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摘要：油气管道主要铺设方式为埋地管道，因此管道会受到外界因素的影响而发生腐蚀。通过分析管道3PE涂层阴极剥离机理和条件，研究在不同的条件下3PE涂层的阴极剥离性能，得到的研究结论为：在一定条件下极化电位的变化对3PE涂层的阴极剥离性能不会产生直接影响。
关键词：管道;阴极剥离;性能
为了有效防止埋地管道受到外界因素的影响而发生腐蚀破坏，通常情况下会采用外层防护涂层和阴极保护的方式进行管道防腐。外防护层的性能和质量会直接影响到管道的使用寿命。目前我国在管道工程中大量采用的外防护层技术为3PE涂层技术，并且该技术已经取得了较好的效果。3PE涂层技术在使用过程中能够有效提高管道的防腐性能。其中，阴极剥离性能是管道防腐层的重要参数之一，剥离性能的优劣状态会直接导致涂层与阴极保护的有效结合，因此在实际应用过程中需要研究极化电位对于3PE涂层技术的阴极剥离性能影响。
1 3PE涂层的阴极剥离产生的条件
管道的防腐涂层如果保持致密的完整性，那么管道与腐蚀介质会呈现出完全隔离的状态，因此管道就不会发生腐蚀现象。但是管道在长期运行过程中会出现防腐层损坏的现象，从而导致漏点的出现。对管道施加阴极保护的主要目的就是为了当防腐层出现漏点后，向管道施加一个外加电流，将管道变为阴极，抑制使得金属腐蚀发生的电子迁移，从而避免或减弱腐蚀的发生。管道漏点处的金属长期暴露在電解质中，形成腐蚀电池，并发生腐蚀的反应，主要为以下三种：
（1）阴极反应：输送介质中的氧化性物质得到电子会被还原，从而形成阴极反应。
（2）阳极反应：金属为阳极，氧化成阳离子的形式进入到溶液中。
（3）电子迁移：使阴极反应与阳极反应实现相互联系，腐蚀反应会经常发生，并且呈现出连续性的状态。
管道在发生腐蚀的过程中，腐蚀电流会从阴极流向阳极，阳极则会失去电子呈现出被腐蚀的状态。而阴极保护系统则是对失去电子的阳极施加外加电流，使电子源源不断的保护管道。从而使阴极极化处于腐蚀平衡电位以下，而电解质中得不到外源电子的金属并不会发生腐蚀。
结合上述的腐蚀反应，可以看出在阴极电流的作用下，氧被还原成氢氧负离子，或者是水在电解过程中会形成氢离子，而氢离子在阴极的作用下会形成电子，最终形成初生态氢，在两个阴极的反应下，阴极区域会形成氢氧负离子，从而造成碱性环境，导致pH值升高。大量的氢氧负离子会移动到金属与防腐层的交界面，导致防腐层的粘接位置出现氧化反应，形成溶解或者聚合物，使得粘接力降低，从而导致防腐层发生剥离，最终形成阴极剥离。
由此可以说明，在利用防腐层和阴极保护过程中，防腐层产生阴极剥离的条件包括以下几点：
（1）防腐层破损：当防腐层完整时，防腐层能够起到较好的抗渗透性，并且保护金属不会受到外界腐蚀因素的影响，介质无法通过防腐层到达金属表面，这时阴极保护不会起到作用，更不会发生阴极剥离，因此防腐层破损是产生阴极剥离的首要原因。
（2）阴极反应产生过量的氢氧根离子，通过分析阴极剥离机理可以发现，阴极反应所产生的氢氧根离子过剩是导致阴极剥离产生的主要外界因素。而发生阴极反应需要水和氧气等物质的存在，因此阴极剥离所产生的基本条件应当是在阴极保护条件下，金属表面受到水等腐蚀介质的影响。
综上所述，对于3PE防腐涂层，即使存在个别的剥离部位，如果剥离涂层没有出现破损现象，由于3PE涂层的抗渗透性较好，外界的腐蚀介质无法通过涂层渗透到金属表面，因此也不会产生阴极剥离。
2阴极剥离性能结果分析
2.13PE涂层的阴极剥离性能
通过分析极化电位对于3PE涂层阴极剥离性能的影响，结合不同的实验温度和实验条件，可以得出极化电位与阴极剥离所产生的距离关系。通过相应的实验结果可以看出，在不同的温度和时间组合条件下，在固定区域的极化电位范围内，阴极剥离距离呈现出一个基本稳定的数值，由此可以说明，阴极极化电位对于3PE腐涂层的阴极剥离距离不会产生较大影响。然而在实际应用过程中，温度和时间会对阴极剥离距离产生明显的影响，随着温度的不断增加和时间的延长，剥离距离会逐渐增加。
3.2聚乙烯热收缩带的阴极剥离性能
3PE涂层在使用过程中可能会发生漏点，而聚乙烯热收缩带是进行修补的主要材料。由于聚乙烯热收缩带的熔点较高，因此在进行实验过程中很难结合温度进行结果确定，在实际实验过程中，可以将热收缩带的阴极剥离实验温度调整为38℃，结合不同阴极极化电位的情况进行阴极剥离实验。
通过相应的实验结果可以看出，随着阴极极化电位的不断变化，热收缩带的阴极剥离距离不会产生明显的变化，但是在实际应用过程中，当计划电位达到-4V时，剥离距离会明显增加，由此可以说明热收缩带的极化电位不能低于-3.5V。另外，随着时间的不断增加，热收缩带的阴极剥离距离也会呈现出上升趋势，该情况与3PE涂层的阴极剥离特点大致相同。通过实验，热收缩带的阴极剥离会随着时间的增加导致剥离速度会比3PE涂层更快。并且在相同的阴极极化电位和实验条件下，虽然热收缩带的温度较低，但是剥离速度快。由此可以说明聚乙烯热收缩带与3PE涂层进行对比，聚乙烯热收缩带的阴极剥离性能较差。
结束语
综上所述，发生阴极剥离的主要条件是由于阴极保护管道的防腐层出现了破坏，导致外界介质渗入到管道表面，在阴极电流的作用下会发生阴极反应。而3PE涂层的阴极剥离性能不会受到阴极极化电位的影响，但是热收缩带的阴极剥离性能会产生明显的变化，因此在实际应用过程中，需要重点保护阴极保护与外防腐层的结合点，从而有效提高了管道的防腐性。
参考文献
[1]张超，苏欣怡，禹诰，张永成，李自力.管道3PE防腐蚀层阴极剥离的影响因素[J].腐蚀与防护，2019：10-14.
[2]张其滨，刘金霞，赫连建峰，陆琴芳.管道3PE涂层的阴极剥离性能研究[J].腐蚀与防护，2006：10-12+16.
[3]张婷，龚敏，林修洲，郑兴文，熊娟.埋地管道3PE防蚀层的阴极剥离性能[J].材料保护，2012：9+69-71.
巨龙钢管有限公司 河北省 沧州市 062650
关键词：管道;阴极剥离;性能
为了有效防止埋地管道受到外界因素的影响而发生腐蚀破坏，通常情况下会采用外层防护涂层和阴极保护的方式进行管道防腐。外防护层的性能和质量会直接影响到管道的使用寿命。目前我国在管道工程中大量采用的外防护层技术为3PE涂层技术，并且该技术已经取得了较好的效果。3PE涂层技术在使用过程中能够有效提高管道的防腐性能。其中，阴极剥离性能是管道防腐层的重要参数之一，剥离性能的优劣状态会直接导致涂层与阴极保护的有效结合，因此在实际应用过程中需要研究极化电位对于3PE涂层技术的阴极剥离性能影响。
1 3PE涂层的阴极剥离产生的条件
管道的防腐涂层如果保持致密的完整性，那么管道与腐蚀介质会呈现出完全隔离的状态，因此管道就不会发生腐蚀现象。但是管道在长期运行过程中会出现防腐层损坏的现象，从而导致漏点的出现。对管道施加阴极保护的主要目的就是为了当防腐层出现漏点后，向管道施加一个外加电流，将管道变为阴极，抑制使得金属腐蚀发生的电子迁移，从而避免或减弱腐蚀的发生。管道漏点处的金属长期暴露在電解质中，形成腐蚀电池，并发生腐蚀的反应，主要为以下三种：
（1）阴极反应：输送介质中的氧化性物质得到电子会被还原，从而形成阴极反应。
（2）阳极反应：金属为阳极，氧化成阳离子的形式进入到溶液中。
（3）电子迁移：使阴极反应与阳极反应实现相互联系，腐蚀反应会经常发生，并且呈现出连续性的状态。
管道在发生腐蚀的过程中，腐蚀电流会从阴极流向阳极，阳极则会失去电子呈现出被腐蚀的状态。而阴极保护系统则是对失去电子的阳极施加外加电流，使电子源源不断的保护管道。从而使阴极极化处于腐蚀平衡电位以下，而电解质中得不到外源电子的金属并不会发生腐蚀。
结合上述的腐蚀反应，可以看出在阴极电流的作用下，氧被还原成氢氧负离子，或者是水在电解过程中会形成氢离子，而氢离子在阴极的作用下会形成电子，最终形成初生态氢，在两个阴极的反应下，阴极区域会形成氢氧负离子，从而造成碱性环境，导致pH值升高。大量的氢氧负离子会移动到金属与防腐层的交界面，导致防腐层的粘接位置出现氧化反应，形成溶解或者聚合物，使得粘接力降低，从而导致防腐层发生剥离，最终形成阴极剥离。
由此可以说明，在利用防腐层和阴极保护过程中，防腐层产生阴极剥离的条件包括以下几点：
（1）防腐层破损：当防腐层完整时，防腐层能够起到较好的抗渗透性，并且保护金属不会受到外界腐蚀因素的影响，介质无法通过防腐层到达金属表面，这时阴极保护不会起到作用，更不会发生阴极剥离，因此防腐层破损是产生阴极剥离的首要原因。
（2）阴极反应产生过量的氢氧根离子，通过分析阴极剥离机理可以发现，阴极反应所产生的氢氧根离子过剩是导致阴极剥离产生的主要外界因素。而发生阴极反应需要水和氧气等物质的存在，因此阴极剥离所产生的基本条件应当是在阴极保护条件下，金属表面受到水等腐蚀介质的影响。
综上所述，对于3PE防腐涂层，即使存在个别的剥离部位，如果剥离涂层没有出现破损现象，由于3PE涂层的抗渗透性较好，外界的腐蚀介质无法通过涂层渗透到金属表面，因此也不会产生阴极剥离。
2阴极剥离性能结果分析
2.13PE涂层的阴极剥离性能
通过分析极化电位对于3PE涂层阴极剥离性能的影响，结合不同的实验温度和实验条件，可以得出极化电位与阴极剥离所产生的距离关系。通过相应的实验结果可以看出，在不同的温度和时间组合条件下，在固定区域的极化电位范围内，阴极剥离距离呈现出一个基本稳定的数值，由此可以说明，阴极极化电位对于3PE腐涂层的阴极剥离距离不会产生较大影响。然而在实际应用过程中，温度和时间会对阴极剥离距离产生明显的影响，随着温度的不断增加和时间的延长，剥离距离会逐渐增加。
3.2聚乙烯热收缩带的阴极剥离性能
3PE涂层在使用过程中可能会发生漏点，而聚乙烯热收缩带是进行修补的主要材料。由于聚乙烯热收缩带的熔点较高，因此在进行实验过程中很难结合温度进行结果确定，在实际实验过程中，可以将热收缩带的阴极剥离实验温度调整为38℃，结合不同阴极极化电位的情况进行阴极剥离实验。
通过相应的实验结果可以看出，随着阴极极化电位的不断变化，热收缩带的阴极剥离距离不会产生明显的变化，但是在实际应用过程中，当计划电位达到-4V时，剥离距离会明显增加，由此可以说明热收缩带的极化电位不能低于-3.5V。另外，随着时间的不断增加，热收缩带的阴极剥离距离也会呈现出上升趋势，该情况与3PE涂层的阴极剥离特点大致相同。通过实验，热收缩带的阴极剥离会随着时间的增加导致剥离速度会比3PE涂层更快。并且在相同的阴极极化电位和实验条件下，虽然热收缩带的温度较低，但是剥离速度快。由此可以说明聚乙烯热收缩带与3PE涂层进行对比，聚乙烯热收缩带的阴极剥离性能较差。
结束语
综上所述，发生阴极剥离的主要条件是由于阴极保护管道的防腐层出现了破坏，导致外界介质渗入到管道表面，在阴极电流的作用下会发生阴极反应。而3PE涂层的阴极剥离性能不会受到阴极极化电位的影响，但是热收缩带的阴极剥离性能会产生明显的变化，因此在实际应用过程中，需要重点保护阴极保护与外防腐层的结合点，从而有效提高了管道的防腐性。
参考文献
[1]张超，苏欣怡，禹诰，张永成，李自力.管道3PE防腐蚀层阴极剥离的影响因素[J].腐蚀与防护，2019：10-14.
[2]张其滨，刘金霞，赫连建峰，陆琴芳.管道3PE涂层的阴极剥离性能研究[J].腐蚀与防护，2006：10-12+16.
[3]张婷，龚敏，林修洲，郑兴文，熊娟.埋地管道3PE防蚀层的阴极剥离性能[J].材料保护，2012：9+69-71.
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