金属管道的腐蚀与防护讲解讲解.ppt

管道阴极保护讲解,金属的腐蚀与防护,油气管道阴极保护技术培训,1,什么是腐蚀,为什么会发生腐蚀,腐蚀的发生过程,如何探测腐蚀,如何减缓腐蚀,腐蚀的类型,金属的腐蚀与防护,什么是腐蚀,1. 腐蚀原理、类型和防护方法,管道外壁腐蚀,腐蚀是材料受环境介质的化学、电化学和物理作用产生的损坏或变质现象。腐蚀包括化学、电化学与机械因素或生物因素的共同作用,环境介质材料-环境交互作用 表面/界面现象 自发现象 材料损伤,什么是腐蚀,20世纪60年代前，材料腐蚀的定义只局限于金属 生锈铁及铁基合金生成以水合氧化铁为主的腐蚀 腐蚀的概念逐步涉及到整个材料领域 包含所有的天然和人造材料，塑料、陶瓷和金属。 塑料发胀或开裂 木头干裂或腐烂 花岗岩风蚀 水泥剥离脱落,什么是腐蚀,腐蚀的危害之一,腐蚀的危害之三,巨大的经济损失,每年仅腐蚀就造成经济损失,腐蚀的危害之二,自然资源的巨大浪费,每年大约1020的金属年产量被腐蚀掉,危及人生安全,腐蚀的危害之四,引起安全、环境危害,腐蚀的危害,1980英国北海平台由于腐蚀疲劳倾覆导致123人丧生、石油减产12,1998我国渤海平台套管腐蚀破裂倒塌导致原油泄漏，污染250km2,腐蚀的危害,1989前苏联输气管道爆裂1024人伤亡,2004日本核电站管道腐蚀造成泄漏事故,腐蚀的危害,塔里木油田某井油管腐蚀形貌图,腐蚀的危害,含硫输气管线沿着焊缝开裂失效,城市天然气管道由于腐蚀造成的泄漏和爆炸,腐蚀的危害,美国和意大利的油气管道爆裂事故,油气管道开裂和泄漏造成的环境污染严重,什么是腐蚀,为什么会发生腐蚀,腐蚀的发生过程,如何探测腐蚀,如何减缓腐蚀,腐蚀的类型,金属的腐蚀与防护,为什么会发生腐蚀,热力学规律 材料总是趋向于最低能量状态存在,赤铁矿Fe2O3,什么是腐蚀,为什么会发生腐蚀,腐蚀的发生过程,如何探测腐蚀,如何减缓腐蚀,腐蚀的类型,金属的腐蚀与防护,腐蚀的发生过程,腐蚀是一个涉及电子和离子流动的电化学过程。腐蚀过程包括金属失去电子的氧化反应和消耗这些电子的还原反应,阳极反应,Fe Fe2 2e,阴极反应,2H 2e- H2,O2 2 H2O 4e- 4OH,腐蚀发生的必要条件,阳极 阴极 电解质 电子/金属通道,腐蚀发生在腐蚀电池中,阳极（锌） 阴极（石墨） 电解质（电解质糊、碳、氧化锰） 电子通路（外部回路,石墨-锌电池腐蚀电池,腐蚀发生的必要条件,氧浓度不同 温度不同 管线表面性质不同 金属类型不同 土壤化学成分不同,差异腐蚀电池,管线和其他地下结构的腐蚀来自于差异腐蚀电池,腐蚀发生的必要条件,氧浓度不同 温度不同 管线表面性质不同 金属类型不同 土壤化学成分不同,差异腐蚀电池,管线和其他地下结构的腐蚀来自于差异腐蚀电池,不同金属在海水中的实际电偶序,温度差异,温度不同导致的差异腐蚀电池,离子浓度,溶解盐浓度不同导致的差异腐蚀电池,氧浓度不同导致的差异腐蚀电池,氧浓度不同导致的差异腐蚀电池,什么是腐蚀,为什么会发生腐蚀,腐蚀的发生过程,如何探测腐蚀,如何减缓腐蚀,腐蚀的类型,金属的腐蚀与防护,金属腐蚀的分类方法,按腐蚀所在环境分类,按腐蚀形态分类,按腐蚀反应机理分类,工业环境中的腐蚀,自然环境中的腐蚀,生物环境中的腐蚀,大气腐蚀 土壤腐蚀 淡水和海水腐蚀 微生物腐蚀,酸、碱、盐溶液中的腐蚀 工业水中的腐蚀 熔盐中的腐蚀 石油天然气的腐蚀 液态金属的腐蚀 宇航环境 核工业环境,按材料所在环境,金属腐蚀的分类方法,大气腐蚀所造成的金属损失，约占金属总腐蚀量的50以上 大气腐蚀是金属表面处于薄层电解液下的腐蚀，腐蚀过程服从电化学腐蚀的一般规律,大气腐蚀,土壤腐蚀,土壤是由土粒、水、空气、有机物等气、液、固多种组分构成的复杂的多相体系 大多数金属在土壤中的腐蚀为氧的去极化腐蚀,海水中含有大量氯离子，它能破坏钝化膜，不锈钢在海水中也要遭到严重的局部腐蚀 海水的导电性好，腐蚀过程的电阻滞小，电偶腐蚀的影响范围大 如不加防护措施的话，海水中的青铜螺旋桨可引起远达数十米处钢质船壳的腐蚀,海水腐蚀,微生物腐蚀,微生物的新陈代谢会产生酸、硫化物、氢等，能增加环境的腐蚀性 可促进腐蚀的电极反应动力学过程 改变金属周围氧的浓度，形成了氧浓差等局部腐蚀电池 破坏保护性覆盖层或缓蚀剂的稳定性,局部腐蚀,全面腐蚀,均匀腐蚀 不均匀腐蚀,按材料腐蚀形态,点蚀（孔蚀） 缝隙腐蚀及丝状腐蚀 电偶腐蚀（接触腐蚀） 晶间腐蚀 选择性腐蚀,金属腐蚀分类,局部腐蚀点蚀,全面腐蚀与局部腐蚀,均匀腐蚀,各部位腐蚀速率接近； 金属的表面比较均匀地减薄，无明显的腐蚀形态差别,腐蚀的发生在金属的某一特定部位； 阳极区和阴极区可以截然分开，其位置可以用肉眼或微观观察加以区分,全面腐蚀危害 造成金属的大量损失，可以检测和预测腐蚀速率，一般不会造成突然事故。 根据测定和预测的腐蚀速率，在工程设计时可预先考虑应有的腐蚀裕量,局部腐蚀的危害 导致的金属的损失量小，很难检测其腐蚀速率，往往导致突然的腐蚀事故。 腐蚀事故中80以上是由局部腐蚀造成的，难以预测腐蚀速率并预防,全面腐蚀与局部腐蚀的比较,主要集中在某些活性点上，不断向金属内部深处发展 通常其腐蚀深度大于孔径，严重时可使管道或设备穿孔 表面上可观察到许多斑点 点蚀还可诱发成其它形式的腐蚀，如应力腐蚀破裂和腐蚀疲劳等,局部腐蚀点蚀,腐蚀首先在晶粒边界发生，并沿着晶界向纵深发展 由于合金元素在晶粒边界的富集或贫化，或者由于晶粒边界存在杂质所引起 有拉应力的情况下，这种腐蚀更加危险 高强度合金及不锈钢就容易产生晶界腐蚀,局部腐蚀晶间腐蚀,合金中的某一组分由于腐蚀，优先地溶解到电解质溶液中去，从而造成另一组元素富集在金属表面上 例如，铸铁在介质中，铁素体被溶解，碳化物和石墨在表面积累 灰口铸铁在土壤、矿石、盐水等环境中使用时常发生选择性腐蚀,局部腐蚀选择性腐蚀,应力腐蚀开裂 腐蚀疲劳 磨损腐蚀（冲击、振动） 氢致腐蚀 空泡腐蚀,电化学腐蚀,化学腐蚀,高温氧化,按腐蚀反应机理,电化学作用,电化学机械作用,电化学生物作用,物理溶解腐蚀,Fe在液体钠中的腐蚀,金属腐蚀分类,电化学力学作用,应力腐蚀开裂 在机械应力与腐蚀介质共同作用下，在远低于屈服强度的条件下，发生突然的、没有形变预兆的腐蚀破坏 腐蚀疲劳 当交变应力与腐蚀介质共同作用下，产生的脆性断裂作用 金属的疲劳极限大大降低，因而会过早地破裂,磨损腐蚀（或腐蚀磨损） 电化学腐蚀和机械磨损同时存在，两者互相加速 造成的破坏比单纯腐蚀或单纯磨损要大得多 氢诱发的腐蚀（或氢脆、氢致开裂） 金属由于不恰当的酸洗、电镀、阴极保护，使表面有氢产生 降低了金属原子之间的结合强度，使材料变脆,电化学力学作用,表2 金属腐蚀性十级标准,金属耐蚀性等级,表1 金属耐蚀性三级标准,金属耐蚀性等级,如何探测腐蚀,试样失重法 漏磁检测技术 超声波检测技术 射线检测技术 涡流检测技术 基于光学原理的无损检测技术,多频管中电流衰减测试法 PCM 密间隔电位测试技术CIPS 直流电位梯度法DCV G Pearson 测试技术 变频-选频法 电火花法 防腐层绝缘电阻率测量法,腐蚀检测依靠检测工具检测出管壁上的腐蚀缺陷,从而了解管道的腐蚀状况,以便于管道的风险评估和维护维修,为管道的安全运行提供可靠保障,管道内检测,管道外防腐层检测,正确选材，合理设计 抗硫钢、耐蚀合金、13Cr 覆盖层保护 电化学保护 缓蚀剂保护,如何减缓腐蚀,阴极保护,阳极保护,减缓地下管线及设备腐蚀的主要方法,什么是腐蚀,为什么会发生腐蚀,腐蚀的发生过程,如何探测腐蚀,如何减缓腐蚀,腐蚀的类型,金属的腐蚀与防护,Thank You