海洋環(huán)境下不銹鋼管道腐蝕機(jī)理分析及防腐研究

于林科,鄭解良,羅小勇,路世康（許昌許繼晶銳科技有限公司,河南 許昌 461000）

海洋環(huán)境下不銹鋼管道腐蝕機(jī)理分析及防腐研究

于林科,鄭解良,羅小勇,路世康
（許昌許繼晶銳科技有限公司,河南 許昌 461000）

本文就復(fù)雜海洋環(huán)境下不銹鋼管道腐蝕原因進(jìn)行綜合分析，重點(diǎn)分析高濕度海風(fēng)及鹽霧中氯離子對不銹鋼管道表面腐蝕破壞的機(jī)理，并提出幾種防腐措施，為以后同類工程的實施提供有效的解決辦法。

海洋環(huán)境;氯離子;表面腐蝕;防腐措施

1 前言

某海島輸電工程項目中，采用0Cr18Ni9Ti不銹鋼無縫管道進(jìn)行水系統(tǒng)輸送。室外管路表面處理方式為噴砂處理。該系統(tǒng)管道在投用10個月后，發(fā)現(xiàn)室外管道表面銹蝕比較嚴(yán)重，出現(xiàn)較多的銹跡。現(xiàn)場通過對管道表面銹跡處理發(fā)現(xiàn)，此銹跡為浮銹，只需用拉絲布擦拭即可清除掉銹跡。為徹底弄清室外不銹鋼管道短時間產(chǎn)生銹蝕的原因，解決不銹鋼管道運(yùn)行壽命的問題。本文就高溫、高濕度、高鹽分海風(fēng)、鹽霧、海水飛濺等復(fù)雜海洋環(huán)境下不銹鋼管道腐蝕原因進(jìn)行綜合分析，重點(diǎn)分析高濕度海風(fēng)及鹽霧中氯離子對不銹鋼管道表面腐蝕破壞的機(jī)理，并提出一些列防腐措施，為以后同類工程的實施提供有效的解決辦法。

2 腐蝕原因綜合分析

2.1 管道化學(xué)成分分析

用材質(zhì)分析儀對不銹鋼管道化學(xué)成分進(jìn)行分析，結(jié)果表明：管道化學(xué)成分符合0Cr18Ni9Ti牌號的要求。

2.2 海洋環(huán)境下不銹鋼管道腐蝕分析

海洋大氣環(huán)境與內(nèi)陸大氣環(huán)境有很多區(qū)別，對不銹鋼管道腐蝕分析時，需要考慮高溫、高濕度、高鹽分海風(fēng)、鹽霧、海水飛濺等多種因素[1]。

2.2.1 高鹽分海風(fēng)、鹽霧、海水飛濺

在海洋環(huán)境下的海風(fēng)、海浪比較頻繁，海風(fēng)引起的海浪使得海水中的大量鹽液與大氣混合，使得大氣中還有大量鹽分，而這些鹽分中還有大量的氯離子，這些鹽分中的氯離子具有較高的電導(dǎo)率，容易形成電解質(zhì)溶液，在金屬表面形成微電池，增強(qiáng)了腐蝕的活性，破壞金屬表面的鈍化膜。

海洋環(huán)境下在溫度較高的情況下，大量的海水產(chǎn)生霧化現(xiàn)象，形成大量鹽霧，而鹽霧的主要成分與海水及其相似，對不銹鋼管道的表面也會產(chǎn)生腐蝕。產(chǎn)生腐蝕的主要原因還是鹽霧中的大量氯離子。鹽霧對不銹鋼管道表面的腐蝕的主要形式還是電化學(xué)腐蝕。鹽霧對不銹鋼管道產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕過程如下：鹽霧中含有大量鈉離子和氯離子，鹽霧對不銹鋼管道表面的腐蝕是大量的氯離子所造成的；氯離子具有強(qiáng)大的穿透能力，很容易穿透金屬表面的氧化層和保護(hù)層，與金屬內(nèi)部發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)形成電化學(xué)腐蝕。當(dāng)鹽霧沉降到不銹鋼管道表面時，由于鹽霧中還有大量水氣，首先形成鹽水膜將不銹鋼管道表面罩住，這時不銹鋼管道表面相當(dāng)于浸在含有氧的氯化鈉溶液中，不銹鋼管道表面會構(gòu)成原電池的兩個極，產(chǎn)生腐蝕。因此，鹽霧腐蝕與鹽水腐蝕在機(jī)理方面不同，鹽霧腐蝕性更高[2]。

2.2.2高溫、高濕環(huán)境

海洋環(huán)境下的溫度和濕度相比內(nèi)陸環(huán)境而言，都要大得多。高溫、高濕的環(huán)境使得海水蒸發(fā)速度加快，蒸發(fā)的大量水蒸氣對不銹鋼管道的腐蝕影響很大。水蒸汽作為良好的傳媒，加劇了各種離子的傳輸速度，充當(dāng)了良好的腐蝕介質(zhì)，隨著攜帶者大量氯離子的水分向管道內(nèi)部滲透，產(chǎn)生了電化學(xué)腐蝕或化學(xué)腐蝕

2.2.3其他因素

海浪的沖擊作用，對不銹鋼管道表面電解質(zhì)溶液起了攪拌和更新作用，與此同時海浪的沖刷使已銹蝕的銹層脫落，加速了腐蝕的進(jìn)度 。不銹鋼管道表面海生生物的生長能嚴(yán)重破壞原物體的保護(hù)層 （如拋光管道表面的鈍化膜）使管道受到腐蝕破壞，同時海生生物的代謝產(chǎn)物（含有硫化物）使不銹鋼管道的腐蝕環(huán)境進(jìn)一步惡化,導(dǎo)致了腐蝕作用的加劇 。倘若管道所處的區(qū)域是酸雨區(qū)，管道腐蝕的速度也與酸雨的PH值成正比。

3 不銹鋼管道防腐措施

3.1 從管道材質(zhì)入手，嚴(yán)把原材料質(zhì)量關(guān)。

對不銹鋼管材及管件進(jìn)行嚴(yán)格入場檢驗。以確保材料符合要求。在選材上從經(jīng)濟(jì)性和功能兩方面綜合考慮，在特殊的運(yùn)行條件下，可考慮選用抗腐蝕能力更強(qiáng)的含鎳高的奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼、鈦及鈦合金、玻璃鋼等。

選材時，適當(dāng)增加管材及管件的腐蝕裕量，以滿足管道系統(tǒng)的使用壽命要求。

3.2 表面涂覆層保護(hù)

目前針對于環(huán)境下不銹鋼管道腐蝕的情況，除了選用抗腐蝕能力強(qiáng)的材質(zhì)外，還可以通過不銹鋼管道表面進(jìn)行涂料涂裝的方法提高抗腐蝕能力。針對于不銹鋼管道基材表面比較光滑，常規(guī)的防腐涂料在其表面附著力比較差的問題，目前研制出了一種用于海洋環(huán)境的不銹鋼防腐的有效涂料——環(huán)氧粉末涂料[3]。該涂料是一種完全不含溶劑，以粉末形式噴涂成膜的新型涂料[4]。

3.3 電化學(xué)保護(hù)

電化學(xué)保護(hù)方法主要有設(shè)置保護(hù)器保護(hù)、陰極保護(hù)和陽極保護(hù)方法。（1）保護(hù)器保護(hù)方法是指將電極電勢較低的金屬與被保護(hù)金屬連接在一起，形成原電池。電極電勢較低的金屬作為陽極被溶解，被保護(hù)的金屬作為陰極避免了腐蝕。（2）陰極保護(hù)方法是指外加直流電源，將被保護(hù)金屬接到負(fù)極上作為陰極，使得被保護(hù)金屬的電位向負(fù)調(diào)節(jié)，進(jìn)入E-pH圖的不腐蝕區(qū)；將廢舊金屬接到正極上，作為陽極使得廢舊金屬腐蝕而保護(hù)陰極的方法。（3）陽極保護(hù)方法是指采用外加直流電源，將被保護(hù)金屬接到正極上最為陽極，電極電勢向正方向移動（即陽極極化），進(jìn)入E-pH圖的鈍化區(qū)，使被保護(hù)金屬“鈍化”而得到保護(hù)[5]。

4 結(jié)論

在材質(zhì)符合要求的前提下，高溫、高濕度、高鹽分海風(fēng)、鹽霧、海水飛濺等復(fù)雜海洋環(huán)境下不銹鋼管道腐蝕原因主要是氯離子引起的化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。可以通過改變管道表面處理方式、選取抗腐蝕能力更強(qiáng)的材料、不銹鋼管道表面涂層或電化學(xué)保護(hù)等方法抑制或消除不銹鋼管道的腐蝕。希望以上方法對以后同類工程的遇到此類問題有很大幫助。

[1]張智,何仁洋.海洋大氣環(huán)境管道的腐蝕研究[M].化學(xué)工程與裝備,2010（02）．

[2]江玉蓉,符楊,魏書榮,葛紅花.海上風(fēng)電場變壓器防腐研究[M].變壓器,2010（03）47:3.

[3]劉希燕,蔣健明.不銹鋼用防腐涂層材料的研究[M].首屆全國涂料科學(xué)與技術(shù)會議論文集.

[4]程鳴.淺談管道防腐用液體環(huán)氧涂料配方的優(yōu)化[M].

[5]安維崢,王維民,石永強(qiáng),高磊.海洋平臺海水換熱器腐蝕防護(hù)現(xiàn)狀與趨勢[M].腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù).