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3PE防腐鋼管現場施工注意事項:PE防腐層性能的因

147258lxy / 2021-04-10 21:27

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3PE防腐層剝離的外界因素

埋地鋼質管道的外防腐層在無缺陷時，陰極保護對鋼管保護的作用和涂層陰極剝離的影響是較小的。若鋼管的防腐層本身存在缺陷，那么陰極保護的保護電位大小、過保護時間的長短、土壤含水量、含氧量及微生物種類等因素就將成為埋地鋼質管道3PE防腐層剝離的外界因素。

2.1 剝離電位

陰極保護與防護層的聯合使用既可以彌補保護層的不足，又可以減少陰極保護的電能消耗，是個經濟有效的好方法。然而，陰極極化雖可降低金屬腐蝕速度，但同時也會加速陰極反應而加快陰極剝離速度。針對不同的鋼鐵基材、土壤環境和微生物種類，管道陰極保護的電位也有不同的規定。一般的碳鋼給予的陰極保護電位為-850mV（CSE）或更負，但是不可負于-1200mV（CSE）。高強度鋼和耐腐蝕合金鋼的保護電位可以比-850mV（CSE）稍正，但要控制在-650mV（CSE）~-750mV（CSE）之間。如果鋼管埋地的土壤含有硫酸鹽還原菌，保護電位應維持在-950mV左右。3PE涂層的最小厚度大概在1.8mm左右，而大于1mm的鋼管涂層，陰極保護電位一般選在-1.10~-1.15V(CSE)。對于防腐層的最大電位，以不損壞覆蓋層的粘結力為準，有關數據表明石油瀝青為-1.5V（CSE），環氧粉末為-2.0V（CSE），3PE涂層會更負于-2.0V（CSE）。對于新管線保護電流的需求，有關標準設計為埋地鋼管的運行溫度在30℃以內時，3PE防腐層的陰極保護電流密度應根據涂層壽命的不同分別為：10年—0.08 mA/m2、20年—0.1 mA/m2、30年—0.4 mA/m2 。因此，應嚴格按照國家或行業指標控制好陰極保護的程度，避免因陰極保護電流過大而加速防腐層的陰極剝離。

2.2 水和氧的滲透

3PE防腐層的結構為：底層是熔結環氧粉末或環氧涂料、中間為膠黏劑層、面層為聚乙烯防護層。而熔結環氧粉末涂料固化物含有大量的極性羥基和醚鍵，它們與相鄰的界面物質能產生較強的吸收力，對金屬有優良的附著力。這些活性官能團靠化學鍵的方式，牢固的粘結在管道面層形成防腐蝕涂層。鋼質管道防腐層在生產、運輸、堆放和施工的過程中難免造成自身損傷，再加上用于絕緣層的多種材料在不同程度上具有吸水性和透氣性，故埋地后會逐漸吸水。H2O是氧和離子傳輸的介質，是涂層劣化和涂層下金屬腐蝕的先決條件。在涂層所處的各種環境中，水和氧氣是兩種最為常見的侵蝕性粒子，它們可通過擴散滲入涂層。如果水在涂層中累積到一定的程度，加上氧氣的滲透，那么金屬的腐蝕就會發生。在這種情況下實施過度的陰極保護，不論是氧被還原產生OHˉ；還是H2O離解生成H+，氫離子在陰極得到電子還原成氫，這兩者的結果都是使陰極區域形成堿性環境。而大量的OHˉ遷移到金屬和防腐層的界面處，會造成聚合物與金屬的粘結力降低，使與防腐層粘結的基體金屬氧化物層溶解發生氣泡、剝離，從而使防腐層喪失保護能力，加速金屬管道的腐蝕。Leng證實過在N2環境中，腐蝕電化學反應會停止，陰極剝離也不會發生。

2.3 其他因素

孔隙率是涂層耐陰極剝離的另一個重要因素，涂層中離子、水和氧等介質的滲透性取決于孔隙率，孔隙率越高水和氧等介質滲透率越強。溫度高低和涂層剝離速度有明顯關聯，隨著溫度的升高涂層的陰極剝離速度加快。3PE防腐層的剝離強度和陰極剝離性能也會隨基材變形量的增大而增大。對于涂層破環的電位而言，它還受很多其他因素的影響包括：土壤酸堿度、微生物種類等。

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