管道防腐层设计手册PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1　腐蚀与防护的意义 1

1.2　腐蚀的定义及类型 5

1.2.1　腐蚀的定义 5

1.2.2　腐蚀的分类 5

1.3　腐蚀程度的评定 8

1.3.1　全面腐蚀的评定 8

1.3.2　局部腐蚀的评定 9

1.4　控制腐蚀的方法 10

1.4.1　控制腐蚀的关键环节 10

1.4.2　腐蚀的控制技术 10

1.5　管道防腐层发展史 12

1.6　天然气管道的减阻内涂技术 19

参考文献 20

第2章　金属腐蚀的电化学原理 22

2.1　概述 22

2.2　腐蚀反应的热力学 24

2.3　电位-pH平衡图 27

2.3.1　E-pH图的构成 27

2.3.2　E-pH图中各区的意义 28

2.3.3　E-pH图的优点和局限性 30

2.4　腐蚀的电化学机理 33

2.4.1　原电池和电解池 33

2.4.2　浓差电池 35

2.4.3 阴极分反应和阳极分反应 35

2.4.4　金属腐蚀中电极的面积和电流密度 36

2.5　原电池和腐蚀电池 37

2.5.1 电池构成 37

2.5.2　过电位 39

2.6　腐蚀速率的图解分析法 41

2.7　腐蚀过程的阴极反应 43

2.7.1　概述 43

2.7.2　析氢反应 43

2.7.3　氧的还原反应 45

2.7.4　多个阴极反应的并存 47

2.8　阳极E-i曲线 47

2.9　土壤中的腐蚀问题 48

参考文献 49

第3章　防腐层防蚀基础知识 50

3.1　防腐层的保护机理 50

3.1.1 隔离 50

3.1.2　钝化、磷化与缓蚀保护 51

3.1.3　牺牲保护 53

3.2　防腐层的缺陷、老化与失效 53

3.2.1　防腐层缺陷 53

3.2.2　防腐层老化 54

3.2.3　防腐层的使用寿命 55

3.3　防腐层的种类 56

3.3.1　有机防腐层 56

3.3.2　无机非金属防腐层 58

3.3.3　金属防腐层 60

3.4　常用管道防腐层 62

3.4.1　沥青基涂料 62

3.4.2　环氧粉末涂料 64

3.4.3　聚烯烃基防腐材料 66

3.4.4　防腐带与防腐胶带 68

3.4.5　收缩套（带）防腐材料 69

3.4.6　液体涂料 70

3.4.7　管道防腐层技术的最新进展 73

参考文献 74

第4章　管道阴极保护技术 76

4.1 国内外的阴极保护技术史 76

4.2　阴极保护原理 79

4.3　阴极保护参数 81

4.3.1　保护电位 81

4.3.2　保护电位准则 81

4.3.3　保护电流密度 84

4.3.4　最佳保护状态 86

4.4　阴极保护的方法 87

4.4.1　牺牲阳极法 87

4.4.2　强制电流法 88

4.4.3　排流保护 88

4.4.4　阴极保护方法的选择 88

4.5　阴极保护条件 89

4.5.1　适用范围 89

4.5.2　阴极保护条件 90

4.6　阴极保护现状及展望 90

4.6.1 国内阴极保护现状 90

4.6.2　国外阴极保护现状 91

参考文献 93

第5章　防腐层基本要求 95

5.1　防腐层的基本要求 95

5.1.1　地下管道防腐层使用性能要求 95

5.1.2　防腐层的涂装性能 99

5.2　防腐层性能试验与性能测试 101

5.2.1 常用有机防腐层性能的研究评价方法 101

5.2.2　常用管道防腐层性能测试方法及相关标准 103

5.2.3　常用防腐层性能测试项目 110

5.3　防腐层选用的基本原则 115

参考文献 116

第6章　管道防腐层应用问题与技术发展 118

6.1　管道防腐层应用的问题 118

6.1.1　管道防腐层的失效 118

6.1.2　防腐管涂装质量问题 120

6.1.3　防腐补口、补伤等现场防腐层质量问题 123

6.1.4　阴极保护屏蔽 125

6.1.5　应力腐蚀开裂与防腐层失效 126

6.2　管道防腐层的设计选择 128

6.2.1　设计选择 128

6.2.2　防腐层标准问题 132

6.3　管道防腐层技术发展与新技术开发 134

6.3.1　管道防腐层技术沿革 134

6.3.2　表面处理技术 136

6.3.3　耐高温防腐层技术 137

6.3.4　防腐保温技术的进展 141

6.3.5　提高防腐层整体性 144

6.3.6　FBE防腐层技术进展 148

6.3.7　液体涂料技术进展 149

参考文献 152

第7章　已建管道防腐层的统计 154

7.1 概述 154

7.2 国内已建管道防腐层统计 154

7.2.1　石油沥青防腐层应用统计 154

7.2.2　FBE类防腐层应用统计 155

7.2.3　煤焦油瓷漆防腐层应用统计 155

7.2.4　聚乙烯类防腐层应用统计 155

7.2.5　各类防腐层应用所占比例 155

7.3　国外管道防腐层调查 159

7.3.1　选用防腐层的原则 159

7.3.2　防腐层失效模式 160

7.3.3　防腐层与阴极保护相互影响 161

7.3.4 3LPE防腐层 162

7.3.5　FBE防腐层 164

7.3.6　防腐层的运行成本 166

7.3.7　结论 167

参考文献 167

第8章　管道表面处理 168

8.1　表面处理的重要性 168

8.2　表面处理的影响因素 169

8.2.1　氧化皮的影响 169

8.2.2　表面污物的影响 169

8.2.3　可溶性盐的影响 169

8.2.4　粗糙度的影响 169

8.3　表面处理方法 170

8.3.1　概述 170

8.3.2　清洗 171

8.3.3　除锈 172

8.4　表面处理质量检测方法及评定 176

8.4.1　表面清洁度的评定 176

8.4.2　表面除油效果的评定 177

8.4.3　表面除锈等级的评定 178

8.4.4　表面粗糙度的评定 180

8.4.5　表面可溶性盐分的评定 182

8.4.6　表面凝露的评定 183

8.5　国内外表面处理标准节选 183

8.5.1 GB/T 13312—91 钢铁件涂装前除油程度检验方法（验油试纸法） 183

8.5.2　瑞典标准SIS 055900—1967　涂装前钢材表面除锈标准 185

8.5.3　GB 8923—88　涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级 187

8.5.4　DIN 4763 表面粗糙度参数的分级 189

8.5.5 DIN 4768第1部分 用触针式电子仪器测定表面粗糙度参数Ra、Rz、Rmax（1974年8月） 191

8.5.6 DIN 4768第1部分增补1 用触针式电子仪器测定表面粗糙度参数Ra、Rz、Rmax（1978年10月） 195

8.5.7 DIN 4769第1篇 表面粗糙度比较样块 供应技术条件（1972年5月） 197

8.5.8 DIN 4769第4篇 表面粗糙度比较样块 喷射金属表面（1974年7月） 200

参考文献 201

第9章　常用管道防腐层性能、施工与验收 202

9.1　管道防腐层涂装简介 202

9.1.1　车间涂装 202

9.1.2　现场涂装 212

9.2　石油沥青防腐层 213

9.2.1　材料及性能要求 213

9.2.2　涂装 215

9.2.3　质量检查 216

9.3　煤焦油瓷漆防腐层 218

9.3.1　材料及性能要求 218

9.3.2　涂装 220

9.3.3　质量检查 222

9.4　熔结环氧防腐层 223

9.4.1　单层熔结环氧防腐层材料及防腐层性能要求 223

9.4.2　双层粉末结构防腐层材料及防腐层性能要求 224

9.4.3　FBE与DPS防腐层的涂装 225

9.4.4　FBE及DPS防腐层的检验 227

9.5　聚烯烃防腐层 229

9.5.1　材料及性能要求 229

9.5.2　聚乙烯防腐层涂装 231

9.5.3　聚乙烯防腐层质量检验 232

9.6　塑料胶黏带防腐层 233

9.6.1　胶黏带材料和胶黏带防腐层的性能要求 233

9.6.2　胶黏带防腐层的涂装 235

9.6.3　胶黏带防腐层质量检查 236

9.7　液体环氧防腐层 236

9.7.1 液体环氧涂料和液体环氧防腐层性能要求 236

9.7.2　液体环氧（煤沥青）防腐层涂装 240

9.7.3　液体环氧（煤沥青）防腐层质量检验 243

9.8　硬质聚氨酯泡沫塑料防腐保温层 245

9.8.1 硬质聚氨酯泡沫塑料防腐保温材料和防腐保温层性能要求 245

9.8.2　硬质聚氨酯泡沫塑料防腐保温层涂装 247

9.8.3　防腐保温管质量检验 248

参考文献 249

第10章　防腐层的选用 251

10.1 防腐层的选用原则和因素 251

10.1.1　防腐层选择的基本原则 251

10.1.2　影响防腐层选用的基本因素 251

10.2　环境因素 252

10.3　材料性能因素 253

10.4　工程性质因素 256

10.5　输送介质因素 257

10.6　其他因素 258

10.7　经济性 258

10.8　防腐层选择新观点 259

参考文献 260

第11章　补口技术 261

11.1　概述 261

11.2　主要补口技术 262

11.2.1　热收缩套／带补口技术 262

11.2.2　熔结环氧粉末补口技术 266

11.2.3　液体环氧补口技术 268

11.2.4　3LPE防腐层的液体环氧补口技术 269

11.2.5　聚氨酯涂料补口技术 273

11.2.6　3LPE防腐层的3PE粉末补口技术 274

11.2.7　三层复合结构补口技术 276

11.2.8　煤焦油瓷漆补口技术 276

11.2.9　石油沥青补口技术 277

11.2.10　多层聚丙烯防腐层补口技术 277

11.3　补口质量检测技术 278

11.3.1　外观检测 278

11.3.2　厚度检测 278

11.3.3　检漏 278

11.3.4　附着力检测 278

11.3.5　剥离强度检测 279

11.3.6　热收缩套／带类补口的密封性 279

11.3.7　绝缘电阻试验 280

11.3.8　黏结相容性 281

11.3.9　耐水渗漏性 282

11.3.10　阴极剥离试验 282

11.4　补口技术的优选法 283

11.4.1　优选方案的确定 283

11.4.2　各因素及权重系数的确定 283

11.4.3　补口技术优选实例 284

11.5　补口技术新动态 286

参考文献 287

第12章　聚脲防腐层技术 289

12.1　概述 289

12.2　聚脲材料的定义 289

12.3　聚脲化学反应原理 290

12.4　聚脲涂料的主要原材料 291

12.4.1　异氰酸酯 291

12.4.2　端氨基聚醚和胺类扩链剂 291

12.4.3　其他助剂 292

12.5　喷涂设备 292

12.5.1 喷涂设备的基本构成 292

12.5.2　喷涂聚脲设备工作参数 294

12.6　聚脲涂料特点及优势 295

12.6.1　聚脲涂料的特点 295

12.6.2　聚脲防腐层技术优势 295

12.7　聚脲防腐层标准、施工及检验 296

12.7.1　聚脲防腐层技术标准 296

12.7.2　聚脲防腐层等级与厚度 297

12.7.3　聚脲防腐层技术指标 297

12.7.4　聚脲防腐层施工 298

12.7.5　聚脲防腐质量检验 300

12.8　聚脲涂料的应用 301

12.8.1　聚脲防腐层应用概况 301

12.8.2　聚脲防腐层在我国油气行业应用展望 302

12.8.3　聚脲防腐层应用应注意的问题 304

参考文献 305

第13章　聚氨酯防腐层技术 306

13.1 概述 306

13.1.1　聚氨酯涂料的定义 306

13.1.2　聚氨酯反应原理 306

13.1.3　聚氨酯涂料的发展历程 306

13.2　聚氨酯涂料的分类 307

13.2.1　按照涂料的包装分类 307

13.2.2　按异氰酸酯的种类分类 307

13.2.3　按涂料的分散介质分类 308

13.3　聚氨酯涂料特性 308

13.4　无溶剂聚氨酯涂料 309

13.4.1　执行标准 309

13.4.2　技术指标 309

13.4.3　防腐层的厚度 310

13.4.4　防腐层涂敷施工 310

13.4.5　无溶剂聚氨酯涂料的优势 313

13.4.6　无溶剂聚氨酯涂料在油气领域中的应用 313

13.5　丙烯酸聚氨酯耐候涂料 315

13.5.1　丙烯酸聚氨酯耐候涂料组分及技术指标 315

13.5.2　丙烯酸聚氨酯防腐层结构、厚度及性能指标 316

13.5.3　涂敷施工 316

13.5.4 质量检验 317

13.6　管道聚氨酯防腐涂料技术发展现状 318

13.6.1　手涂型聚氨酯管道涂料 318

13.6.2　喷涂型聚氨酯管道涂料 320

13.6.3　环氧聚氨酯管道防腐涂料 320

参考文献 322

第14章　氟碳涂料防护技术 323

14.1　概述 323

14.1.1　定义 323

14.1.2　氟碳涂料的发展历程 323

14.1.3　氟碳涂料的分类 324

14.2　氟碳涂料特性 324

14.3　氟碳防腐涂料技术标准和指标 326

14.3.1 技术标准 326

14.3.2　技术指标 327

14.3.3　氟碳防腐层的等级、结构与厚度 328

14.4　氟碳涂料在油气工业领域中的应用 328

14.5　氟碳防腐层施工指南 331

14.5.1　基材表面预处理 331

14.5.2　氟碳涂料准备 331

14.5.3　涂装施工 331

14.5.4　质量检查 332

14.5.5　漆膜养护 332

14.5.6　记录 332

参考文献 332

第15章　输气管道减阻内涂技术 333

15.1　国内外概况 333

15.2　减阻原理及计算 334

15.2.1 概述 334

15.2.2　输气量与输送压力的计算公式 334

15.3　西气东输工程采用减阻内涂技术的理论分析 340

15.3.1　概述 340

15.3.2　管道设计基础参数 340

15.3.3　工艺计算 342

15.3.4　经济比较 343

15.3.5　结论 345

15.4　减阻内涂技术的应用 345

15.4.1　减阻内涂涂料的选择 345

15.4.2　减阻内涂涂料国产化的研究 346

15.4.3　减阻内涂的设计 349

15.4.4　减阻内覆盖的涂敷 350

15.5　减阻内涂技术标准 351

15.6　技术展望 352

参考文献 352

第16章　腐蚀经济学 353

16.1 引言 353

16.2　概述 353

16.3　经济学基础 354

16.3.1　资金的时间价值 354

16.3.2　资金等价与等值 354

16.3.3　符号和术语 355

16.3.4　资金等价计算公式 355

16.4　经济学的主要参数 358

16.4.1　利息与利率 358

16.4.2　费用和成本 358

16.4.3　折旧与残值 358

16.4.4　税金 360

16.5　经济分析方法 360

16.5.1　净现值 360

16.5.2　内部收益率 361

16.5.3　投资回收期（Pt） 361

16.6　腐蚀经济分析方法 362

16.6.1　腐蚀经济学中的主要参数 362

16.6.2　费用现值法 363

16.6.3　费用年值法 365

16.7　尤立格（H.Uhlig）公式计算法 367

16.8　Verink通用方程 369

16.9　结论 373

参考文献 373

第17章　防腐层检测与风险评价 374

17.1 检测的目的 374

17.2　防腐层在线检测方法 375

17.2.1　管道内电流的测量 376

17.2.2 阴极保护电流密度和防腐层电阻率的测试 378

17.2.3　管道密间隔电位测量（CIPS） 380

17.2.4　管内交变电流衰减法（PCM） 382

17.2.5 直流和交流电位梯度的测量（DCVG和ACVG） 383

17.2.6　管道防腐层皮尔逊检漏法 385

17.2.7　管道防腐层电化学检测法 386

17.3　外腐蚀直接评价法（ECDA） 389

17.3.1　概述 389

17.3.2 外腐蚀的直接评价（ECDA） 390

17.4　管道的风险评价 392

17.4.1　油气管道风险评价法简介 392

17.4.2　管道危害因素及评分指标 392

17.4.3　相对风险值的计算 395

17.4.4　风险评分与风险等级 395

17.5　风险评价中的防腐层检测 396

17.6　评价防腐层和阴极保护的例子 398

17.7　防腐层质量的评定 399

参考文献 399

第18章　国内外防腐层标准题录 400

18.1 国家标准 400

18.2　石油行业标准 401

18.3　国内企业标准 402

18.4　国外标准 403

附录 406

附录一 美国水工协会标准ANSI/AWWA C203—02钢质水管道煤焦油瓷漆保护覆盖层和衬里——热涂瓷漆和缠带 406

附录二 美国腐蚀工程师协会标准NACE RP 0399—99工厂涂敷煤焦油瓷漆管道覆盖层体系：涂敷施工，性能和质量控制 426

附录三 加拿大标准CSA Z 245.20—02钢管外壁熔结环氧树脂（FBE）覆盖层 432

附录四 美国腐蚀工程师协会标准NACE RP 0394—94工厂涂敷熔结环氧树脂管道外覆盖层体系——涂敷施工，性能和质量控制 450

附录五 加拿大标准CSA Z 245.21—02钢管外壁聚乙烯覆盖层 469

附录六 德国标准DIN 30671（1992）埋地钢管的热固性塑料覆盖层 485

附录七 德国标准DIN 30670（1991）钢管和管件的聚乙烯覆盖层 493

附录八 美国腐蚀工程师协会标准NACE RP 0185—96埋地或水下钢管带有软黏结剂的挤出聚烯烃树脂覆盖层体系 499

附录九 美国腐蚀工程师协会标准NACE RP 0188—99导电基体上新覆盖层的不连续点（漏点）检测 504

附录十 美国腐蚀工程师协会标准NACE TM 0102—2002地下管道覆盖层电导率的测量 508