油气田的腐蚀与防护集输.ppt

油气田的腐蚀与防护技术油气田的腐蚀与防护技术（输送领域）（输送领域）1.腐蚀及其主要损伤形式腐蚀及其主要损伤形式2.油气输送管硫化物环境腐蚀行为及其评价油气输送管硫化物环境腐蚀行为及其评价3.腐蚀控制的主要技术措施腐蚀控制的主要技术措施4.表面防护技术表面防护技术5.输送管的常用表面涂层技术输送管的常用表面涂层技术6.石油管防护层性能的测试技术石油管防护层性能的测试技术7.管网防护修复技术管网防护修复技术8.石油管腐蚀与控制中值得关注的问题石油管腐蚀与控制中值得关注的问题主要内容主要内容材料与装备三大失效形式材料与装备三大失效形式——断裂；腐蚀；磨损断裂；腐蚀；磨损一、腐蚀及其主要损伤形式一、腐蚀及其主要损伤形式失效原因失效原因腐腐蚀断裂断裂磨磨损其它其它比例比例（（%））4244311在一些工程工业中调查的失效原因的比例在一些工程工业中调查的失效原因的比例油气管腐蚀，管壁减薄，爆管油气管腐蚀，管壁减薄，爆管 原油泄漏造成农田毁坏和环境污染原油泄漏造成农田毁坏和环境污染西气东输管线（西气东输管线（I期）期）10省市自治区，省市自治区，3900Km，，1100亿投资亿投资120亿立方亿立方/a，，10Pa，，1016-X70钢（钢（II期期5倍倍，， 1219-X80钢）钢）辽河油田辽河油田/ /油管油管/CO/CO2 2腐蚀腐蚀腐蚀的危害腐蚀的危害直接经济损失直接经济损失腐蚀的直接经济损失是指由于腐蚀的存在而导致总费用的增量。

腐蚀的直接经济损失是指由于腐蚀的存在而导致总费用的增量 直接经济损失：直接经济损失： ①① 资本费用，具体包括更换设备及建筑费、富裕容量费、多余的备用资本费用，具体包括更换设备及建筑费、富裕容量费、多余的备用设备费；设备费； ②② 控制费用，包括维修费、腐蚀控制费；控制费用，包括维修费、腐蚀控制费； ③③ 设计费用，包括建筑材料、腐蚀容差、特殊工艺；设计费用，包括建筑材料、腐蚀容差、特殊工艺； ④④ 相关费用，包括产品损失、技术支持、保险、零件及设备存货相关费用，包括产品损失、技术支持、保险、零件及设备存货美国因腐蚀造成的损失达到美国因腐蚀造成的损失达到1100美元美元/（人（人·年）年） 中国：因腐蚀造成的损失约为中国：因腐蚀造成的损失约为400元元/（人（人·年）年） 直接损失约直接损失约2288亿元人民币亿元人民币 腐蚀总损失可达腐蚀总损失可达5000亿元亿元 （约占我国（约占我国GNP的的5% ）） 腐蚀损失（代价）腐蚀损失（代价）= =故障损失故障损失+ +防护费用防护费用腐蚀控制的合理性腐蚀控制的合理性材料腐蚀的基本概念材料腐蚀的基本概念• “金属腐蚀金属腐蚀是金属从元素态转变为化合态的化学变化及电化是金属从元素态转变为化合态的化学变化及电化 学变化学变化”。

•腐蚀可以从几个方面下定义：腐蚀可以从几个方面下定义： （（1）由于材料与环境及应力作用而引起的材料的破坏和变质；）由于材料与环境及应力作用而引起的材料的破坏和变质； （（2）除了机械破坏以外的材料的一切破坏；）除了机械破坏以外的材料的一切破坏； （（3）冶金的逆过程等冶金的逆过程等 •“材料的腐蚀是材料受环境介质的化学、电化学和材料的腐蚀是材料受环境介质的化学、电化学和/或物理作用或物理作用的的 破坏的现象破坏的现象” •“材料腐蚀是材料受环境介质的化学作用或电化学作用而变质和材料腐蚀是材料受环境介质的化学作用或电化学作用而变质和 破坏的现象破坏的现象” 腐蚀的类型腐蚀的类型依据腐蚀机理分类法：依据腐蚀机理分类法：（（1））化学腐蚀化学腐蚀（（Chemical Corrosion）） 材料与周围非电解质之间发生纯化学作用而引起的腐蚀损伤材料与周围非电解质之间发生纯化学作用而引起的腐蚀损伤称为化学腐蚀称为化学腐蚀腐蚀反应过程中不伴随电流产生 （（2））电化学腐蚀电化学腐蚀（（Electrochemical Corrosion）） 金属和电解质接触时，由于腐蚀电池作用而引起的金属腐蚀金属和电解质接触时，由于腐蚀电池作用而引起的金属腐蚀现象称为电化学腐蚀。

现象称为电化学腐蚀电化学腐蚀过程中有电流产生 材料与装备的环境损伤形式材料与装备的环境损伤形式腐蚀类型腐蚀类型依据腐蚀形态分类法：依据腐蚀形态分类法：（（1））普遍性腐蚀普遍性腐蚀（或全面腐蚀）（（或全面腐蚀）（General Corrosion）） 腐蚀分布在整个金属的表面，可以是均匀的或不均腐蚀分布在整个金属的表面，可以是均匀的或不均匀的 （（2））局部腐蚀局部腐蚀（（Localized Corrosion）） 局部既可以是部位的也可以是成分的局部既可以是部位的也可以是成分的 （（3）） 应力作用下的腐蚀断裂应力作用下的腐蚀断裂 材料在应力和腐蚀性环境介质协同作用下发生的开材料在应力和腐蚀性环境介质协同作用下发生的开裂及断裂失效现象裂及断裂失效现象 •力+腐蚀环境→构件→低应力脆断 静应力+腐蚀→SCC 交变应力+腐蚀→CF 静应力+氢环境→HE 微动+腐蚀→FCF 应力作用下的材料环境损伤应力作用下的材料环境损伤材料类型材料类型高分子材料高分子材料玻璃与陶瓷玻璃与陶瓷混凝土混凝土腐蚀类型腐蚀类型或表现或表现化学氧化；化学氧化；水解；水解；应力腐蚀（环境应应力腐蚀（环境应力开裂）；力开裂）；生物腐蚀；生物腐蚀；辐照分解；辐照分解；热、光氧化分解；热、光氧化分解；溶胀溶解溶胀溶解水解；水解；酸、碱侵蚀酸、碱侵蚀（溶解）；（溶解）；风化风化（溶解与水解浸（溶解与水解浸析）；析）；选择性腐蚀；选择性腐蚀；应力腐蚀应力腐蚀溶解浸蚀溶解浸蚀（物理性溶解）；（物理性溶解）；分解型腐蚀分解型腐蚀（化学作用）；（化学作用）；膨胀型腐蚀膨胀型腐蚀（物理或化学作用）（物理或化学作用）非金属材料的腐蚀类型非金属材料的腐蚀类型 1. 硫化物环境中输送钢管的主要腐蚀类型硫化物环境中输送钢管的主要腐蚀类型2. 硫化物环境中输送钢管腐蚀的影响因素硫化物环境中输送钢管腐蚀的影响因素3. 输送钢管的硫化物环境损伤评价方法输送钢管的硫化物环境损伤评价方法4. 高频电阻焊（高频电阻焊（ERW）管的沟槽腐蚀行为与评价）管的沟槽腐蚀行为与评价二、二、油气输送管硫化物环境腐蚀行为油气输送管硫化物环境腐蚀行为及其评价及其评价硫化物环境中输送管的主要腐蚀硫化物环境中输送管的主要腐蚀类型类型（一）钢在（一）钢在H2S环境中的腐蚀机理：环境中的腐蚀机理：（（1））H2S的性质的性质①① 摩尔质量：摩尔质量：34.08g/mol②② 密度：密度：1.539g/L(25℃)；；相对空气密度相对空气密度：：1.1906(空气空气=1)③③ 在水中的溶解度大在水中的溶解度大：：3480mg/L(25℃,0.1MPa)，大于，大于CO2和和O2④④ 腐蚀性：干腐蚀性：干H2S无腐蚀性；无腐蚀性；溶于水后有强的腐蚀性溶于水后有强的腐蚀性⑤⑤ 毒性大毒性大腐蚀电池的电极过程腐蚀电池的电极过程 阳极过程阳极过程 ——金属原子离子化：金属原子离子化： M晶格晶格 → M吸附吸附 M吸附吸附+mH2O → Mn+•mH2O + ne水化金属离子水化金属离子Mn+•mH2O从双电层溶液侧向溶液深处迁移从双电层溶液侧向溶液深处迁移阴极过程阴极过程——还原过程还原过程 2H+ + 2e → H2 ↑ 或：在中性或碱性溶液中：或：在中性或碱性溶液中： O2 + 2H2O + 4e = 40H- 在酸性溶液中：在酸性溶液中： O2 + 4H+ + 4e = 2H2O （一）（一）H2S环境腐蚀机理：环境腐蚀机理：（（2）电化学腐蚀过程）电化学腐蚀过程由于腐蚀电池作用而引起的金属腐蚀现象称为由于腐蚀电池作用而引起的金属腐蚀现象称为电化学腐蚀电化学腐蚀。

①① 阳极溶解：阳极溶解：Fe → Fe2+ + 2e②② 水中电离：水中电离：H2S → H+ + HS－－；；HS－－→H+ + S2－－③③ 阴极还原：阴极还原：H+ + e → H④④ 部分部分H原子复合：原子复合：H + H → H2 进入水溶液，逸到空气中进入水溶液，逸到空气中⑤⑤ 部分部分H原子进入钢内部原子进入钢内部 （（H2S为强渗氢介质，是为强渗氢介质，是HIC与与SSC的主要原因的主要原因））（一）（一）H2S环境腐蚀机理：环境腐蚀机理：（（3））H2S导致氢损伤过程导致氢损伤过程①① H原子进入钢内部形成高压（达原子进入钢内部形成高压（达300MPa）氢气）氢气 →HB（表面氢鼓泡）（表面氢鼓泡） →HIC（内部形成阶梯裂纹）（内部形成阶梯裂纹） ②② 进入钢内部进入钢内部H原子与外力联合作用原子与外力联合作用 →SSC（硫化物应力腐蚀开裂）（硫化物应力腐蚀开裂） →SOHIC（应力导向氢诱发裂纹）（应力导向氢诱发裂纹） 即（即（b）与（）与（c）的复合过程）的复合过程（二）（二）含含H2S油气环境油气环境腐蚀类型腐蚀类型依据腐蚀形态与阴极、阳极过程分类法：依据腐蚀形态与阴极、阳极过程分类法：（（1）全面腐蚀（或普遍性腐蚀））全面腐蚀（或普遍性腐蚀） 腐蚀分布在整个钢管的表面，均匀的或不均匀的，导致管壁腐蚀分布在整个钢管的表面，均匀的或不均匀的，导致管壁减薄。

减薄阳极溶解：阳极溶解：Fe → Fe2+ + 2e（（2）局部腐蚀）局部腐蚀 局部减薄或穿孔局部减薄或穿孔 主要包括：点蚀；缝隙腐蚀；电偶腐蚀；焊缝区腐蚀等主要包括：点蚀；缝隙腐蚀；电偶腐蚀；焊缝区腐蚀等 （（3）） 阴极析阴极析H导致的开裂、鼓泡、断裂导致的开裂、鼓泡、断裂 在应力和腐蚀过程中还原的在应力和腐蚀过程中还原的H共同作用下发生的开裂及断裂共同作用下发生的开裂及断裂失效现象失效现象——氢损伤氢损伤 主要包括：主要包括： HIC；；SSC；；HB；；SOHIC2.1 全面腐蚀全面腐蚀/局部腐蚀局部腐蚀1、腐蚀特点、腐蚀特点（（1）湿含）湿含H2S天然气对钢的腐蚀速率：天然气对钢的腐蚀速率：10～～100mm/年（耐蚀）年（耐蚀）（（2）含）含H2S、、Cl-水水/天然气对钢的腐蚀速率：天然气对钢的腐蚀速率：1～～20mm/年（不耐蚀）年（不耐蚀）2、腐蚀失效形式、腐蚀失效形式 点蚀导致局部穿孔，点蚀导致局部穿孔，破坏速度破坏速度H2S比比CO2严重得多！严重得多！2.2 H2S环境导致的输送管损伤环境导致的输送管损伤1、、 HIC (Hydrogen Induced Cracking)—氢诱发裂纹（氢致开裂氢诱发裂纹（氢致开裂或氢致阶梯型破裂）或氢致阶梯型破裂）2.2 H2S环境导致的输送管损伤环境导致的输送管损伤2、、 HB (Hydrogen Blistering)—（氢鼓泡）（氢鼓泡）2.2 H2S环境导致的输送管损伤环境导致的输送管损伤3、、SSC (Sulfide Stress Cracking)—（硫化物应力腐蚀开裂）（硫化物应力腐蚀开裂） 拉应力（外加或残余）拉应力（外加或残余）促进促进H在冶金缺陷处（晶界、相界、位错、裂纹在冶金缺陷处（晶界、相界、位错、裂纹等）富集，导致突发性（数小时～等）富集，导致突发性（数小时～3个月）、低应力（＜个月）、低应力（＜s sb）、脆性开裂）、脆性开裂或断裂。

或断裂2.2 H2S环境导致的输送管损伤环境导致的输送管损伤4、、SOHIC (Stress Oriented Hydrogen Induced Cracking)—应应力导向氢诱发裂纹力导向氢诱发裂纹（一）全面腐蚀（一）全面腐蚀/局部腐蚀局部腐蚀（（1））H2S 含量：含量：200～～400mg/L时腐蚀速率最大（耐蚀性与时腐蚀速率最大（耐蚀性与 FexSy形式有关，形式有关，FeS2与与FeS耐蚀性较好，耐蚀性较好，Fe9S8较差）较差）（（2））pH:＜＜6时，油管寿命＜时，油管寿命＜20年年（（3）温度：）温度：55～～85℃腐蚀速率最大腐蚀速率最大（（4）流速：）流速：3 ～～10m/s范围，腐蚀较轻，缓蚀剂可起作用范围，腐蚀较轻，缓蚀剂可起作用（（5））Cl-：破坏保护膜；：破坏保护膜；FeCl2水解促进点蚀穿孔水解促进点蚀穿孔硫化物环境中输送钢管腐蚀的硫化物环境中输送钢管腐蚀的影响因素影响因素2.1 SSC (Sulfide Stress Cracking)—（硫化物应力腐蚀开裂（硫化物应力腐蚀开裂）） 2.1.1 环境因素环境因素（（1））H2S浓度：酸性天然气浓度：酸性天然气—总压总压0.4MPa，，H2S气压＞气压＞0.0003MPa 在满足上述条件的环境中敏感材料易产生在满足上述条件的环境中敏感材料易产生SSC破坏。

破坏酸性天然气系统酸性天然气系统（天然气体积是在（天然气体积是在0℃，，0.101325MPa状态下）状态下）H2S/CO2＞＞1/500时，时，H2S腐蚀为主腐蚀为主（二）（二） H2S环境导致的输送管损伤环境导致的输送管损伤2.1 SSC (Sulfide Stress Cracking)—（硫化物应力腐蚀开裂）（硫化物应力腐蚀开裂） 2.1.1 环境因素环境因素（（2）温度：）温度：24℃时时SSC最为敏感最为敏感（（3））pH值：值：pH↓ SSC↑（（4））CO2：：CO2↑ SSC↑2.1 SSC (Sulfide Stress Cracking)—（硫化物应力腐蚀开裂）（硫化物应力腐蚀开裂） 2.1.2 材料因素材料因素（（1）硬度（强度）：硬度＜）硬度（强度）：硬度＜HRC22时不易产生时不易产生SSC破坏二）（二） H2S环境导致的输送管损伤环境导致的输送管损伤2.1 SSC (Sulfide Stress Cracking)—（硫化物应力腐蚀开裂）（硫化物应力腐蚀开裂） 2.1.2 材料因素材料因素（（1）硬度：）硬度：焊接接头焊接接头或焊缝硬度常常或焊缝硬度常常＞＞HRC22，故易产生，故易产生SSC破坏。

破坏二）（二） H2S环境导致的输送管损伤环境导致的输送管损伤16Mn钢钢SSC断裂断裂2.1 SSC (Sulfide Stress Cracking)—（硫化物应力腐蚀开裂）（硫化物应力腐蚀开裂） 2.1.2 材料因素材料因素（（2）显微）显微组织：组织： 在在H2S—H2O环境中，对环境中，对SCC抗力按下列顺序递减：抗力按下列顺序递减：铁素体中均匀分布的球状碳化物组织铁素体中均匀分布的球状碳化物组织 → 完全回火后的淬火显微组织完全回火后的淬火显微组织 → 正火和回火后的显微组织正火和回火后的显微组织 → 正火后的显微组织正火后的显微组织 → 淬火后未回火的马氏体组织淬火后未回火的马氏体组织二）（二） H2S环境导致的输送管损伤环境导致的输送管损伤2.1 SSC (Sulfide Stress Cracking)—（硫化物应力腐蚀开裂）（硫化物应力腐蚀开裂） 2.1.2 材料因素材料因素（（3）化学成分）化学成分：：有害元素：有害元素：Ni＜＜1%；； Mn＜＜1.6%（避免（避免SSC敏感的马氏体、贝氏体形成）敏感的马氏体、贝氏体形成） S＜＜0.003% （最好在（最好在0.002%以下，控制以下，控制MnS形成）形成） P＜＜0.008%（避免在晶界聚集）（避免在晶界聚集）（二）（二） H2S环境导致的输送管损伤环境导致的输送管损伤2.1 SSC (Sulfide Stress Cracking)—（硫化物应力腐蚀开裂）（硫化物应力腐蚀开裂） 2.1.2 材料因素材料因素（（4）冷变形）冷变形——增大硬度，引入残余拉应力增大硬度，引入残余拉应力（二）（二） H2S环境导致的输送管损伤环境导致的输送管损伤2.1 SSC (Sulfide Stress Cracking)—（硫化物应力腐蚀开裂）（硫化物应力腐蚀开裂） 2.1.2 材料因素材料因素（（5）焊缝）焊缝SSC的控制（适用于的控制（适用于510MPa管线焊缝）管线焊缝）①① 合理选择焊接材料与工艺：合理选择焊接材料与工艺： 焊丝、焊剂匹配保证焊缝与母材等强度；焊丝、焊剂匹配保证焊缝与母材等强度； 焊缝金属：焊缝金属：Mn＜＜1.6%；；Si ＜＜1%；； 焊后不热处理者：焊后不热处理者：Cr + Ni + Mo＜＜0.25%；；C＜＜1.5%②② 控制焊缝硬度：＜控制焊缝硬度：＜HB200；不宜超过；不宜超过HB225③③ 焊后热处理：消除残余拉应力；焊后热处理：消除残余拉应力；620℃以上处理以上处理④④ 细化细化HAZ晶粒，改善组织结构晶粒，改善组织结构（二）（二） H2S环境导致的输送管损伤环境导致的输送管损伤2.2 HIC & HB—氢诱发裂纹与氢鼓泡氢诱发裂纹与氢鼓泡（二）（二） H2S环境导致的输送管损伤环境导致的输送管损伤2.2.1 特特 点点（（1））HIC常出现于常出现于抗抗SSC的延性好的低中强度管线钢和容器钢上的延性好的低中强度管线钢和容器钢上（（2））HIC不需要任何外力，开裂方向通常与不需要任何外力，开裂方向通常与SSC裂纹垂直裂纹垂直（（3））HIC裂纹平行于板面和轧制方向，裂纹平行于板面和轧制方向，HB为椭圆，长轴沿轧向为椭圆，长轴沿轧向（（4）冶金缺陷处形成高压（）冶金缺陷处形成高压（3000大气压）氢气导致大气压）氢气导致HIC或或HB（（C、、Mn、、P偏析异常组织、偏析异常组织、MnS夹杂、夹杂、带状珠光体带状珠光体/铁素体相界铁素体相界））16Mn钢钢HIC2.2 HIC & HB—氢诱发裂纹与氢鼓泡氢诱发裂纹与氢鼓泡（二）（二） H2S环境导致的输送管损伤环境导致的输送管损伤2.2.2 影响因素影响因素（（1）环境因素）环境因素 ①① H2S分压：分压： 0.1～～0.5MPa为为HIC敏感性高范围；低强度碳钢：敏感性高范围；低强度碳钢：0.002MPa ②② pH值：值：pH=6时，时，HIC最不敏感；最不敏感； ③③ CO2：促进：促进HIC ④④ Cl-：促进酸性环境中的：促进酸性环境中的HIC ⑤⑤ 温度：温度：24℃时时HIC最敏感最敏感2.2 HIC & HB—氢诱发裂纹与氢鼓泡氢诱发裂纹与氢鼓泡（二）（二） H2S环境导致的输送管损伤环境导致的输送管损伤2.2.2 影响因素影响因素（（2）冶金因素）冶金因素 ①① 显微组织：显微组织： 敏感组织敏感组织—带状珠光体带状珠光体；板中心；板中心Mn、、S等偏析带低温转变组织等偏析带低温转变组织 ②② 化学成分：化学成分： Mn/C↑(降低降低C↓)有利；有利；S有害有害(加入适量加入适量Ca可改可改变MnS形形态与分布，有利与分布，有利) P、、Mn、、Si 、、Cr、、Mo均易偏析，均易偏析，应严格控制；格控制； Cu在在pH＞＞5的的环境中，促境中，促进钢表面形成表面形成H的阻的阻挡层，有利，有利HIC控制控制 ③③ 夹杂物：夹杂物：MnS的热膨胀系数大于钢基，易在界面形成的热膨胀系数大于钢基，易在界面形成H“陷阱陷阱” HIC敏感性指数敏感性指数Q非金属夹杂的投影非金属夹杂的投影2.2 HIC & HB—氢诱发裂纹与氢鼓泡氢诱发裂纹与氢鼓泡（二）（二） H2S环境导致的输送管损伤环境导致的输送管损伤2.2.2 HIC控制的冶金途径控制的冶金途径（（1）降低钢的）降低钢的S含量（＜含量（＜0.003%）、）、Mn含量等；含量等；（（2）加）加Ca处理，控制处理，控制MnS夹杂物形态，夹杂物形态，Ca/S：：2～～3，，Ca不宜过高不宜过高 避免避免Ca-S-O 夹杂物形成；夹杂物形成；（（3）降低碳含量，控制带状珠光体组织生成；）降低碳含量，控制带状珠光体组织生成；（（4）避免板材中部或焊缝区低温转变硬显微组织的形成；）避免板材中部或焊缝区低温转变硬显微组织的形成；（（5）控制工艺，获得均匀的细晶组织）控制工艺，获得均匀的细晶组织2.3 SOHICC—（应力导向氢诱发裂纹）（应力导向氢诱发裂纹） 1、产生条件：、产生条件：拉伸应力拉伸应力 + HIC常发生在靠近焊缝被硬化的常发生在靠近焊缝被硬化的热影响区（热影响区（HAZ）的基体金）的基体金属中，或属中，或SSC裂纹尖端。

裂纹尖端2、控制途径：、控制途径：控制控制HIC与与SSC（二）（二） H2S环境导致的输送管损伤环境导致的输送管损伤输送管硫化物环境损伤评价方法管硫化物环境损伤评价方法（一）硫化物应力腐蚀开裂（（一）硫化物应力腐蚀开裂（SSC））1、可依据的标准、可依据的标准（（1）国际标准：）国际标准：ISO 7539——四点弯曲加载法四点弯曲加载法 （已纳入（已纳入GB/T971.3-C级输送钢管交货技术条件）级输送钢管交货技术条件）（（2）美国）美国NACE标准：标准：NACE TM 0177 拉伸加载；三点弯梁（打孔）加载；拉伸加载；三点弯梁（打孔）加载；C型环加载；双悬臂梁加载型环加载；双悬臂梁加载（（3）国家标准：）国家标准：GB4157 —拉伸加载法拉伸加载法（一）硫化物应力腐蚀开裂（一）硫化物应力腐蚀开裂2、溶液、溶液（（1））A溶液：溶液： 硫化氢饱和硫化氢饱和—0.5%乙酸乙酸 + 5% NaCl（（2））B溶液：溶液： 硫化氢饱和硫化氢饱和—0.23%乙酸乙酸 + 0.4%醋酸钠醋酸钠 + 5% NaCl（（3）三点弯梁加载专用溶液：）三点弯梁加载专用溶液： 硫化氢饱和硫化氢饱和—0.5%乙酸乙酸3、拉伸加载、拉伸加载（（1）设备：恒载荷拉伸试验机等）设备：恒载荷拉伸试验机等（（2）评）评 价价① ① 应力应力——寿命曲线：确定寿命曲线：确定SSCSSC门限应力（数值尚无同一规定）门限应力（数值尚无同一规定）② ② 给定应力（如给定应力（如0.720.72s ss s，，0.800.80s ss s，，0.900.90s ss s等）下等）下720h720h不断裂不断裂3、拉伸加载、拉伸加载（（3）特点）特点 ① ① 应力数值较准（特别是恒载荷加载），较为苛刻；应力数值较准（特别是恒载荷加载），较为苛刻； ② ② 试验装置较为复杂；试验装置较为复杂； ③ ③ 开裂或断裂较易判断，且可实时跟踪；开裂或断裂较易判断，且可实时跟踪； ④ ④ 适用于厚壁钢管；适用于厚壁钢管； ⑤ ⑤ 若采用若采用““应力应力—寿命曲线寿命曲线”，则工作量大，费用高。

则工作量大，费用高4）适用范围：）适用范围： 大口径厚壁管：母材；焊缝大口径厚壁管：母材；焊缝(将焊缝评价区放在工作段内将焊缝评价区放在工作段内)等等断口形貌断口形貌（一）硫化物应力腐蚀开裂（（一）硫化物应力腐蚀开裂（SSC））4、四点弯曲加载、四点弯曲加载（（1）装置：）装置：4、四点弯曲加载、四点弯曲加载（（2）特点：）特点： ① ① 装置较为简单；装置较为简单； ② ② 不受钢管壁厚限制；不受钢管壁厚限制； ③ ③ 存在较宽的最大等值拉应力区域，数据分散性小；存在较宽的最大等值拉应力区域，数据分散性小； ④ ④ 一旦裂纹出现会有应力松弛一旦裂纹出现会有应力松弛（（3 3）适用范围：）适用范围： 大口径钢管：母材；焊缝大口径钢管：母材；焊缝( (焊缝及部分母材应放在内支点之间焊缝及部分母材应放在内支点之间) )4、四点弯曲加载、四点弯曲加载（（4）评价：）评价：①① 应力应力—寿命曲线：确定寿命曲线：确定SSC门限应力（数值尚无同一规定）门限应力（数值尚无同一规定）②② 给定应力（如给定应力（如0.72s ss,0.80s ss,0.90s ss等）下等）下720h不开裂或断不开裂或断裂裂ISO和国标规定：和国标规定：A溶液；溶液；0.72s ss；；720h张应力表面张应力表面侧面侧面（一）硫化物应力腐蚀开裂（（一）硫化物应力腐蚀开裂（SSC））5、、C型环加载型环加载（（1）装置：）装置：5、、 C型环加载型环加载（（2）特点：）特点： ① ① 装置较为简单；装置较为简单； ② ② 不改变钢管曲率时，加力准；不改变钢管曲率时，加力准； ③ ③ 一旦裂纹出现会有应力松弛一旦裂纹出现会有应力松弛（（3 3）适用范围：）适用范围： 小口径薄壁管：母材；电阻焊焊缝（焊缝应较窄）小口径薄壁管：母材；电阻焊焊缝（焊缝应较窄）5、、 C型环加载型环加载（（4）评价：）评价：①① 应力应力—寿命曲线：确定寿命曲线：确定SSC门限应力（数值尚无同一规定）门限应力（数值尚无同一规定）②② 给定应力（如给定应力（如0.72s ss，，0.80s ss，，0.90s ss等）下等）下720h不开裂或断裂不开裂或断裂6、、 三点弯梁三点弯梁(三点弯曲三点弯曲)加载加载（（1）装置：）装置：6、、 三点弯曲加载三点弯曲加载（（2）特点：）特点： ① ① 装置较为简单；装置较为简单； ② ② 裂纹开裂位置定位（打孔中心连线）；裂纹开裂位置定位（打孔中心连线）； ③ ③ 一旦裂纹出现会有应力松弛；一旦裂纹出现会有应力松弛； ④ ④ 求得的力值为求得的力值为虚拟临界应力虚拟临界应力，，不能作为设计许用应力不能作为设计许用应力；； ⑤ ⑤ 如果与其他方法选用相同的溶液，则该方法苛刻如果与其他方法选用相同的溶液，则该方法苛刻（（3 3）适用范围：）适用范围： 大口径钢管：母材（不适用于焊缝试样）大口径钢管：母材（不适用于焊缝试样）6、、 三点弯曲加载三点弯曲加载（（3）评价）评价计算虚拟临界应力计算虚拟临界应力Sc：：D—试样最大挠度；试样最大挠度；S—虚拟应力；虚拟应力；E—弹性模量；弹性模量；t—试样厚度；试样厚度；L—试样长度；试样长度；T—试验结果（试样未开裂时取试验结果（试样未开裂时取1；开裂时取；开裂时取-1）；）；n—总试验的试样数目总试验的试样数目10倍放大镜观察倍放大镜观察开裂情况开裂情况（二）氢诱导开裂（（二）氢诱导开裂（HIC））1、装置：、装置：1—硫化氢瓶；硫化氢瓶；2—流量计；流量计；3—捕集瓶；捕集瓶；4—试样；试样；5—试验溶液；试验溶液；6—10%氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液抗阶梯破裂（抗阶梯破裂（HIC）试验装置简图）试验装置简图 三点弯梁加载试样中部打孔三点弯梁加载试样中部打孔SCC敏感性增强敏感性增强（二）氢诱导开裂（（二）氢诱导开裂（HIC））2、试样取样：、试样取样：（二）氢诱导开裂（（二）氢诱导开裂（HIC））3、溶液：、溶液：（（1）美国）美国NACE TM0284（（1996，，2003版）版） A溶液：硫化氢饱和溶液：硫化氢饱和—0.5%乙酸乙酸 + 5% NaCl B溶液：硫化氢饱和人工海水溶液：硫化氢饱和人工海水（（2））ISO3183-3与国标与国标GB9711.3规定输送钢管规定输送钢管采用采用NACE的的A溶液：溶液： 硫化氢饱和硫化氢饱和—0.5%乙酸乙酸 + 5% NaCl（（3）国标）国标GB8650（针对（针对一般工业一般工业）规定采用）规定采用NACE溶液溶液 （二）氢诱导开裂（（二）氢诱导开裂（HIC））4、评价参数及判据：、评价参数及判据：4.1 评价参数评价参数在在100倍的金相显微镜下观测量裂纹几何参量，计算裂纹率：倍的金相显微镜下观测量裂纹几何参量，计算裂纹率：（（1）裂纹敏感率：）裂纹敏感率： CSR={∑（（a×b））/(W×T)}×100%（（2）裂纹长度率：）裂纹长度率： CLR={（（∑a））/W}×100%（（3）裂纹厚度率：）裂纹厚度率： CTR={（（∑b））/T}×100% 式中：式中：a—裂纹长度，裂纹长度，mm；；b—裂纹厚度，裂纹厚度，mm；； W—试样宽度，试样宽度，mm；；T—试样厚度，试样厚度，mm。

（二）氢诱导开裂（（二）氢诱导开裂（HIC））4、评价参数及判据：、评价参数及判据：4.2 判据判据针对输送钢管针对输送钢管ISO3183-3与国标与国标GB9711.3规定的判据（选择规定的判据（选择A溶液）溶液）(每个试样每个试样3个截面平均值个截面平均值):（（1）裂纹敏感率：）裂纹敏感率： CSR≤2%（（2）裂纹长度率：）裂纹长度率： CLR ≤15%（（3）裂纹厚度率：）裂纹厚度率： CTR ≤5%针对石油化工设备，国内有关设计单位给出的判据（选择针对石油化工设备，国内有关设计单位给出的判据（选择A溶液）：溶液）：（（1）裂纹敏感率：）裂纹敏感率： CSR≤0.5%（（2）裂纹长度率：）裂纹长度率： CLR ≤5%（（3）裂纹厚度率：）裂纹厚度率： CTR ≤1.5%针对石油化工设备，国内有关单位给出的判据（选择针对石油化工设备，国内有关单位给出的判据（选择B溶液）：溶液）： CSR≤0.05% ；； CLR≤0.5%；；CTR≤0.1%（二）氢诱导开裂（（二）氢诱导开裂（HIC））5、实例：、实例：（二）氢诱导开裂（（二）氢诱导开裂（HIC））5、实例：、实例：试样条件条件宏宏观检查开裂情况开裂情况（（100倍放大倍放大观察）察）裂裂纹敏感率敏感率CSR（（%））裂裂纹长度率度率CLR（（%））裂裂纹厚度率厚度率CTR（（%））管母管母纵向向取取样试样无无氢鼓泡鼓泡有裂有裂纹对HIC有一定敏感性有一定敏感性单个个试样最大数最大数值1.80256.903个平行个平行试样的平均的平均值0.886.92.441、产生原因、产生原因 高频电阻焊（高频电阻焊（ERW）钢管焊缝区）钢管焊缝区/母材：母材：成分、夹杂物、组织结构、应力状态存在成分、夹杂物、组织结构、应力状态存在较大的差异，焊缝耐蚀性能明显低，选择较大的差异，焊缝耐蚀性能明显低，选择性腐蚀出沟状形态，即性腐蚀出沟状形态，即“沟槽腐蚀沟槽腐蚀”或或“沟腐蚀。

沟腐蚀2、影响因素、影响因素 （（1）材料因素：成分（）材料因素：成分（C、、Mn、、S低有利）；组织均匀性；夹杂物；低有利）；组织均匀性；夹杂物； 残余应力；焊缝缺陷等残余应力；焊缝缺陷等 （（2）环境因素：溶液中溶解）环境因素：溶液中溶解O2、、Cl-、、H2S、、CO2、温度等、温度等ERW焊管的焊管的沟槽腐蚀行为沟槽腐蚀行为及其评价及其评价3、试验方法：、试验方法：（（1）腐蚀环境：）腐蚀环境：3.5%NaCl中性水溶液；中性水溶液；（（2）仪器：恒电位仪）仪器：恒电位仪温度温度(℃)30℃环境气境气压1atm水溶液流速水溶液流速无无溶液溶液是否除氧是否除氧否否更更换溶液溶液时间12小小时试验时间144小小时试验溶液溶液3.5%NaCl中性水溶液中性水溶液pH值6.5～～6.9试验仪器器恒恒电位位仪，恒温水浴，，恒温水浴，盐桥，，饱和甘汞和甘汞电极等4、评价指标、评价指标：：（（1）参数）参数 焊缝沟腐蚀敏感系数：焊缝沟腐蚀敏感系数： α＝＝h2/h1（（2）判据：）判据： α≤≤1.3时，一般认为焊时，一般认为焊 管对沟腐蚀不敏感管对沟腐蚀不敏感5、实例：、实例：试 样 编 号号沟槽腐沟槽腐蚀敏感性系数敏感性系数αα单试样结果果平均平均结果果1号号1.501.66＞＞1.32号号1.883号号1.656、控制方法、控制方法（（1）控制合金成分：）控制合金成分： 有利的合金成分：有利的合金成分：C—0.04～～0.08%；；S＜＜0.005%；；Cu—0.08～～0.3%；；Ca＜＜20ppm（（2）优化组织结构：）优化组织结构： ① ① 组织均匀化：母材组织均匀化：母材/焊缝形成细化（焊缝形成细化（10～～12级）铁素体（如淬火级）铁素体（如淬火+高温回火）；高温回火）； ②② 焊后退火消除残余张应力；焊后退火消除残余张应力； ③③ 降低降低S，添加，添加Ti，控制，控制MnS、、FeS夹杂物形成与偏析；夹杂物形成与偏析； 添加添加Cu、、Ca，提高耐蚀性，提高耐蚀性（（3）改善环境条件）改善环境条件 除除O2（＜（＜0.5mg/L）、）、CO2、、H2S、、Cl-，添加缓蚀剂等，添加缓蚀剂等（（4）涂层保护）涂层保护三、输送管腐蚀损伤的控制技术三、输送管腐蚀损伤的控制技术• 合理设计结构与冷热加工工艺合理设计结构与冷热加工工艺• 合理选材与开发新材料合理选材与开发新材料• 环境的处理（如三脱一注、缓蚀剂的应用等）环境的处理（如三脱一注、缓蚀剂的应用等）• 电化学保护（阴极保护与阳极保护）电化学保护（阴极保护与阳极保护）• 表面涂镀层技术（湿法镀、干法镀等）表面涂镀层技术（湿法镀、干法镀等）• 表面改性技术（机械表面形变强化等）表面改性技术（机械表面形变强化等）石油天然气工业领域的石油天然气工业领域的主要表面处理技术主要表面处理技术保护性表面覆盖层应具备以下条件：保护性表面覆盖层应具备以下条件： （（1）组织致密，孔隙率低，有一定的厚度，介质不）组织致密，孔隙率低，有一定的厚度，介质不易穿透；易穿透；（（2）与基体材料有良好的结合力，不易脱落；）与基体材料有良好的结合力，不易脱落；（（3）具有较高的硬度、耐磨性、韧性和耐蚀性；）具有较高的硬度、耐磨性、韧性和耐蚀性；（（4）在整个被保护表面上分布均匀；）在整个被保护表面上分布均匀；（（5）对被保护的基体材料无损害影响。

对被保护的基体材料无损害影响喷丸强化技术产生作用：产生作用：（（1）组织结构变化）组织结构变化(如亚晶粒尺寸、位错密度及组如亚晶粒尺寸、位错密度及组态、相结构等态、相结构等)；；（（2）表层内形成残余压应力场；）表层内形成残余压应力场；（（3）表面粗糙度变化表面粗糙度变化 喷丸强化的原理喷丸强化的原理喷丸强化层形变和残余应力分布喷丸强化层形变和残余应力分布 应变强化层对位错运动的组织影响作用应变强化层对位错运动的组织影响作用 喷丸强化对金属材料应力腐蚀抗力的影响喷丸强化对金属材料应力腐蚀抗力的影响（材料：（材料：Al6Zn2.4Mg0.74Cu0.10Cr；介质：；介质：0.5mol/L的的NaCl水溶液）水溶液）（（○—未喷丸试样；未喷丸试样；●——喷丸试样）喷丸试样） 有机涂装技术有机涂装技术涂层类型：涂层类型：（（1）涂料涂层（油漆涂层））涂料涂层（油漆涂层） 涂料涂层除对金属具有保护作用外，还具有装饰作用、标志作用以涂料涂层除对金属具有保护作用外，还具有装饰作用、标志作用以及特殊作用（如绝缘、抗微生物、耐辐射、示温、伪装、防震、红外及特殊作用（如绝缘、抗微生物、耐辐射、示温、伪装、防震、红外线吸收、太阳能接收等）。

线吸收、太阳能接收等）2）塑料涂层）塑料涂层 可以将塑料粉末喷涂在金属表面经热固化形成塑料涂层，也可用层可以将塑料粉末喷涂在金属表面经热固化形成塑料涂层，也可用层压法将塑料薄膜直接粘接在金属表面形成塑料涂层用此法制成的有压法将塑料薄膜直接粘接在金属表面形成塑料涂层用此法制成的有机涂层金属板用途极为广泛常用的塑料薄膜有：丙烯酸树脂薄膜、机涂层金属板用途极为广泛常用的塑料薄膜有：丙烯酸树脂薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚乙烯薄膜和聚氟乙烯薄膜等聚氯乙烯薄膜、聚乙烯薄膜和聚氟乙烯薄膜等3）硬橡皮覆盖层）硬橡皮覆盖层 在橡胶中混入在橡胶中混入30%～～50%的硫进行硫化，可制成硬橡皮，它具有耐的硫进行硫化，可制成硬橡皮，它具有耐酸、耐碱腐蚀的特性，许多化工设备采用硬橡皮做衬里其主要缺点酸、耐碱腐蚀的特性，许多化工设备采用硬橡皮做衬里其主要缺点是加热后会老化变脆，只能在是加热后会老化变脆，只能在50℃以下使用以下使用防腐蚀涂料的基本组成防腐蚀涂料的基本组成基本基本组成成典型品种典型品种主主 要要 作作 用用成膜物成膜物质 油料、天然油料、天然树脂、合脂、合成植物成植物 是涂料的基是涂料的基础，粘接其他，粘接其他组分，牢固附着于被涂物表面，分，牢固附着于被涂物表面，形成形成连续固体涂膜，决定涂料及涂膜的基本特征固体涂膜，决定涂料及涂膜的基本特征颜料与填料料与填料 钛白粉、滑石粉、白粉、滑石粉、铁红、、铅黄、黄、铝粉、粉、云母云母 具有着色、遮盖、装具有着色、遮盖、装饰作用，并能改善涂膜性能（如防作用，并能改善涂膜性能（如防锈、抗渗、耐、抗渗、耐热、、导电、耐磨、耐候等），增、耐磨、耐候等），增强强膜膜层强强度，降低成本度，降低成本分散介分散介质 水、水、挥发性有机溶性有机溶剂（如（如酯，，酮类）） 使涂料分散成黏稠液体，使涂料分散成黏稠液体，调节涂料流涂料流动性、干燥性和施性、干燥性和施工性，本身不能成膜，在成膜工性，本身不能成膜，在成膜过程中程中挥发掉掉助助 剂 固化固化剂、增塑、增塑剂、催、催干干剂、流平、流平剂等等 本身不能本身不能单独成膜，但改善涂料制造、独成膜，但改善涂料制造、贮存施工、使用存施工、使用过程中的性能程中的性能工业领域中的主要涂料工业领域中的主要涂料 根据主要成膜物质分为油基涂料和树脂涂料，常根据主要成膜物质分为油基涂料和树脂涂料，常用的有机涂料：用的有机涂料： 油脂涂料、酚醛树脂涂料、醇酸树脂涂料、沥青油脂涂料、酚醛树脂涂料、醇酸树脂涂料、沥青涂料、氨基树脂涂料、硝基涂料、纤维素涂料、涂料、氨基树脂涂料、硝基涂料、纤维素涂料、过氯乙烯树脂涂料、乙烯树脂涂料、丙烯酸树脂过氯乙烯树脂涂料、乙烯树脂涂料、丙烯酸树脂涂料、聚酯树脂涂料、环氧树脂涂料、聚氨酯涂涂料、聚酯树脂涂料、环氧树脂涂料、聚氨酯涂料、有机硅涂料等。

料、有机硅涂料等 涂层的保护机理涂层的保护机理 ①① 物理覆盖作用（隔离环境）物理覆盖作用（隔离环境） 将金属和环境隔开，起到了对金属的屏蔽作用许多涂将金属和环境隔开，起到了对金属的屏蔽作用许多涂料对酸、碱、盐等化学物质显示惰性，涂覆多层达到一料对酸、碱、盐等化学物质显示惰性，涂覆多层达到一定的厚度而致密无孔，阻挡了环境对金属的侵蚀定的厚度而致密无孔，阻挡了环境对金属的侵蚀②② 缓蚀作用缓蚀作用 借助涂料中的防锈颜料（如红丹、锌铬黄、磷酸盐、硼借助涂料中的防锈颜料（如红丹、锌铬黄、磷酸盐、硼酸盐等）与金属反应，使金属表面钝化或生成保护的物酸盐等）与金属反应，使金属表面钝化或生成保护的物质以提高涂层的保护作用另外，一些油料在金属皂的质以提高涂层的保护作用另外，一些油料在金属皂的催干作用下生成降解产物，也能起到有机缓蚀作用催干作用下生成降解产物，也能起到有机缓蚀作用③③ 阴极（电化学）保护作用阴极（电化学）保护作用 在涂料中使用电位比基体金属低的金属做填料（如锌粉）在涂料中使用电位比基体金属低的金属做填料（如锌粉），会起到牺牲阳极的阴极保护作用会起到牺牲阳极的阴极保护作用。

涂层的结构涂层的结构 •一般涂层应包括一般涂层应包括底漆、中间层和面漆底漆、中间层和面漆1）底漆必须对金属具有良好的附着性和防护性；）底漆必须对金属具有良好的附着性和防护性；2）中间层应能增强底漆和面漆的结合强度；）中间层应能增强底漆和面漆的结合强度；3）面漆应具备较好的耐蚀性、耐候性和抗紫外线辐）面漆应具备较好的耐蚀性、耐候性和抗紫外线辐射性能，同时提供装饰作用射性能，同时提供装饰作用•每层涂料按需要涂刷一次至数次，根据环境和对底漆、中每层涂料按需要涂刷一次至数次，根据环境和对底漆、中间层及面漆的不同要求选择涂料的类型、涂刷次数及涂层间层及面漆的不同要求选择涂料的类型、涂刷次数及涂层厚度要保证底漆、中间层和面漆厚度要保证底漆、中间层和面漆是相容是相容的涂装方法涂装方法•常用的涂装方法有：常用的涂装方法有： 刷涂、刮涂、浸涂、喷涂、淋涂、静电喷涂、电泳涂装、粉末涂装等刷涂、刮涂、浸涂、喷涂、淋涂、静电喷涂、电泳涂装、粉末涂装等•每涂一层都应充分干燥，干燥的方法分为自然干燥和强制人工干燥每涂一层都应充分干燥，干燥的方法分为自然干燥和强制人工干燥自然干燥就是在常温下依靠溶剂的挥发，自行聚合及催化聚合由液态自然干燥就是在常温下依靠溶剂的挥发，自行聚合及催化聚合由液态转变为固态形成漆膜的过程。

而人工强制干燥包括加热干燥（如热风转变为固态形成漆膜的过程而人工强制干燥包括加热干燥（如热风对流加热、辐射加热、对流辐射加热等）和照射固化（紫外线或电子对流加热、辐射加热、对流辐射加热等）和照射固化（紫外线或电子束照射）束照射）•应当根据涂料品种、性能、施工要求、固化条件以及被涂产品的材质、应当根据涂料品种、性能、施工要求、固化条件以及被涂产品的材质、形状、大小、表面状况等具体情况，选择适当的施工方法和工艺设备形状、大小、表面状况等具体情况，选择适当的施工方法和工艺设备五、输送管的常用表面涂层输送管的常用表面涂层 1、国内外涂层体系、国内外涂层体系 2、涂层处理技术、涂层处理技术国内常用管道覆盖层材料特点国内常用管道覆盖层材料特点修复材料修复材料优点点缺点缺点石油石油沥青青材料来源广，施工材料来源广，施工单位有位有长期期的的应用用经验，投，投资小，操作方小，操作方面，易于面，易于补口，价格低廉口，价格低廉易老化、粘易老化、粘结不牢，施涂有不牢，施涂有污染且染且不均匀，不耐不均匀，不耐细菌腐菌腐蚀、易被植物、易被植物根茎穿透根茎穿透改性石油改性石油沥青防腐青防腐卷材卷材十分适合于十分适合于沥青防腐管道修复，青防腐管道修复，操作操作简单，克服了石油，克服了石油沥青青热浇涂涂污染大、厚度不均等缺点，染大、厚度不均等缺点，与与沥青防腐青防腐层的相容性极好，的相容性极好，费用用较低低要求操作人要求操作人员具有一定的具有一定的经验，保，保证管体和卷材受管体和卷材受热均匀，否均匀，否则与与沥青防腐青防腐层一一样与管体粘与管体粘结性性较差，差，另外，气温小于另外，气温小于5度度时不能施工不能施工增增强强纤维改性改性沥青青胶胶带防腐防腐蚀性能好，手工施工性能、性能好，手工施工性能、冲冲击强强度、剥离度、剥离强强度度优于聚乙于聚乙烯改性改性沥青胶青胶带单位防腐面位防腐面积材料价格比石油材料价格比石油沥青青防腐卷材高防腐卷材高聚乙聚乙烯胶胶带易于施工（冷易于施工（冷缠），表面），表面处理理要求不高，具有良好的化学要求不高，具有良好的化学稳定性、定性、电性能和物理性能，与性能和物理性能，与阴极保阴极保护相匹配，材料价格低相匹配，材料价格低于增于增强强纤维钢管表面管表面预处理后防理后防尘要求要求较高，高，粘粘结力和接力和接缝密封性不如增密封性不如增强强纤维液液态固化固化类材料材料(如聚如聚酯沥青涂料青涂料、Ｔ、Ｔ0树脂等脂等)性能性能优良、良、环境适境适应性性较好，好，可手工刷涂或可手工刷涂或喷涂涂有的材料表面有的材料表面预处理要求高，有的理要求高，有的固化温度要求固化温度要求较高，价格相高，价格相对高。

高国外常用管道覆盖层材料特点国外常用管道覆盖层材料特点修复材料修复材料优点点缺点缺点煤焦油瓷漆煤焦油瓷漆表面表面处理要求不高，性能能理要求不高，性能能满足足应用需要，用需要，适用温度范适用温度范围-7～～82℃对环境有境有污染，需高温涂敷染，需高温涂敷聚乙聚乙烯胶胶带表面表面处理要求不高，适用温度范理要求不高，适用温度范围-30～～70℃，施工速度快，能，施工速度快，能满足足对修复防修复防护层性能的要求，适用于短距离管道防性能的要求，适用于短距离管道防护层的的修复易受土壤易受土壤应力的影响，使用温力的影响，使用温度受一定限制度受一定限制环氧液体涂料氧液体涂料近年开近年开发的无溶的无溶剂、低温固化或中温固化、低温固化或中温固化等型的等型的环氧液体涂料在修复中得到氧液体涂料在修复中得到较广泛广泛应用该材料的材料的优点是具有良好的粘点是具有良好的粘结力，力，力学性能、耐化学介力学性能、耐化学介质性能良好，性能良好，对表面表面处理要求不高，固化速度有所提高，易修理要求不高，固化速度有所提高，易修补，与其他防，与其他防护层配合性好配合性好(如与如与环氧粉末、氧粉末、沥青青类粘粘结好好)需多需多层涂敷，有的材料固化涂敷，有的材料固化时间相相对较长，表面，表面预处理要求理要求较高。

高聚氨聚氨酯涂料涂料国外国外应用的聚氨用的聚氨酯涂料多涂料多为无溶无溶剂型及型及沥青改性型涂料其青改性型涂料其优点是耐化学介点是耐化学介质，力，力学性能等良好，固化快，固化温度学性能等良好，固化快，固化温度较低，低，耐温性好耐温性好(一般一般-45～～90℃)，易修复　，易修复　耐酸、碱性相耐酸、碱性相对环氧氧树脂差，脂差，表面表面预处理理较高热收收缩带耐腐耐腐蚀性能、力学性能良好，施工速度快，性能、力学性能良好，施工速度快，适用于新、旧防适用于新、旧防护层的交接的交接处及局部的修及局部的修复　需需预热，修，修补长度有限涂装前表面预处理涂装前表面预处理•程序：除油；除锈；清除灰尘等；程序：除油；除锈；清除灰尘等；•钢材表面原始锈蚀等级钢材表面原始锈蚀等级锈蚀等级锈蚀等级锈锈 蚀蚀 状状 况况A级级覆盖着完整的氧化皮或只有极少量锈的钢材表面（锈蚀轻）覆盖着完整的氧化皮或只有极少量锈的钢材表面（锈蚀轻）B级级部分氧化皮已松动、翘起或脱落，已有一定锈的钢材表面部分氧化皮已松动、翘起或脱落，已有一定锈的钢材表面C级级氧化皮大部分翘起或脱落，大量生锈，但用目测看不到锈蚀的钢材表面氧化皮大部分翘起或脱落，大量生锈，但用目测看不到锈蚀的钢材表面D级级氧化皮几乎全部翘起或脱落，大量生锈，目测时能看到孔蚀的钢材表面氧化皮几乎全部翘起或脱落，大量生锈，目测时能看到孔蚀的钢材表面表面预处理常用方法及等级表面预处理常用方法及等级刷光、磨光或抛光、喷沙和喷（抛）丸刷光、磨光或抛光、喷沙和喷（抛）丸 质量等量等级质量要求量要求St2—彻底的手工和底的手工和动力工具除力工具除锈钢材表面材表面应无可无可见的油脂和的油脂和污垢，并且没有附着不牢垢，并且没有附着不牢的氧化皮、的氧化皮、铁锈和油漆涂和油漆涂层等附着物等附着物St3—非常非常彻底的手工底的手工和和动力工具除力工具除锈钢材表面材表面应无可无可见的油脂和的油脂和污垢，并且没有附着不牢垢，并且没有附着不牢的氧化皮、的氧化皮、铁锈和油漆涂和油漆涂层等附着物。

除等附着物除锈应比比St2更更彻底，底材底，底材显露部分的表面露部分的表面应具有金属光具有金属光泽石油管三层结构的聚乙烯（三石油管三层结构的聚乙烯（三PE）防腐层）防腐层•第一层（底层）：烧结环氧（第一层（底层）：烧结环氧（FBE），厚度），厚度60～～100m mm•第二层（中间层）：聚烯烃共聚物（极性与非极性基团），第二层（中间层）：聚烯烃共聚物（极性与非极性基团），厚度厚度200～～400m mm•第三层（防护层）：聚烯烃（聚乙烯或聚丙烯），厚度第三层（防护层）：聚烯烃（聚乙烯或聚丙烯），厚度1.7～～3.8mm特点：特点：兼顾环氧树脂强黏结性和抗阴极剥离性能及兼顾环氧树脂强黏结性和抗阴极剥离性能及PE的优良的优良机械性能与抗冲击性，绝缘电阻值大（机械性能与抗冲击性，绝缘电阻值大（108Ω•m2) )六、管道损伤状况检测与防护层评价技术六、管道损伤状况检测与防护层评价技术国外国外检测技技术内内检测技技术外外检测技技术智能清管器超智能清管器超声波法（声波法（U/S））智能清管器智能清管器漏磁法漏磁法（（MFL））管中管中电流法流法（（PCM））电位梯度法位梯度法（（DCVG））近距离管近距离管对地地电位位测量量CIPS瞬瞬变电磁法磁法（（TEM））功能功能检测管道内腐管道内腐蚀检测管道管道内腐内腐蚀探探测管走向、管走向、埋深，埋深，检测防腐防腐层绝缘性能性能探探测施加了施加了阴极保阴极保护的的管道防腐管道防腐层破破损点点检测阴极保阴极保护效效果和防腐果和防腐层失效失效范范围检测金属管体的金属管体的腐腐蚀程度程度优点点检测准确度高，准确度高，不受不受环境因素境因素干干扰准确性准确性较高，高，清蜡要求不清蜡要求不高高功能多，功能多，单根管根管线检测准确率准确率较高高消除了干消除了干扰，，测量准确率量准确率较高高检测速度快，配速度快，配合合DCVG重点定重点定位位检测一旦一旦发现某段管某段管体腐体腐蚀，准确率，准确率很高很高缺点缺点检测费高，高，检测前要求前要求彻底底清除管壁的蜡清除管壁的蜡准确性略低准确性略低于于U/S法，法，检测轴向裂向裂缝有困有困难有干有干扰或土或土壤壤电阻率高阻率高时准确度低准确度低土壤土壤电阻率阻率高高时测量量结果不果不稳定定准确度不高准确度不高许多小腐多小腐蚀点点难以以发现国内国内应用用情况情况MFL更适合我国原油含蜡高更适合我国原油含蜡高的特点的特点在国内得到在国内得到初步初步应用用处于探索于探索阶段，国内在段，国内在检测新技新技术的开的开发和和综合合应用能力方面用能力方面较为薄弱薄弱内内 检检: 智能检测爬机智能检测爬机是最为有效的方法，国内已有产品很难是最为有效的方法，国内已有产品很难满足实际要求，国外的智能检测爬机价格昂贵满足实际要求，国外的智能检测爬机价格昂贵(几百万元几百万元一套一套)。

外外 检检: 国内主要采用管道外检测方法，无法对腐蚀受损情况国内主要采用管道外检测方法，无法对腐蚀受损情况及时准确的检测，造成重大损失及时准确的检测，造成重大损失 采用不开挖检测为宜采用不开挖检测为宜, 管道防腐层的检测、评价，用管道防腐层的检测、评价，用变频选频法变频选频法；防腐层破损点的精确定位，用；防腐层破损点的精确定位，用直流法和交直流法和交流法流法工作内容包括：工作内容包括： 管道风险分析、剩余强度评价、剩余寿命预测、材料管道风险分析、剩余强度评价、剩余寿命预测、材料适用性评价通过管道风险分析为检测方案的制定提供适用性评价通过管道风险分析为检测方案的制定提供决策依据，剩余强度评价和剩余寿命预测对现有管道是决策依据，剩余强度评价和剩余寿命预测对现有管道是否安全、是否需要更换和修理以及确定检测周期与检修否安全、是否需要更换和修理以及确定检测周期与检修周期提供依据周期提供依据 较早的方法较早的方法: ASME B31.G 新发展的方法：新发展的方法： API 579 PSTRENG BG R&T管道损伤安全评估管道损伤安全评估管网防护层修复技术：管网防护层修复技术： 旧防腐层清除旧防腐层清除；；表面预处理；腐蚀表面修复。

表面预处理；腐蚀表面修复１）旧防腐层清除　　　（１）旧防腐层清除　　　主要使用方法：主要使用方法：• 人工法（成本低，效率低）人工法（成本低，效率低）• 机械法、水力法（高压水射流法）（成本较高，效率高）机械法、水力法（高压水射流法）（成本较高，效率高） 国外：对修复距离长的管线一般都采用高压水清除法；国外：对修复距离长的管线一般都采用高压水清除法； 国内：主要采用手工铲除或人工机械打磨的方法国内：主要采用手工铲除或人工机械打磨的方法七、管网防护修复技术七、管网防护修复技术（２）钢管表面预处理－清除污染物与腐蚀产物（２）钢管表面预处理－清除污染物与腐蚀产物主要使用方法：主要使用方法：人工法打磨（效率低，防护效果差）人工法打磨（效率低，防护效果差）喷砂、喷丸等（效率高，可获得理想的粗糙度、表喷砂、喷丸等（效率高，可获得理想的粗糙度、表面残余压应力，利于表面强化与涂层结合强度提高）面残余压应力，利于表面强化与涂层结合强度提高） 　国外：长管线　国外：长管线—机械喷砂，局部修复机械喷砂，局部修复—动力工具动力工具除锈；除锈； 　　 国内：主要采用手工钢丝或动力工具除锈国内：主要采用手工钢丝或动力工具除锈 。

常用方法：常用方法： 刷涂；淋涂；滚涂；空气喷涂；高压无空刷涂；淋涂；滚涂；空气喷涂；高压无空气喷涂；静电喷涂；粉末喷涂等气喷涂；静电喷涂；粉末喷涂等 方法的选择根据施工条件、涂料类型及客方法的选择根据施工条件、涂料类型及客观条件等进行确定观条件等进行确定修复涂层施涂技术修复涂层施涂技术• 国外管网防腐修复技术的最新进展国外管网防腐修复技术的最新进展a.a.双组分快速固化高性能树脂的喷涂技术双组分快速固化高性能树脂的喷涂技术•国外管网防腐修复技术的最新进展国外管网防腐修复技术的最新进展b.b.应用形状记忆高分子的管衬修复技术应用形状记忆高分子的管衬修复技术•国外管网防腐修复技术的最新进展国外管网防腐修复技术的最新进展c.c.特种高分子材料缠绕包覆法特种高分子材料缠绕包覆法•国外管网防腐修复技术的最新进展国外管网防腐修复技术的最新进展d.d.环氧类粉末涂料静电喷涂法环氧类粉末涂料静电喷涂法• 国内管网防腐修复技术的最新进展国内管网防腐修复技术的最新进展a.a.金属热喷涂技术金属热喷涂技术( (锌、铅、铝合金涂层及复合涂层）锌、铅、铝合金涂层及复合涂层）b.b.玻璃钢包覆，环带式包覆技术玻璃钢包覆，环带式包覆技术c.c.防腐涂料的涂刷技术（聚氨酯涂料等）防腐涂料的涂刷技术（聚氨酯涂料等）d.d.管衬法修复技术管衬法修复技术e.e.粉末熔结环氧防腐涂层技术粉末熔结环氧防腐涂层技术管道检测与风险评估管道检测与风险评估 ——腐蚀损伤分类与定级腐蚀损伤分类与定级防护层更新评价防护层更新评价 ——采用电火花与音频信号检漏仪检测采用电火花与音频信号检漏仪检测旧防腐层清除旧防腐层清除 ——人工与机械法相结合人工与机械法相结合钢管表面预处理钢管表面预处理 ——人工与机械法相结合人工与机械法相结合新防腐层材料研制新防腐层材料研制 ——聚氨酯涂料与聚氨酯涂料与聚脲双组份树脂合理使用聚脲双组份树脂合理使用补强技术补强技术 ——针对腐蚀损伤严重部位研究针对腐蚀损伤严重部位研究一般管网一般管网 ——“防腐层防腐层/保护层保护层”结构结构 特殊管网特殊管网 ——“防腐层防腐层/保温层保温层/保护层保护层”结构结构国内防护涂层修复技术的建议：国内防护涂层修复技术的建议：适用于国内的修复技术方法适用于国内的修复技术方法1. 修复管沟的开挖：修复管沟的开挖： 采用人工与机械相结合的方法，人工处理近管区作业采用人工与机械相结合的方法，人工处理近管区作业 面，机械处理稍离管远的作业面。

面，机械处理稍离管远的作业面2. 旧防腐层清除旧防腐层清除——人工与机械法相结合人工与机械法相结合 人工法：电锯锯与扁铲铲除结合，处理接口等特殊部位人工法：电锯锯与扁铲铲除结合，处理接口等特殊部位 沿管道行走的刮刀和钢丝刷清理机：沿管道行走的刮刀和钢丝刷清理机：腐蚀轻微的长管线腐蚀轻微的长管线 高压水高压水/ 磨料射流清洗法磨料射流清洗法 ：：腐蚀损伤轻的大面积作业腐蚀损伤轻的大面积作业3. 表面预处理表面预处理——人工与机械法相结合人工与机械法相结合 人工打磨与电动钢丝刷处理特殊部位（如接口、腐蚀人工打磨与电动钢丝刷处理特殊部位（如接口、腐蚀 严重区域）；严重区域）； 喷砂法处理腐蚀不严重的长管线喷砂法处理腐蚀不严重的长管线防腐层的性能评价防腐层的性能评价①① 阴极剥离：阴极剥离： 参照美国材料试验学会标准参照美国材料试验学会标准ASTMG8、我国石油行业标准、我国石油行业标准SY/T 0037-1997（管道防腐层阴极剥离试验方法）进行管道防腐层阴极剥离试验方法）进行②② 热水浸泡：热水浸泡： 参照参照ASTMD870进行③③ 弯曲性能和冲击性能：弯曲性能和冲击性能： 参照美国腐蚀工程师协会标准参照美国腐蚀工程师协会标准NACERP0394、我国标准、我国标准SY/T 0040-1997进行。

进行④④ 粘结性能：粘结性能： 依据标准依据标准ASTMD4541、我国石油行业标准、我国石油行业标准SY/T 0041-1997（管道防（管道防腐层与金属粘结的剪切强度试验方法）进行腐层与金属粘结的剪切强度试验方法）进行⑤⑤ 耐磨和剪切性能：耐磨和剪切性能： 方法分别依据方法分别依据ASTM D-4060、、ASTM D1002、、TP-206进行⑥⑥ 吸水性：吸水性： 方法依据方法依据ASTM D570、国标、国标GB1733进行⑦⑦ 耐盐雾腐蚀：耐盐雾腐蚀： 方法依据国标方法依据国标GB/T 1771（色漆与清漆耐中性盐雾的性能测试）进行色漆与清漆耐中性盐雾的性能测试）进行腐蚀控制方法的选择原则腐蚀控制方法的选择原则 （（1）防护效果）防护效果 首先考虑的因素应根据设备装置的整体性、主要部件的结构特征、材料的性质、所处环首先考虑的因素应根据设备装置的整体性、主要部件的结构特征、材料的性质、所处环境的性质以及各种腐蚀控制方法的使用条件和特点等综合考虑单独使用与联合（复合）境的性质以及各种腐蚀控制方法的使用条件和特点等综合考虑单独使用与联合（复合）使用。

使用2）实施难易程度）实施难易程度 例如，对直径较小的空心管材，用电镀、喷涂的方法就比较困难，而采用化学镀、浸镀或例如，对直径较小的空心管材，用电镀、喷涂的方法就比较困难，而采用化学镀、浸镀或浸涂的方法就方便得多浸涂的方法就方便得多3）经济效益）经济效益 不能只考虑防护效果不顾经济利益，也不能只从经济利益考虑而忽视防护效果对贵重设不能只考虑防护效果不顾经济利益，也不能只从经济利益考虑而忽视防护效果对贵重设备及零件、设备中不易更换的零部件选择长期防护的措施更经济，而对于一些本身价值备及零件、设备中不易更换的零部件选择长期防护的措施更经济，而对于一些本身价值不高的零件，选用短期或中期防护方法更合理不高的零件，选用短期或中期防护方法更合理4）环境保护）环境保护 如在选择涂装方法时，粉末涂装就比含有机溶剂的喷涂对环境的污染小，水基涂料就比有如在选择涂装方法时，粉末涂装就比含有机溶剂的喷涂对环境的污染小，水基涂料就比有机溶剂的涂料污染小机溶剂的涂料污染小八、石油管腐蚀与控制中值得关注的问题八、石油管腐蚀与控制中值得关注的问题（（1）涉及固相的多相流高温高压含）涉及固相的多相流高温高压含H2S/CO2环境油管钢腐蚀环境油管钢腐蚀行为与控制技术的研究；行为与控制技术的研究；（（2）力学因素作用下的油管钢在含）力学因素作用下的油管钢在含H2S/ CO2环境中电化学环境中电化学腐蚀行为及其控制的研究；腐蚀行为及其控制的研究；（（3）涂镀层或表面渗层对油管钢在含）涂镀层或表面渗层对油管钢在含H2S/ CO2环境中电化环境中电化学腐蚀行为的影响研究；学腐蚀行为的影响研究；（（4）高温高压环境下适用于生产实际的）高温高压环境下适用于生产实际的H2S致应力腐蚀、氢致应力腐蚀、氢致开裂评价体系的科学性建立。

致开裂评价体系的科学性建立腐蚀与控制中值得关注的问题腐蚀与控制中值得关注的问题（（5）多相流环境下油管钢腐蚀机理的电化学噪声技术研究；）多相流环境下油管钢腐蚀机理的电化学噪声技术研究；（（6）数据库与专家系统的应用；）数据库与专家系统的应用；（（7）环境友好（绿色）涂镀层技术、缓蚀剂的开发与应用；）环境友好（绿色）涂镀层技术、缓蚀剂的开发与应用；（（8）结构环境损伤剩余寿命预测的重视（安全评估）；）结构环境损伤剩余寿命预测的重视（安全评估）；（（9）智能检测与视情维修技术；）智能检测与视情维修技术；（（10）信息高速公路作用（网络的应用））信息高速公路作用（网络的应用）（（11）表面防护技术的数学建模、模拟、仿真、表征等）表面防护技术的数学建模、模拟、仿真、表征等（（12）腐蚀控制的遥测、遥控技术开发与应用）腐蚀控制的遥测、遥控技术开发与应用主要研究领域主要研究领域1. 工程结构与材料的腐蚀机理与防腐蚀设计研究工程结构与材料的腐蚀机理与防腐蚀设计研究2. 表面防护新技术研究表面防护新技术研究3. 应力腐蚀、腐蚀疲劳、氢损伤机理与控制技术研究应力腐蚀、腐蚀疲劳、氢损伤机理与控制技术研究4. 防腐蚀新材料、新技术、新工艺研究防腐蚀新材料、新技术、新工艺研究5. 腐蚀失效分析与腐蚀评价技术研究腐蚀失效分析与腐蚀评价技术研究6. 磨损失效行为及耐磨表面工程新技术研究磨损失效行为及耐磨表面工程新技术研究西北工业大学腐蚀与防护研究室简介西北工业大学腐蚀与防护研究室简介研究条件：研究条件： 学术队伍：博士生导师学术队伍：博士生导师3人，其他人员人，其他人员25人。

人 拥有较为先进的拥有较为先进的“等离子体表面工程技术研究手段等离子体表面工程技术研究手段” 及其及其他多种表面防护技术手段，在石油、化工、航空、航天等领他多种表面防护技术手段，在石油、化工、航空、航天等领域腐蚀评价、腐蚀控制与维修工程方面取得了较为突出成果域腐蚀评价、腐蚀控制与维修工程方面取得了较为突出成果 拥有先进的腐蚀失效机理分析与测试评价技术实验条件拥有先进的腐蚀失效机理分析与测试评价技术实验条件 承担过承担过30余项国家与部委级研究课题，制定了多个省部标余项国家与部委级研究课题，制定了多个省部标准，取得了多项重要研究成果，研究成果获国家及省部级科准，取得了多项重要研究成果，研究成果获国家及省部级科学技术奖多项，部分成果已得到推广应用学技术奖多项，部分成果已得到推广应用西北工业大学腐蚀与防护研究室简介西北工业大学腐蚀与防护研究室简介主要业务领域主要业务领域（（1）表面防护技术）表面防护技术“多功能真空表面涂层与改性技术多功能真空表面涂层与改性技术” “等离子体表面微弧氧化技术等离子体表面微弧氧化技术” （（2）腐蚀性能评价）腐蚀性能评价开展应力腐蚀开裂和氢致阶梯开裂评价；开展应力腐蚀开裂和氢致阶梯开裂评价；盐雾腐蚀、腐蚀疲劳、涂层性能等方面的盐雾腐蚀、腐蚀疲劳、涂层性能等方面的评价与研究工作。