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3PE防腐层剥离的外界因素

来源:河北昊翔公司 发布时间:2015-04-13 12:00

3PE防腐层剥离的外界因素
埋地钢质管道的外防腐层在无缺陷时,阴极保护对钢管保护的作用和涂层阴极剥离的影响是较小的。若钢管的防腐层本身存在缺陷,那么阴极保护的保护电位大小、过保护时间的长短、土壤含水量、含氧量及微生物种类等因素就将成为埋地钢质管道3PE防腐层剥离的外界因素。
2.1 剥离电位
阴极保护与防护层的联合使用既可以弥补保护层的不足,又可以减少阴极保护的电能消耗,是个经济有效的好方法。然而,阴极极化虽可降低金属腐蚀速度,但同时也会加速阴极反应而加快阴极剥离速度。针对不同的钢铁基材、土壤环境和微生物种类,管道阴极保护的电位也有不同的规定。一般的碳钢给予的阴极保护电位为-850mV(CSE)或更负,但是不可负于-1200mV(CSE)。高强度钢和耐腐蚀合金钢的保护电位可以比-850mV(CSE)稍正,但要控制在-650mV(CSE)~-750mV(CSE)之间。如果钢管埋地的土壤含有硫酸盐还原菌,保护电位应维持在-950mV左右。3PE涂层的最小厚度大概在1.8mm左右,而大于1mm的钢管涂层,阴极保护电位一般选在-1.10~-1.15V(CSE)。对于防腐层的最大电位,以不损坏覆盖层的粘结力为准,有关数据表明石油沥青为-1.5V(CSE),环氧粉末为-2.0V(CSE),3PE涂层会更负于-2.0V(CSE)。对于新管线保护电流的需求,有关标准设计为埋地钢管的运行温度在30℃以内时,3PE防腐层的阴极保护电流密度应根据涂层寿命的不同分别为:10年—0.08 mA/m2、20年—0.1 mA/m2、30年—0.4 mA/m2 。因此,应严格按照国家或行业指标控制好阴极保护的程度,避免因阴极保护电流过大而加速防腐层的阴极剥离。
2.2 水和氧的渗透
3PE防腐层的结构为:底层是熔结环氧粉末或环氧涂料、中间为胶黏剂层、面层为聚乙烯防护层。而熔结环氧粉末涂料固化物含有大量的极性羟基和醚键,它们与相邻的界面物质能产生较强的吸收力,对金属有优良的附着力。这些活性官能团靠化学键的方式,牢固的粘结在管道面层形成防腐蚀涂层。钢质管道防腐层在生产、运输、堆放和施工的过程中难免造成自身损伤,再加上用于绝缘层的多种材料在不同程度上具有吸水性和透气性,故埋地后会逐渐吸水。H2O是氧和离子传输的介质,是涂层劣化和涂层下金属腐蚀的先决条件。在涂层所处的各种环境中,水和氧气是两种最为常见的侵蚀性粒子,它们可通过扩散渗入涂层。如果水在涂层中累积到一定的程度,加上氧气的渗透,那么金属的腐蚀就会发生。在这种情况下实施过度的阴极保护,不论是氧被还原产生OHˉ;还是H2O离解生成H+,氢离子在阴极得到电子还原成氢,这两者的结果都是使阴极区域形成碱性环境。而大量的OHˉ迁移到金属和防腐层的界面处,会造成聚合物与金属的粘结力降低,使与防腐层粘结的基体金属氧化物层溶解发生气泡、剥离,从而使防腐层丧失保护能力,加速金属管道的腐蚀。Leng证实过在N2环境中,腐蚀电化学反应会停止,阴极剥离也不会发生。
2.3 其他因素
孔隙率是涂层耐阴极剥离的另一个重要因素,涂层中离子、水和氧等介质的渗透性取决于孔隙率,孔隙率越高水和氧等介质渗透率越强。温度高低和涂层剥离速度有明显关联,随着温度的升高涂层的阴极剥离速度加快。3PE防腐层的剥离强度和阴极剥离性能也会随基材变形量的增大而增大。对于涂层破环的电位而言,它还受很多其他因素的影响包括:土壤酸碱度、微生物种类等。

 

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