钢管用什么东西可以让它很快腐蚀

金属裂缝处容易吸附灰尘及水分子，埋在地下的钢管，也是土地之中有更多的水分，金属材料表面有了水分子，就会发生电化学腐蚀，电化学腐蚀速度远大于化学腐蚀，所以，防止金属材料腐蚀，首先就要防水。

城市燃气钢管多埋与地下，其腐蚀多伴随接触土壤产生，因此，需要对土壤腐蚀环境有一定的掌握。作为一种混合物，土壤的组成包括了固、液、气三态物质，土壤中的胶体周围存在一些阴离子电荷，如若有水分渗入土壤，那么土壤便相当于一些多相电解质，且其拥有一定的腐蚀性，当接触到金属钢管时，会有电化学反应产生，进而腐蚀钢管。

土壤里电化学反应对于城市燃气钢管的腐蚀分两类，分别是宏电池和微电池腐蚀。宏电池腐蚀主要发生在两种土壤分界处，当有金属钢管同时分布在两种土壤中时，在土壤分界处极易产生程度较大的腐蚀现象，并且这种电池性腐蚀的阴阳极区较为明显，诸如氧浓差、盐浓差等腐蚀均属此类。微电池腐蚀主要发生在金属表面，其产生原因主要分为两种，其一是因土壤中的物质结构差异性较大造成的，其二是由钢管自身结构差异性较大造成的。

1.2电化学腐蚀的机理

金属钢管接触到两种不一样类型的土壤，在两种界面会产生不一致的电位，致使金属上存在两种电位差，且土壤是导电物质，极易为腐蚀宏电池提供回路。因此，金属发生宏电池腐蚀时因为金属上面存在电位差造成的。因土壤结构存在差异性，同时与之接触的不同物质还存在特定的结构和形态，因此，宏电池腐蚀发生面较广、复杂性较高。根据我国社科院的实验表明，对于金属物件，宏电池对其腐蚀性很强，一般为微电池腐蚀强度的10倍，并且因宏电池腐蚀多发生在土壤结构相异处，多属局部区域的腐蚀，极易产生燃气钢管穿孔。与宏电池腐蚀相比，微电池类型腐蚀强度较小，且分布较为均匀，且阴、阳极区并不明显，因此，它对城市燃气钢管的腐蚀性不强。

1.3氧浓差电池

当在结构存在差异的土壤中埋设城市燃气钢管时，因土壤密度不同会导致其通气状况不一致，接触通气性较好的这部分土壤的钢管的电位相对较高，在所形成的氧浓差电池中充当阴极区，腐蚀较为缓慢，而接触通气性较差的那部分土壤的钢管的电位相对较低，在所形成的氧浓差电池中充当阳极区，腐蚀速度

较快。因此，对于城市燃气钢管而言，氧浓差电池是造成其腐蚀的一个重要因素。

例如埋设在土壤密度较小的绿化带下面的钢管，由于周围水分和溶氧量大，所以相当于钢管埋在富氧物质环境中。而埋设在土壤密度较大的水泥路下面的钢管，由于周围环境干湿，所以相当于钢管埋在贫氧物质环境中。在这两种土壤的交界处的钢管周围便形成了氧浓差电池，缺氧表面作为所谓的阳极区，便会产生腐蚀。所形成的氧浓差电池是通过引起钢管表层阴极和阳极的不同电流密度，从而使腐蚀产生自催化过程，降低了缺氧阳极附近土壤的PH值，即升高了氯离子浓度，致破坏了此部位钢管的氧化膜。根据上述分析可知：氧浓差电池的形成对管道的安全造成了严重的隐患和威胁。

2.1绝缘层防腐法

此种方法的目的是抑制腐蚀电流，为此需增加燃气钢管和土壤间的等效电阻。目前，较为有效和主流的方法是用沥青材料作为钢管的绝缘层，其防腐效果良好。实施绝缘层防腐法，需确定钢管的防腐绝缘等级，而绝缘等级受土壤的电阻率影响，因此，防腐的重点施工在于能否准确测量出土壤的电阻率。

2.2外加电源阴极保护法

城市燃气钢管被腐蚀多由其外壁的防腐绝缘层受损引起，而绝缘层保护无法从根本上预防物理损坏，因此，目前多利用电保护法和绝缘层保护相结合的方法。

所谓电保护法，其原理是使金属钢管均等效为阴极区来抑制腐蚀，因此，电保护法又叫做阴极保护法，其通常分为两种，分别是外加电源阴极保护法和牺牲阳极的阴极保护法。外加电源阴极保护法，需将电源负极和钢管相连，正极和接地阳极相连，其保护电流由电源正极至辅助阳极，再由土壤至钢管，最后回到电源负极。被保护金属在大地电池中仍为阴极，其表面只发生还原反应，不会再发生金属离子的氧化反应，使腐蚀受到抑制。

值得注意的是外加电源这种保护方法中，存在最小和最大保护电位两个概念。最小保护电位即钢管所能受到阴极保护的最低电位，受土壤腐蚀性影响，在城市燃气钢管方面，最小电位多选取对地-0.85V。最大保护电位，一般选取-1.30V左右。

2.3牺牲阳极的阴极保护法

虽然外加电源对钢管有很强的保护作用，但是钢管邻近的金属和设备会因没有保护电流的输入，被等效为阳极而被破坏。为此，在城市燃气钢管保护中，经常采用牺牲阳极的阴极保护法，以达到对钢管周围其他金属管线的保护作用。通常用比燃气钢管电极电位更为负的金属同燃气钢管相连组成原电池，此时，阳极由电位相对燃气钢管较负的金属等效，腐蚀变会被转嫁承担，阴极得到了有效保护。用作牺牲阳极的材料常用镁、铝、锌等合金组成，这种组合方式，其电流的输出，对燃气钢管的保护效果的较好。

3.1城镇燃气阴极保护的相关规范

《城镇燃气埋地钢质管道腐蚀控制技术规程》中规定：

(1)城镇燃气埋地钢质管道必须采用防腐层进行外保护。

(2)新建的高压、次高压、公称直径≥100mm的中压管道和公称直径≥200mm的低压管道必须采用防腐层辅以阴极保护的腐蚀控制系统。管道运行期间阴极保护不应间断。

(3)防腐管回填后必须对防腐层的完整性进行检查。

(4)新建管道的阴极保护设计、施工应与管道的设计、施工同时进行，并同时投入使用。

3.2阴极保护方案确定原则

在实施阴极保护时，应该遵循以下原则：

(1)市内管网和短距离管道采用牺牲阳极。

(2)长距离输送管道采用外加电流。

(3)城镇燃气管道外加电流尽量采用深井阳极系统，最好用恒电流控制。

(4)避免对其它管道的干扰，新建管道与旧管道统一考虑。

3.3阴极保护合格标准

实施阴极保护的合格标准为：

(1)保护电位为-850mV(相对于Cu/CuSO4饱和参比电极)或者更负。

(2)阴极极化电位不得小于100mV。

(3)当土壤中含有硫酸盐还原菌，且硫酸根含量大于0.5%时，保护电位应达到-950mV(相对于Cu/饱和CuSO4)或更负。

(4)最大保护电位的限制应根据覆盖层环境确定，以不损坏覆盖层的粘结力为准，一般可取-1.5V(相对于Cu/饱和CuSO4)。

目前，多数城市燃气管道仍采用传统的绝缘层防腐法对钢管腐蚀进行抑制，这种方式不但可靠性差、而且一旦出现物理性损伤，直接容易出现穿孔腐蚀。相比之下，采用阴极保护法和绝缘层保护法相配合，能够在最大程度上降低了管道的维护成本，提高防腐效果，进而达到改善供气环境和延长管道寿命的目的，从而使燃气管道能够经济可靠地运行。

选择一种其电极电位比被保护金属更负的活泼金属(合金)，把它与共同置于电解质环境中的被保护金属从外部实现电连接，这种负电位的活泼金属在所构成的电化学电池中作为阳极而优先腐蚀溶解，故被称为牺牲阳极，释放出的电流使被保护金属阴极极化到所需要的电位范围，从而抑制腐蚀，实现保护，这就是牺牲阳极阴极保护。

（一）电化学腐蚀原理

金属管道有一层的防止腐蚀的表层，该表层遭到腐蚀危险后，在金属管道裸露的外表层被雨水或潮湿的土壤打湿过后，氧气组与土地里面的氢离子形成发电池，作为阳极铁出现了氧化反应，因此铁会在非常短的时间里内腐蚀掉然后变为铁锈。

主要的三个电化学腐蚀成份如下：

1、金属溶解在阴极变为金属离子流入溶液；

Me → Men+ ne

2、电子是从阳极流到阴极

3、流到阴极过后溶液里面能够吸收电子物质的 X 会接收电子

X+ne → X·ne

（二）件分析相关保护方案

研究电化学的原理与分析金属腐蚀的缘由，对于三个电化学腐蚀的主要原因来定制相关的防护手段，能够按照下列三个方针；

1、减慢或防止金融被溶解

第一种方法，挑选适当的金属又或者说研究定制一款基本不溶解的金属。

第二种方法，把会导致腐蚀的物质跟金属分开。

第三种方法，把金属的 PH 值或别的性能改变。

2、防止电子流向阴极

第一种方法，把金属电势改变。

第二种方法，把电子流向改变。

3、把阴极里面可以吸收的电子物质清除掉；

因为氧气会不停从空气里面流进土壤，所以现在没有能够清理阴极上可以吸取电子物质的相关措施。

二、详细的防止电化学腐蚀的方案

研究了三个电化学腐蚀的原因，并且综合了五个方案，能够使用下列几项方针，最后能够实现防腐。

（一）挑选适当的金属又或者说研究定制一款基本不溶解的金属

制作成能够真正防止腐蚀的金属，制作金属的时候会加进别的物质，提高金属的防腐蚀水平。把炼制钢的时候要填加Mn、Cr 等成份提炼成不锈钢。

（二）把会导致腐蚀的物质跟金属分开

把会导致腐蚀的物质跟金属分开，能够使用的方案有几种：第一种是采取涂抹的措施，把油漆涂在金属的表面上，或者涂沥青、塑料、搪瓷都可以，又或者采取镀层的措施给想要防锈的金属面层上化学镀或电镀的手段镀上 Sn、Zn、Cr、Ni、Ag、Au 等，避免内层给腐蚀了。

（三）把金属的性能改变了

尝试在能够构成电池的体系里面加缓蚀剂，把介质性质改变，把腐蚀的速度降低。

（四）把金属电势改变了

采取阴极防护措施，同时加上电源构成电解池，把所要防护的金属设为阴权，用废弃的金属当做要牺牲的阳极，需要保护的金属当做阴极来进行保护。

（五）把电子流向改变

采取阳极的防护措施，外部增加电源把要防护的金属阳极化，变成阳级，当达到相关程度的正向极数值后，因此表面有新成相层或吸附层而钝化金属。

三、新方法的探究

作为油田地面建设单位，工程建设公司常年接收各种采油工厂的维修工作与改造老区的工程，在实际施工的时候，有很多老化腐蚀的管线皆穿洞内部，这是因为输送管线的介质具备高腐蚀性，碱性与酸性，从另一个角度来说，输送的介质里有比较高的氧气与氢离子含量，比土壤里面的含量都还要高，有更加严重的电化学腐蚀。

1 主题内容与适用范围

本标准规定了钢铁制品上热镀锌层的技术要求。 本标准适用于钢铁制品防腐蚀的热镀锌层。 本标准不适用于未加工成形的钢铁线材、管材和板材上的热镀锌层。 本标准对热镀锌前基体材料的性质、表面状态不作规定。影响热镀锌效果的基体材料状况参见附录 A(参考 件)。 本标准对热镀锌产品的后处理未作规定。

2 引用标准

GB 2828 逐批检查计数抽样程序及抽样表(适用于连续批的检查) GB 4956 磁性金属基体上非磁性覆盖层厚度测量 磁性方法 GB 12334 金属和其他无机覆盖层 关于厚度测量的定义和一般规则 GB/T 13825 金属覆盖层 黑色金属材料热镀锌层的质量测定 称量法

3 术语

3.1 热镀锌

将钢件或铸件浸入熔融的锌液中在其表面形成锌 — 铁合金或锌和锌 — 铁合金覆盖层的工艺过程和方 法。

3.2 热镀锌层(简称：镀层)

采用热镀锌方法所获得的锌 — 铁合金或锌和锌 — 铁合金覆盖层。

3.3 主要表面

指制件上热镀锌前和热镀锌后的某些表面。该表面上的镀层对于制件的外观和(或)使用性能是起主要作用 的。

3.4 检查批(简称：批)

为实施抽样检查汇集起来的热镀锌件。 在热镀锌厂检验时,指一个生产班内同一镀槽中生产的相同类型和大小的热镀锌件。 交货后由需方检验时,指一次订货或一次交货量。

3.5 样本 从批中随机抽取的镀件或镀件组。

3.6 基本测量面

在主要表面上进行规定次数测量的区域。

3.7 局部厚度 在基本测量面内进行规定次数厚度测量的算术平均值。

3.8 平均厚度 一大制件上或一样本中所有制件上的局部厚度的算术平均值。

4 需方向热镀锌厂家提供的资料

4.1 必要资料

　a. 本标准的标准号。

　b. 基体金属的成分及有关特性。

4.2 附加资料 必要时,需方应提供下列资料。

　a. 主要表面,可在图纸上标明,也可用有适当标记的样品说明；

　b. 表面缺陷,可在图纸上标明,也可用其他方法标明；

　c. 镀层的外观要求,可用样品或其他方法说明；

　d. 镀层厚度的特殊要求(见附录 A 中 A3 )；

　e. 是否需要离心处理,需要时,能否接受其厚度要求(见表 3)。

5 锌液中的锌含量

镀锌槽中操作区域的锌含量(质量)不应低于 98.5%。

6 抽样

测量镀层厚度时,样本的制件数应按表 1 的规定。 表 1 厚度测量的抽样要求 批的制件数 样本的最少制件数 1∽3 全部 4∽500 3 501∽1200 5 1201∽3200 8 3201∽10000 13 >10000 20 6.1 若制件的主要表面小于 0.001m2,则表 1 规定的是样本中基本测量面的最少个数(见 7.3.3)。 6.2 如果样本不能满足 7.3 条的要求,则将原样本的制件数增加一倍再测量。若这个较大的样本能满足 7.3 条的要求,则认为该批产品符合要求,否则,该批产品为不合格产品。 6.3 若供需双方认可,仲裁检验的抽样方案也可从 GB 2828 中选择。

7 对镀层的要求

7.1 外观

所有镀件表面应是清洁的,无损伤的。其主要表面应是平滑的,无结瘤、锌灰和露铁现象。 2 中华人民共和国国家标准金属覆盖层 钢铁制品热镀锌层技术要求 表面上极少量的储运斑点 1)不应作为拒收的理由。 注：1)指热镀锌后的制件在储运过程中,由于环境中潮湿空气的作用,在镀件表面形成很浅的白色斑点。 必要时,应由需方提供(或认可)能说明镀层外观要求的样品。

7.2 修复

外观检验不合格的镀件应进行修复,但修复总面积不应超过主要表面的 0.5%,且单个面积不超过 1dm2,否则应重新热镀锌。 不同的修复工艺有不同的厚度要求。喷镀锌时,修复区域的镀层厚度应满足表 2 或表 3 的厚度要求。用富锌涂料和(或)低熔点锌合金时,其镀层厚度至少应达到表 2 或表 3 中最小厚度的 50%。

7.3 厚度

为测得准确的镀层厚度,供需双方应根据制件的形状和大小协商确定基本测量面的大小、部位和数量。 用磁性方法测量时,基本测量面不应小于 0.001m2,并且在每个基本测量面内至少应测量 5 次。 用称量法(仲裁方法)测量时,基本测量面为一次测量所去除的区域,不应小于 0.001m2。镀层的密度取 7.2g/cm3,从单位面积镀层质量可计算出镀层的近似厚度。 热镀锌层的厚度应满足表 2 或表 3 的要求。

7.3.1 主要表面大于 2m,制件的厚度要求 样本中,每个制件上的所有基本测量面的平均厚度值应满足表 2 或表 3 的平均厚度要求。

7.3.2 主要表面在 0.001m2 至 2m2 制件的厚度要求 样本中的每个制件至少应有一个基本测量面,每一个基本测量面应满足表 2 或表 3 的局部厚度要求,样本中 所有局部厚度的平均值应满足表 2 或表 3 的平均厚度要求。

7.3.3 主要表面小于 0.001m2 制件的厚度要求 选取足够数量的制件构成一个基本测量面,使基本测量面不小于 0.001m2。由表 1 根据批的大小确定样本中基本测量面的个数。测量的制件总数为一个基本测量面所要求的 制件数与基本测量面个数的乘积。每个基本测量面应满足表 2 或表 3 的局部厚度要求,样本中所有局部厚度的平均值应满足表 2 或表 3 的平均厚度要求。 如果制件的壁厚不同,则在测量镀层厚度时,应把制件的每一厚度范围作为一个独立的制件处理(见表 2 或 表 3)。 表 2 热镀锌层厚度要求(不离心处理时) 制件和厚度 mm 局部厚度 (最小值) 平均厚度 (最小值) 钢铁零件 >6 70 85 >3∽6 55 70 1.5∽3 45 55 <1.5 35 45 铸件 >6 70 80 ≤ 6 60 70 表 3 热镀锌层厚度要求(离心处理时) 制件尺寸 mm 局部厚度(最小值) 平均厚度(最小值) 螺纹件 直径 ≥20 直径 >10～<20 直径 ≤10 453520 554525 其他零件(包括铸件) 厚度 >3 厚度 ≤3 4535 5545 注：其镀层厚度要求也适用于与此有关的垫圈。

7.4 附着强度

热镀锌层应有足够的附着强度,在无外应力作用使镀件弯曲或变形时,镀层不应出现剥离现象。 本标准对附着强度的试验方法未作规定。 必要时,供需双方可协定镀层附着强度的要求及其试验方法。

附录 A 影响热镀锌效果的制件特性 (参考件)

A1 基体金属

A1.1 材料 普通碳钢、低合金钢和铸铁适合于热镀锌,而含硫易切削钢不适合于热镀锌。

A1.2 表面状况 热镀锌之前,为获得清洁的表面,钢件可在除去油脂、涂层、焊渣等表面污物和杂质后进行酸洗,铸件可用喷 砂(丸)、电解浸蚀等方法处理。

A1.3 内应力 热镀锌过程中,由于消除了基体金属内的应力,可能会导致镀件的变形。 为避免钢的脆化,应尽可能不使用对应变时效硬化敏感的钢。 热镀锌之前用热处理消除应力能有效地避免钢的脆化。 钢的硬度值低于 34 HRC、340 HV 或 325 HB 时,通常不会因酸洗时的渗氢而变脆。

A2 设计 制件的设计应适合于热镀锌工艺过程。

A2.1 公差加工螺纹时,应考虑镀层公差以便符合装配。 螺栓连接中,外螺纹上的镀层对内螺纹有电化学保护 作用,内螺纹上无需镀锌层。对内螺纹,无论是先攻丝还是在热镀锌后再攻丝均可。 螺纹件的镀层厚度与离心处理有关。离心处理是为了获得光洁的螺纹满足公差要求。

A2.2 封闭空腔 为了安全和便于操作,必须给封闭空腔镗出排气孔。封闭空腔在热镀锌过程中能引起爆炸。

A3 耐蚀性能与 镀层厚度之间的关系镀层的耐蚀性与镀层厚度近似成正比,在较强的腐蚀环境中使用或要求使用寿命特别 长时,镀层的技术要求由供需双方共同协商。

A4 镀锌液 通常,镀槽中操作区域的锌含量(质量)不应低于 98.5%。若有特殊要求,应由需方规定。

A5 后处理 镀件从镀槽中取出后可在空气中或水中冷却。 对于小制件,热镀锌后可立即进行离心处理去除多余的锌。 合适的表面处理(如铬酸盐处理),能够阻滞镀件表面可能形成的储运斑点。