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薄壁不锈钢管“电流腐蚀”成因与防范研究
发布时间:2015-08-12 20:37:00 信息来源:王国林 王汉军
  摘要:近年来,薄壁不锈钢供水管在公共建筑、城市住宅及燃气输送管道中已大量应用,大家对不锈钢腐蚀有比较多的了解与防范,但是很多人对不锈钢管“电流腐蚀”认识不多。为此,笔者根据薄壁不锈钢管在全国区域不同环境下的安装与应用,对不锈钢管件“电流腐蚀”形成的原因及防范进行分析与研究,与大家共同讨论和分享,能为大家提供更多的经验和借鉴。

  关键词:不锈钢管   电流腐蚀   成因与防范

  在现代社会,随着电力、交通、雷达站、电气化铁路的快速发展,相关电力高压送配电和载波发射设施与日俱增,向空中和地面辐射强大的电流和电磁波能量,产生较多的电流干扰。而这种杂散电流电压在不锈钢管道与带有电流的墙体之间流动,很容易导致不锈钢管“电流腐蚀”的产生。这种腐蚀速度快,产生频率在增加,必须引起大家的关注,研究更多的措施予以防范与控制。

  一、什么是“电流腐蚀”

  “电流腐蚀”又称电化学腐蚀,当两种电化学势能差较大的金属相互接触过程中可能产生这种腐蚀。如碳钢等金属和不锈钢接触后,在杂散电流的驱动下,使两种金属产生一个电流回路,两个构件之间会引发电化学腐蚀。若在电流的持续作用下,腐蚀速度加快,能在短时间内腐蚀构件。

  二、“电流腐蚀”成因及分析

  1、杂散电流的产生及定义:交流杂散电流主要来源于工业用电的传输、感应和馈地。如变电站、雷达站、载波发射和有线广播站附近都会有强烈的交流杂散电流产生。直流杂散电流主要由电气化铁路、直流电机电器、各类接地避雷装置等产生。

  杂散电流的定义:“在非指定回路上流动的电流”。这个定义为:只要是没有按照期望的路径流动的电流,都叫杂散电流。

  2、不锈钢管件“电流腐蚀”机理:由于外界变电流、电压和人为因素形成的散杂电流,导致建筑工程墙体带有杂散电流。不锈钢管道安装时未经绝缘处理,使不锈钢管通过管卡支架等与墙体(或者其它管道)接触,使电流形成一个闭合回路,从而造成电流腐蚀(见下图1)

                                            (图1:外界产生的杂散电流)
 

  3、不锈钢管“电流腐蚀”产生的原因:以上我们讲到的当两种电位差较大的金属如碳钢与不锈钢接触,遇到周围环境带有电压电流的作用,会出现电化学腐蚀。主要有三种原因造成。

  (1)不锈钢管通过管卡支架等与带有电流的墙体接触,使杂散电流形成一个闭合回路(或者电焊的搭铁),容易造成电流腐蚀(见下图2)。

                                                      (图2:电流形成闭合回路)

 
     (2)安装过程中残留在管道内的碳金属、砂轮切割沫、焊接氧化物和碳钢打磨粉层等介质,在带有电压电流的作用下会出现不同程度的电流腐蚀。

  (3)不锈钢管道在安装中与排水管、电缆管、供气管、消防等管道交叉接触,再遇有杂散电流的影响,就会出现管道电流腐蚀。

  3、电流腐蚀的特点:不锈钢管件在电流电压的作用下产生的腐蚀表现有:(1)腐蚀迅速快;(2)多集中于局部;(3)腐蚀呈针眼孔状(见下图3);(4)在外部包有防腐层时(带有碳黑离子的保温材料),不锈钢管表面会出现点状蚀坑(见下图4)。

  三、案例分析与试验

  1、案例分析。2012年8月我公司在重庆一个五星级酒店项目,安装在大楼洗衣房内的DN50mm不锈钢供水横管,安装后仅18天左右,管材就腐蚀被击穿,出现不同大少的穿孔,管道试压产生漏水(图3所示)。

  其次,安装施工中在不锈钢横管外包裹了一层黑色橡塑保温材料,不锈钢管材表面出现腐蚀坑(图4所示)。

                                    (图3:管件电腐蚀呈穿孔状,周围无腐蚀)

                                                   (图4:管材腐蚀产生的蚀坑)

 
 腐蚀发生后,我们根据安装现场材质化验和腐蚀状态剖析,经过专家论证和分析认为:

  分析一:是残留在不锈钢管内的活性金属等腐蚀介质(砂轮切割沫、残留的焊接氧化物,碳钢打磨粉层尘)与钢管内壁接触,经电流通过不锈钢管时,残留的腐蚀介质与钢管接触的部位产生电化学腐蚀,呈穿孔状,腐蚀速度快。

  分析二:出于保温的需要,施工方在不锈钢管材外包覆了黑色橡塑发泡材料,这种材料中含有碳黑(含碳物质,碳黑可分为补强碳黑、导电碳黑、耐磨碳黑),碳黑是个导体,这就使得保温材料也具有一定的导电性,使不锈钢钢管与橡塑保温层贴合在一起,两者之间形成多个触点,经电流的作用,使得不锈钢管材表面出被腐蚀浅坑。

  分析三:电流腐蚀的现象多存在于横管中,其原因是沉淀于不锈钢管内的腐蚀介质遇到杂散电流而造成电流腐蚀。而在安装竖立的水管中这种现象发生很少。所以安装过程中对管道内的金属残留物不要忽视,一定要注意清理干净。

  2、电流腐蚀试验。这几年随着行业电流腐蚀事故的产生,为增强对电流腐蚀认识和了解,更多掌握电流腐蚀的形成原因。2013年浙江正康实业有限公司实验室根据电流腐蚀的原理自主研制了“杂散电流腐蚀”的试验设备,通过发射不同的杂散电流,在管道通水加压的情况下,计算不同电流对腐蚀时间与程度。这在不锈钢管道行业尚属唯一的新试验项目(见下图5)。

                            (图5:杂散电流腐蚀试验设备)
          

  四、预防不锈钢管件电流腐蚀的措施和对策

  根据多年生产、安装和使用的经验,防止不锈钢电流腐蚀,贯穿于设计、安装全过程。

  1、管道设计预防。在管道设计过程中,一是尽量减少施工现场的焊接,确需焊接要进行气体保护和后序处理,防止焊接残留物留在管道内造成电流腐蚀,可选择双卡压式链接管道;二是设计要避免和其它管道的接触,防止杂散电流形成回路造成电流腐蚀,确需交叉的要做绝缘处理;三是环境不佳、湿度较大、海滨城市等环境不好时,可考虑改用316材质。

  2、安装施工过程的预防。不锈钢的耐腐蚀性能不是绝对的,在不利因素和条件下不锈钢也会发生腐蚀,因此在安装过程中要尽量避免电流腐蚀的产生。

  第一,在安装施工过程中避免在不锈钢管内残留砂轮切割沫,焊接氧化物和碳钢粉尘等腐蚀介质的产生,避免因电流的作用而造成电流腐蚀。

  第二,必须防止将不锈钢管道作为电焊的搭铁,这样容易人为形成电流回路,造成管道电流腐蚀。

  第三,城市的各种建筑物会不可避免地受到电力线路,通讯线路,或者电气化铁路、直流电机等产生的杂散电流的干扰。因此,在管件安装时要尽可能考虑做绝缘处理,避免产生电流回路造成的电流腐蚀,可采取以下方法:

  (1)尽量减少不锈钢管件与其它不同介质金属的接触,如需链接时尽可能使两种金属之间彼此电绝缘。

  (2)在安装时尽量避免不锈钢管路与其它管道之间接触,避免杂散产生回路,发生电流腐蚀,不可避免时需做绝缘处理。

  (3)对明确带有散杂电流的建筑物,在管道安装时可间隔一定距离采取电绝缘处理,采用活接或安装绝缘法兰,切断杂散电流的循环路线,避免对不锈钢管产生电流腐蚀。

  结束语

  防止不锈钢腐蚀是人们所重视的问题,但是防止“电流腐蚀”也必须引起人们的高度视,如果一旦造成腐蚀,会给生产企业、施工方和建设项目单位带来不同程度的影响,为此,我们希望更多的人了解“电流腐蚀”产生的成因,以及如何避免不锈钢管件的“电流腐蚀”,做好防范,确保不锈钢管件使用安全。

 

 

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