配管設(shè)計(jì)管道器材控制腐蝕的方法主要有以下幾種：

1. 正確選材和設(shè)計(jì)

  材料的品種很多，不同材料在不同環(huán)境中有不同的腐蝕速度，有些腐蝕率很高，根本不能應(yīng)用。選材者對某一特定環(huán)境選擇腐蝕率低、價(jià)格較合適、物理力學(xué)性能等又適合設(shè)計(jì)要求的材料，是常用的、簡便而行之有效的控制腐蝕的方法。

  ①. 對于全面腐蝕的腐蝕裕度的確定

     如果所選取的材料在管道使用的介質(zhì)中只產(chǎn)生全面腐蝕，那么在設(shè)計(jì)時(shí)一般把腐蝕與強(qiáng)度問題分開處理，即首先是進(jìn)行材料力學(xué)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，計(jì)算出管道壁厚，然后再按照資料提供的年均腐蝕速率（也可來自腐蝕試驗(yàn)的結(jié)果或經(jīng)驗(yàn)），乘以預(yù)期的工作年限，得到一個(gè)附加的壁厚，即“腐蝕裕度”，加到原有的壁厚上去。

  ②. 對應(yīng)力腐蝕破裂的考慮

     設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免使用會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂的金屬。但在實(shí)際生產(chǎn)中難以避免，因此應(yīng)設(shè)法消除殘余應(yīng)力，以防止應(yīng)力腐蝕破裂的發(fā)生。殘余應(yīng)力主要來自冷加工和焊接。因此，對在應(yīng)力腐蝕破裂敏感介質(zhì)中應(yīng)用的金屬材料，可用熱加工成形代替冷加工成形、采取熱處理等方法來消除焊接殘余應(yīng)力。

2. 調(diào)整腐蝕環(huán)境

   如果能消除環(huán)境中引起腐蝕的各種因素，腐蝕就會(huì)中止或減緩，但是多數(shù)環(huán)境是無法控制的，如大氣和土壤中的水分、海水中的氧等都不可能除去，化工生產(chǎn)流程也不可能任意變動(dòng)，但是有些局部環(huán)境可以調(diào)整，例如鍋爐進(jìn)水先去氧（加入脫氧劑亞硫酸鈉和胼等），可保護(hù)鍋爐管免受腐蝕。

3. 加入緩蝕劑

   在腐蝕性介質(zhì)中，加入少量的一種或幾種物質(zhì)，能使金屬的腐蝕速度大大降低，這種物質(zhì)或復(fù)合物質(zhì)就稱為緩蝕劑。這種保護(hù)金屬的方法通稱為緩蝕劑保護(hù)技術(shù)。

   對于金屬管道來說，緩蝕劑保護(hù)技術(shù)屬工藝性防腐方法，緩蝕利的添加是通過工藝操作來實(shí)現(xiàn)的。緩蝕劑的防腐機(jī)理一般認(rèn)為是在金屬表面上生成了連續(xù)的起隔離作用的吸附層保護(hù)膜，從而降低金屬的腐蝕速度。工業(yè)上采用緩蝕劑保護(hù)金屬管道的事例有：石油和天然氣（特別是高含硫的）的采、集輸系統(tǒng)；煉油裝置的常減壓系統(tǒng)；乙烯裂解裝置的工藝水系統(tǒng)；合成氨苯菲爾法脫碳系統(tǒng)；工業(yè)冷卻水系統(tǒng)等。

   通常緩蝕劑有多種分類方法，按緩蝕劑的化學(xué)組成分類可分為無機(jī)緩蝕劑和有機(jī)緩蝕劑，如圖16.103所示。

4. 陰極保護(hù)

   腐蝕電池中的陰極是接受電子產(chǎn)生還原反應(yīng)的電極，只有陽極才發(fā)生腐蝕。利用這個(gè)原理，可以從外部導(dǎo)入陰極電流至需要保護(hù)的設(shè)備上，使管道全部表面都成為陰極。陰極保護(hù)廣泛用于長輸管道、埋地管道、海水中的管道等。為了減少電流輸入，延長使用壽命，一般和涂料聯(lián)合應(yīng)用，是一種經(jīng)濟(jì)簡便、行之有效的防腐蝕方法。

   管道的強(qiáng)制電流陰極保護(hù)系統(tǒng)見圖16.104。

   各種陰極保護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn)見表16.163。

5. 陽極保護(hù)

   以管道作為陽極，從外部通入電流，一般將加速腐蝕，腐蝕電流隨陽極極化而增大。但是對可以鈍化的金屬則會(huì)出現(xiàn)另一情況，當(dāng)電位隨電流上升，達(dá)到致鈍電位后，腐蝕電流急速下降，以后隨電位上升，電流不變，直到過鈍區(qū)為止。利用這個(gè)原理Edleanu 首先提出陽極保護(hù)的概念，以需要保護(hù)的設(shè)備為陽極，導(dǎo)入電流，使電位保持在鈍化區(qū)的中段（以免波動(dòng)時(shí)進(jìn)入活化區(qū)），腐蝕率可保持很低值，通入的電流就表示設(shè)備的腐蝕速度。這種方法需要一臺(tái)恒電位儀，用以控制設(shè)備的電位。因?yàn)樗贿m用于接觸鈍化溶液的可鈍化金屬，所以用途受限制。工業(yè)上已用于處理硫酸、磷酸、碳酸氫銨生產(chǎn)液、硝銨混肥等的不銹鋼或碳鋼制的各種管道設(shè)備。

6. 合金化

   在基體金屬中加入能促進(jìn)鈍化的合金成分，當(dāng)加入量達(dá)到一定比例后，便得到耐蝕性優(yōu)良的材料。如鐵中加入鉻，當(dāng)含鉻量達(dá)12％以上時(shí)，就成為不銹鋼，在氧化環(huán)境中由于表面生成鈍化膜，有很高的耐蝕性。鉻鋼中加入鎳，可擴(kuò)大鈍化范圍，還可提高力學(xué)性能。鎳銅合金中的鎳大于30％～40％時(shí)，可得到含鎳10％～30％的銅鎳合金和蒙乃爾合金，它們比純銅和純鎳的耐蝕性在一些環(huán)境中都更優(yōu)越些。鎳合金是有名的耐蝕材料，如鎳鑄鐵有優(yōu)良的耐堿性，鎳鉬合金是少數(shù)能耐高溫非氧化性酸（如鹽酸）的合金。鎳鉬鉻鐵合金能耐高溫氧化性酸、次氯酸鹽、海水等，比一般不銹鋼更好。

7. 表面處理

   金屬在接觸使用環(huán)境之前先用鈍化劑或成膜劑（鉻酸鹽、磷酸鹽、硝酸鹽和亞硝酸鹽混合液等）處理，表面生成穩(wěn)定密實(shí)的鈍化膜，耐蝕性大大增加。它與緩蝕劑防護(hù)法的不同之處，在于它在以后的使用環(huán)境中（如大氣、水）不需要再加入緩蝕劑，鋁經(jīng)過陽極處理，表面可以生成比在大氣中生成的更為密實(shí)的膜。這類膜在溫和的腐蝕環(huán)境（如大氣和水）中有優(yōu)良的耐蝕能力。鋼鐵部件表面發(fā)藍(lán)也是一個(gè)廣為應(yīng)用的例子。

8. 金屬鍍層和包覆層

   在鋼鐵表層上可用一薄層更耐蝕的金屬（如鉻、鎳、鉛等）保護(hù)。常用的方法是電鍍，一般鍍2～3層，只有幾十微米厚，因而不可避免地存在微孔，溶液可滲人微孔，將構(gòu)成鍍層-底層腐蝕電池。鍍層如為貴金屬（金、銀等）或易鈍化金屬（鉻、鈦）以及鎳、鉛等時(shí)，由于電位比鐵高，將成為陰極，會(huì)加速底層鐵腐蝕。因此這類鍍層不適于強(qiáng)腐蝕環(huán)境（如酸），但可用于大氣、水等環(huán)境。除了電鍍外，還常用熱浸鍍（熔融浸鍍）、火焰噴鍍、蒸氣鍍和整體金屬薄板包鍍。后者因無微孔，耐蝕性強(qiáng)，壽命也更長，但價(jià)格高些。

9. 涂漆

   用有機(jī)涂料保護(hù)大氣中的金屬結(jié)構(gòu)，是最廣泛使用的防腐手段。各類油漆、清漆等都屬這一類，主要是由合成樹脂、植物油、橡膠漿液、溶劑、助干劑、顏料、填料等配制而成。品種極多，過去以植物油為主的油漆現(xiàn)在多為合成樹脂漆所替代。

10. 襯里

   一般為整片材料，適用于和強(qiáng)腐蝕介質(zhì)接觸的管道內(nèi)部，如鹽酸、稀硫酸的儲(chǔ)槽用橡膠或塑料襯里、儲(chǔ)放硝酸的儲(chǔ)槽用不銹鋼薄板襯里等。耐酸磚（硅磚）也廣泛用于襯里，它耐強(qiáng)酸；耐火磚襯里則可起隔熱作用。搪瓷實(shí)際上是一種玻璃襯里，工業(yè)上稱為搪瓷玻璃，它的耐酸性強(qiáng)，廣泛用于食品、醫(yī)藥等工業(yè)。

11. 調(diào)整管道布置減少腐蝕

   在設(shè)計(jì)時(shí)，為避免不合適的流動(dòng)狀態(tài)對管道造成磨損腐蝕，通常要求流動(dòng)狀態(tài)均勻，為避免流體通路斷面的急劇變化、不連續(xù)變化以及流動(dòng)方向的急劇變化，應(yīng)盡量抑制流速差和壓力降，以免引起湍流和渦流。管道在轉(zhuǎn)彎及三通處以及孔板流量計(jì)的安放位置處都應(yīng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，盡量減少流體中固體顆粒的夾帶。圖16.105（c）左圖是鋼支柱未保溫造成的冷凝液腐蝕。對策是將鋼支架一起保溫，避免形成冷凝液，見圖16.105（c）右圖。圖16.105（d）中螺栓不要設(shè)置在垂直方向的最下方，以避免凝結(jié)水腐蝕螺栓。管道設(shè)計(jì)時(shí)，對于用在電解質(zhì)溶液中的管道，應(yīng)盡可能避免異種金屬（電位差超過50mV），管道直接組焊，否則會(huì)造成電偶腐蝕，即在電位較負(fù)的金屬側(cè)發(fā)生宏觀電池腐蝕。如必須采用不同金屬管道組合時(shí)，則在設(shè)計(jì)中要采取絕緣措施，見圖16.106（a）。管道單面焊接時(shí)焊縫必須滿焊和焊透，未焊透不但影響強(qiáng)度，也因在管道內(nèi)壁造成縫隙見圖16.106（b），而引起縫隙腐蝕。管法蘭對接時(shí)，墊片的內(nèi)徑要盡量和管道的內(nèi)徑相一致，見圖16.106（c）。墊片材料也會(huì)對縫隙腐蝕造成影響，一些纖維類的材料，由于能滲入電解質(zhì)溶液而引起縫隙腐蝕。

工程應(yīng)用：避免配管設(shè)計(jì)死端腐蝕

   筆者在某中東國家參與負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)某裝置項(xiàng)目，在管道布置設(shè)計(jì)時(shí)，出現(xiàn)了如圖16.107所示的A段死端（有的資料上稱為：Dead Leg），按照這個(gè)國家的配管設(shè)計(jì)規(guī)范要求，通常A段的死端不超過1m，如果超過了1m，流體在A段會(huì)產(chǎn)生腐蝕環(huán)境。