材料腐蝕與防護(hù)論文

1、摘要： 埋地油氣管道的腐蝕一直是阻礙油氣儲(chǔ)存及運(yùn)輸工程的一個(gè)主要問(wèn)題。運(yùn)用腐蝕與防護(hù)理論分析埋地油氣輸送管道腐蝕的各種形式以及主要腐蝕機(jī)理，是緩解和解決油氣管道腐蝕問(wèn)題的必要前提。針對(duì)輸油管道的腐蝕問(wèn)題，我們可以從土壤微生物、理化性質(zhì)以及交流電對(duì)管道的腐蝕影響等方面進(jìn)行了分析。本文主要介紹了埋地油氣混輸管道腐蝕防護(hù)的方法：加緩蝕劑、外涂層、內(nèi)涂層和襯里保護(hù)、陰極保護(hù)法、雜散電流排流保護(hù)等。但想要提高油氣輸送管道的使用壽命，在合理選擇防腐防護(hù)方法的同時(shí)，還要加強(qiáng)防腐管道的維護(hù)和保養(yǎng)，這些是管道防腐工作的的重中之重。 關(guān)鍵詞： 埋地管道；油氣儲(chǔ)運(yùn)；油氣集輸；腐蝕防護(hù)0. 前言石油成分的復(fù)雜性就決定

2、了石油工業(yè)是遭遇腐蝕破壞最嚴(yán)重的行業(yè)之一，隨著油田開(kāi)發(fā)進(jìn)入中后期，采出原油液綜合含水率的逐漸上升，其中含有較高的氯離子含量，加之二氧化碳、硫化氫、溶解氧和硫酸鹽的融入以及高溫、高壓、流速流態(tài)變化等相互作用，輸油管道內(nèi)會(huì)造成嚴(yán)重得內(nèi)腐蝕。而土壤、雜散電流、微生物等對(duì)埋地管道也會(huì)造成很大的外腐蝕問(wèn)題?？傊蜌夤艿栏g問(wèn)題遍及油氣開(kāi)采、儲(chǔ)運(yùn)等油氣生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，已成為制約油氣田安全與增加成本的重要因素。腐蝕不但給石油工業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，且污染環(huán)境，危害極大，如有不慎，還會(huì)造成災(zāi)難性的事故。因此運(yùn)用腐蝕與防護(hù)理論研究管道腐蝕機(jī)理，制定相應(yīng)的保護(hù)措施，延長(zhǎng)管道的使用壽命，使之安全、平穩(wěn)地運(yùn)行對(duì)于石

3、化行業(yè)顯得尤為重要。1 管道腐蝕腐蝕形態(tài)11埋地管道的腐蝕形態(tài)根據(jù)輸管道失效的特點(diǎn)可以把腐蝕缺陷分為均勻腐蝕、局部腐蝕和點(diǎn)腐蝕三大類(lèi)。均勻腐蝕是指腐蝕均勻分布于整個(gè)金屬表面，即腐蝕面比較大，而且腐蝕深度比較均勻，沒(méi)有大的突變。這種腐蝕缺陷的失效形式主要考慮破裂失效；局部腐蝕是指腐蝕集中在金屬表面某些區(qū)域(其它區(qū)域則幾乎不受腐蝕或輕微腐蝕)，其失效形式也主要是破裂失效；點(diǎn)腐蝕是指腐蝕以小孔的形式分布于管道表面，表面積較小，且其直徑與深度尺寸相近，點(diǎn)蝕的失效形式是穿孔泄漏失效。埋地長(zhǎng)輸管道的腐蝕以外腐蝕為主，大面積均勻腐蝕的情況較為少見(jiàn)，多表現(xiàn)為局部腐蝕和點(diǎn)蝕。以上三種腐蝕形態(tài)的示意圖見(jiàn)圖1。12

4、管道的典型腐蝕類(lèi)型金屬輸油管道腐蝕是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程。他不但受自身金屬材料的化學(xué)成分、組織機(jī)構(gòu)、表面狀態(tài)影響，還與他所處環(huán)境介質(zhì)的組成、土壤微生物、土壤的含水量、含鹽量、ph值等因素有關(guān)；另外金屬材料受力狀態(tài)、交直流電干擾、輸送液體的性質(zhì)等，也是造成金屬腐蝕的重要因素。121土壤的微生物腐蝕當(dāng)埋地管道的有點(diǎn)狀腐蝕時(shí)，管道下面一般都存在著硫酸鹽還原菌。這類(lèi)細(xì)菌喜好透氣性差、潮濕和有硫酸鹽的土壤。鋼管與土壤中的水分接觸時(shí)，發(fā)生反應(yīng)在鋼管表面形成一層很薄得保護(hù)膜，當(dāng)氧耗盡時(shí)，這個(gè)過(guò)程停止，當(dāng)有厭氧菌存在時(shí)，反應(yīng)會(huì)繼續(xù)進(jìn)行。細(xì)菌將硫酸鹽還原成硫化物，其與鋼管表面形成的氫膜相互作用，消耗掉氫膜從而使得

5、金屬溶解，造成管道腐蝕失效。122土壤氧氣濃度差腐蝕埋地管道因土壤密度的差異，導(dǎo)致管道周?chē)鯕鉂舛却嬖诓煌?，氧濃度差是引起管道局部腐蝕的主要因素之一，從而構(gòu)成氧濃差電池。其作用機(jī)理為：由于輸送介質(zhì)中氧的含量不同氧濃度差產(chǎn)生電位差，貧氧區(qū)的管道電極電位較負(fù)，則構(gòu)成電池的陽(yáng)極而加速腐蝕；富氧區(qū)的管道電極電位較正，則構(gòu)成電池的陰極，從而減緩腐蝕。123交流電對(duì)管道的腐蝕影響在管道大修中，常會(huì)發(fā)現(xiàn)位于電流干擾處(高壓線下)的金屬管道較其它管段腐蝕嚴(yán)重，且大部分為點(diǎn)蝕，瀕臨穿孔。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有交流電存在時(shí)，碳鋼腐蝕電位向活化的方向移動(dòng)，而且電位值隨著電流密度的增大而增大。同時(shí)交流電還使鈍化電流密度增加，而這

6、種情況又與向溶液中增加氯離子的濃度反應(yīng)相類(lèi)似。這是因?yàn)槁入x子的增加將會(huì)生成大量的氯化鈉，直接溶解金屬表層的鈍化膜，多數(shù)自然條件下的點(diǎn)蝕正是氯離子造成的。124金屬材料不均勻性腐蝕管材的不均勻性會(huì)造成電位差，改造后的管道的金屬材料與原管材金屬在成分上存在著差異，即產(chǎn)生了電位差。另外，由于個(gè)別管段采用新老不同材質(zhì)的管道相連，也會(huì)產(chǎn)生電位差而形成陽(yáng)極區(qū)域，易發(fā)生管體腐蝕，因此要隨時(shí)跟蹤管道的腐蝕狀況。2輸油管道腐蝕控制21涂層防腐蝕技術(shù)211外涂層防腐采用外涂層使鋼管與土壤等腐蝕環(huán)境隔絕是埋地管道防腐的基本手段，包括：熔結(jié)環(huán)氧粉末(fbe)防腐層；雙層、三層pe防腐層；雙層環(huán)氧粉末防腐層；石油瀝青防

7、腐層；hpcc涂層體系。212內(nèi)涂層和襯里保護(hù)技術(shù)內(nèi)涂層和襯里保護(hù)較常用的內(nèi)涂層有聚乙烯粉末涂層、環(huán)氧樹(shù)脂粉末涂層。也有采用可耐300左右高溫的熱噴玻璃防腐的新工藝，使管內(nèi)的硫化氫等酸性氣體無(wú)法與碳鋼接觸。22藥劑防腐技術(shù)221加殺菌劑此方法成本低，效果較好，既可在單井井口加，也可以在管道系統(tǒng)內(nèi)加。在一些以微生物腐蝕為主的油套管內(nèi)，加殺菌劑可有效防腐。222加緩蝕劑加緩蝕劑是減少腐蝕的主要方法之一，大部分緩蝕劑具有成本低、性能穩(wěn)定、功能性強(qiáng)、效果明顯的特點(diǎn)。不同的緩蝕劑各有不同的作用機(jī)理，緩蝕劑通過(guò)氧化反應(yīng)、沉淀反應(yīng)或吸附作用，產(chǎn)生氧化膜、沉淀膜、吸附膜阻止鋼鐵的腐蝕。3結(jié)論從上述所分析的過(guò)程中我們可以看出，無(wú)論是在石油管道腐蝕原