海洋環(huán)境下不銹鋼管道腐蝕機理分析及防腐研究

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）

本文就復雜海洋環(huán)境下不銹鋼管道腐蝕原因進行綜合分析，重點分析高濕度海風及鹽霧中氯離子對不銹鋼管道表面腐蝕破壞的機理，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重，出現(xiàn)較多的銹跡?，F(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生銹蝕的原因，解決不銹鋼管道運行壽命的問題。本文就高溫、高濕度、高鹽分海風、鹽霧、海水飛濺等復雜海洋環(huán)境下不銹鋼管道腐蝕原因進行綜合分析，重點分析高濕度海風及鹽霧中氯離子對不銹鋼管道表面腐蝕破壞的機理，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 管道化學成分分析

用材質分析儀對不銹鋼管道化學成分進行分析，結果表明：管道化學成分符合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、鹽霧、海水飛濺等多種因素[1]。

2.2.1 高鹽分海風、鹽霧、海水飛濺

在海洋環(huán)境下的海風、海浪比較頻繁，海風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率，容易形成電解質溶液，在金屬表面形成微電池，增強了腐蝕的活性，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生腐蝕。產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腐蝕。鹽霧對不銹鋼管道產生的電化學腐蝕過程如下：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；氯離子具有強大的穿透能力，很容易穿透金屬表面的氧化層和保護層，與金屬內部發(fā)生電化學反應形成電化學腐蝕。當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于浸在含有氧的氯化鈉溶液中，不銹鋼管道表面會構成原電池的兩個極，產生腐蝕。因此，鹽霧腐蝕與鹽水腐蝕在機理方面不同，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，充當了良好的腐蝕介質，隨著攜帶者大量氯離子的水分向管道內部滲透，產生了電化學腐蝕或化學腐蝕

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，加速了腐蝕的進度 。不銹鋼管道表面海生生物的生長能嚴重破壞原物體的保護層 （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物（含有硫化物）使不銹鋼管道的腐蝕環(huán)境進一步惡化,導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 從管道材質入手，嚴把原材料質量關。

對不銹鋼管材及管件進行嚴格入場檢驗。以確保材料符合要求。在選材上從經(jīng)濟性和功能兩方面綜合考慮，在特殊的運行條件下，可考慮選用抗腐蝕能力更強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

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的材質外，還可以通過不銹鋼管道表面進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 電化學保護

電化學保護方法主要有設置保護器保護、陰極保護和陽極保護方法。（1）保護器保護方法是指將電極電勢較低的金屬與被保護金屬連接在一起，形成原電池。電極電勢較低的金屬作為陽極被溶解，被保護的金屬作為陰極避免了腐蝕。（2）陰極保護方法是指外加直流電源，將被保護金屬接到負極上作為陰極，使得被保護金屬的電位向負調節(jié)，進入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陰極的方法。（3）陽極保護方法是指采用外加直流電源，將被保護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），進入E-pH圖的鈍化區(qū)，使被保護金屬“鈍化”而得到保護[5]。

4 結論

在材質符合要求的前提下，高溫、高濕度、高鹽分海風、鹽霧、海水飛濺等復雜海洋環(huán)境下不銹鋼管道腐蝕原因主要是氯離子引起的化學腐蝕和電化學腐蝕。可以通過改變管道表面處理方式、選取抗腐蝕能力更強的材料、不銹鋼管道表面涂層或電化學保護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].化學工程與裝備,2010（02）．

[2]江玉蓉,符楊,魏書榮,葛紅花.海上風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].首屆全國涂料科學與技術會議論文集.

[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,高磊.海洋平臺海水換熱器腐蝕防護現(xiàn)狀與趨勢[M].腐蝕科學與防護技術.