（抛）射除锈Sa2级喷射除锈钢材表面可见的油脂和污垢，以及氧化皮，铁锈和旧涂层等附着物已基本清除（表面积75％），其残留物应是牢固附着的清扫级喷（抛）射除锈Sa1级喷射除锈，除了牢固粘结在表面上的氧化皮锈和旧漆允许留下外，一切污物均除掉，露出大量均匀分布的基底金属斑点酸洗采用酸洗、双重酸洗或电解酸洗，将锈和氧化皮全部除掉钢管表面处理方法有手工除锈、机械除锈、喷（抛）除锈、火焰除锈、化学除锈多钟方法，可根据不同的施工要求和条件选择使用。5．管道外壁防腐蚀层20世纪70年代以来，由于油气长输管道向极地、海洋、冻土、沼泽、沙漠等严酷环境延伸，对防腐层性能提出了更严格的要求，因此在管道防腐材料研究中，各国都着眼于发展复合材料或复合结构。强调防腐层具有良好的介电性能、物理性能、稳定的化学性能和较宽的温度适应性能等，满足防腐、绝缘、保温、增加强度等多种功能要求。（1）常用外壁防腐蚀层a．各种外壁防腐蚀层的性能和使用条件：各国根据本国的资源情况，管道工作环境和技术水平等，逐步形成了各种防腐材料系列，其技术性能和使用条件如表所示。外防腐层的技术性能和使用条件简表分项涂层类别石油沥青煤焦油瓷漆环氧煤沥青塑料胶粘带聚乙烯包覆层（夹克）环氧粉末涂层底漆材料沥青底漆焦油底漆煤沥青、601＃环氧树脂混合剂等压敏型胶粘剂或丁基橡胶丁基橡胶和乙烯共聚物无涂层材料石油沥青，中间材料为玻璃网布或玻璃毡等煤焦油沥青，中间材料为玻璃网布或玻璃毡等煤沥青、634＃环氧树脂混合剂、玻璃布等聚乙烯、聚氯乙烯（带材）高（低）密度聚乙烯（粒料）聚乙烯、环氧树脂、酚醛树脂（粉末）涂层结构采用薄涂多层结构同左同左普通：1层内带1层外带加强：2层内带1层外带特强：2层内带2层外带涂料连续紧密粘结在管壁上，形成硬质外壳涂层熔化在管壁上，形成连续坚固的薄膜厚度/mm普通≥4.5加强≥5.5特强≥7普通≥3加强≥4.5特强≥5.5普通≥0.2加强≥0.4特强≥0.60.7～41～3.50.2～0.3适用温度/℃–20～70–20～70一般：–30～60特殊：–60～100–40～80–40～107施工及补口方法工厂分段预制或现场机械连续作业，补口多用石油沥青现场补涂多采用工厂预制，补口多用热烤带工厂分段预制或现场机械连续作业，补口用相同材料涂刷主要采用现场机械连续作业采用模具挤出或挤出缠绕法，工厂预制，补口用热收缩套采用静电喷涂等离子喷涂工厂分段预制，用热收缩套或喷涂后固化补口优、缺点技术成熟，防腐可靠，物理性能差，且受细菌腐蚀吸水率低，防腐可靠，物理性能差，抗细菌腐蚀，现场施工时略有毒性机械强度高，耐热、耐水、耐介质腐蚀能力强、常温固化时间长，要求除锈严格，表面干燥绝缘电阻高，易于施工，物理性能差很好的通用防腐层，物理性能和低温性能好，技术复杂，成本较高防腐性能好，粘结力强，强度高，抗阴极剥离好，技术复杂，成本高适用范围材料来源丰富地区同左适用于普通地形及海底管道干燥地区各类地区大口径、大型工程、沙漠热带地区b．常用外壁防腐蚀层1）石油沥青防腐蚀层：石油沥青用作管道防腐材料已有很长历史。由于这种材料具有来源丰富、成本低、安全可靠、施工适应性强等优点，在我国应用时间长、使用经验丰富、设备定型，不过和其他材料相比，已比较落后。其主要缺点是吸水率大，耐老化性能差，不耐细菌腐蚀等。2）煤焦油瓷漆防腐蚀层：煤焦油瓷漆（煤沥青）具有吸水率低、电绝缘性能好。抗细菌腐蚀等优点，即使在新型塑料防腐蚀层迅猛发展的近30年，美国油、气管道使用煤焦油瓷漆仍占约半数。目前我国只在小范围内使用，有待进一步推广。主要原因是热敷过程毒性较大，操作时须采取劳动保护措施。3）环氧煤沥青防腐蚀层：由环氧树脂、煤沥青、固化剂及防锈颜料所组成的环氧煤沥青所组成的环氧煤沥青涂料，具有强度高、绝缘好、耐水、耐热、耐腐蚀介质、抗菌等性能，适用于水下管道及金属结构防腐。同时具有施工简单（冷涂工艺）、操作安全、施工机具少等优点，目