油氣田腐蝕監(jiān)測技術(shù)

1、油氣田腐蝕監(jiān)測技術(shù) cmt U201010* 應(yīng)化1003班摘要：油氣田管道的腐蝕給國民經(jīng)濟(jì)帶來巨大經(jīng)濟(jì)損失，發(fā)展腐蝕監(jiān)測技術(shù)具有巨大意義；對油氣田廣泛使用的腐蝕監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，對每種檢測技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)缺點(diǎn)分析，以利于適時地選擇合適的檢測技術(shù)。關(guān)鍵詞：油氣田 腐蝕 監(jiān)測1 前言 據(jù)報道，每年因腐蝕帶來的經(jīng)濟(jì)損失占我國國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值（）的。為了減腐蝕損失、延長設(shè)備使用壽命、阻止因腐蝕導(dǎo)致的安全事故和環(huán)境污染的發(fā)生，各種腐蝕監(jiān)測技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用。腐蝕造成的危害在油氣田領(lǐng)域尤為嚴(yán)重。油氣輸送管道在長期運(yùn)營過程中可能由于內(nèi)部介質(zhì)處理的不完全性導(dǎo)致腐蝕問題的發(fā)生，不僅影響管道的安全運(yùn)行，而且將

2、造成環(huán)境污染甚至災(zāi)難事故。特別是高壓天然氣輸送管道，一旦破裂，壓縮氣體迅速膨脹，釋放大量的能量，引起爆炸、火災(zāi)等，給人的生命、財產(chǎn)及環(huán)境造成巨大的損失。在管道泄漏事故中, 腐蝕原因占70%-90%，“因此, 對管道的腐蝕監(jiān)測在生產(chǎn)中極其重要。2 目的及意義 腐蝕監(jiān)測是全面認(rèn)識油氣田生產(chǎn)系統(tǒng)腐蝕因素，制定防腐蝕措施的基礎(chǔ); 是監(jiān)測、評價防腐蝕措施效果的有效手段; 是指導(dǎo)防腐工作開展的依據(jù); 能起到掌握油氣田生產(chǎn)的腐蝕現(xiàn)狀、腐蝕動態(tài)，通過防腐措施的實(shí)施及監(jiān)控，避免因腐蝕造成的后果，最終實(shí)現(xiàn)“控制和減緩腐蝕以及安全事故的發(fā)生，提高油氣田綜合開發(fā)效益”的目的。 腐蝕監(jiān)測的意義深遠(yuǎn)。第一，使生產(chǎn)裝置處于

3、監(jiān)控狀態(tài)，例如在關(guān)鍵工藝管線上設(shè)置腐蝕探針進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測; 在易腐蝕部位布置測厚點(diǎn)進(jìn)行定點(diǎn)測厚，收集大量數(shù)據(jù)，為防腐蝕做準(zhǔn)備; 第二，監(jiān)測腐蝕發(fā)生和發(fā)展的過程以及腐蝕的變化，依此調(diào)配助劑優(yōu)化工藝防腐蝕，以監(jiān)測為基礎(chǔ)、以防腐蝕為目標(biāo)，即時響應(yīng)，減緩腐蝕，延長運(yùn)行周期; 第三，掌握裝置運(yùn)行狀態(tài)，具體地了解各管線、各彎管部位、大小頭、閥泵進(jìn)出口等部位壁厚減薄情況，發(fā)現(xiàn)安全隱患，依此預(yù)警和報警，進(jìn)行預(yù)知維修、避免安全事故; 第四、通過大量的監(jiān)測，建立分析模型，定期進(jìn)行腐蝕評估和腐蝕預(yù)測，使腐蝕問題處于管理之中; 第五、實(shí)現(xiàn)自動化、智能化、科學(xué)化設(shè)備腐蝕管理，提高生產(chǎn)管理水平。3 腐蝕監(jiān)測技術(shù)腐蝕監(jiān)測技術(shù)

4、多種多樣，各種方法提供的信息參數(shù)是不同的，如總腐蝕量、腐蝕速度、腐蝕狀態(tài)等，還有對腐蝕產(chǎn)物或活性物質(zhì)的分析，以及對材料缺陷或物理性質(zhì)的變化進(jìn)行監(jiān)測。每種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍，因?yàn)樵诒O(jiān)測時選擇合適的方法至關(guān)重要。本文就常用的腐蝕監(jiān)測技術(shù)，從適用范圍和原理及其優(yōu)缺點(diǎn)上予以總結(jié)。3.1 掛片法 掛片法是最原始也是最經(jīng)典的腐蝕監(jiān)測方法，是設(shè)備腐蝕檢測中應(yīng)用最廣泛的一種方法，其原理簡單，基本適用于任何腐蝕環(huán)境。掛片法的原理是測定置于設(shè)備腐蝕環(huán)境中試片的失重，從而計算和評定檢測期內(nèi)的腐蝕量和平均腐蝕速率。根據(jù)腐蝕監(jiān)測的目的和要求，可以測量到掛片材料的均勻腐蝕速率，剖析點(diǎn)蝕、晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕等腐蝕信

5、息，依據(jù)掛片表面的腐蝕產(chǎn)物、腐蝕形貌、力學(xué)性能等可以判斷腐蝕類型和設(shè)備失效機(jī)理，特別適合于設(shè)備的細(xì)菌腐蝕研究。掛片法的優(yōu)點(diǎn)是：可以同時將許多不同材料的試片暴露在同一位置，以進(jìn)行對比試驗(yàn)和平行試驗(yàn)；可以定量地測定均勻腐蝕速率；可以直觀的了解腐蝕現(xiàn)象，確定腐蝕類型。其不足之處在于：只能給出試驗(yàn)周期內(nèi)的總腐蝕量及平均腐蝕速度，無法反映介質(zhì)條件變化引起的腐蝕變化；試驗(yàn)周期較長，無法檢測短周期內(nèi)的腐蝕量或偶發(fā)的局部嚴(yán)重腐蝕狀態(tài)。有時會造成對腐蝕結(jié)果無法解釋的后果，甚至幾乎相同的設(shè)備上得到不同的監(jiān)測結(jié)果。 3.2 電阻法 電阻法是利用試樣在腐蝕過程中電阻的變化來測定金屬腐蝕速率的一種方法。它可用于氣相及液

6、相、導(dǎo)電及不導(dǎo)電的介質(zhì)中連續(xù)測定設(shè)備某一部位的腐蝕速率。其原理是依據(jù)一定長度的金屬材料（即測量元件）在確定的時間內(nèi)因環(huán)境腐蝕而減薄時，其截面積的減少量、電阻的增加量和金屬質(zhì)量的損耗量之間存在函數(shù)關(guān)系，由此可計算出測量元件的腐蝕速率，測量元件可以是絲狀的、管狀的和條狀的。該方法腐蝕監(jiān)測的響應(yīng)時間主要取決于該環(huán)境下金屬材料的腐蝕速率，腐蝕速率越大，則響應(yīng)時間越短。測量精度取決于測量元件的橫截面積，橫截面積越小，測量精度越高。 電阻法的優(yōu)點(diǎn)是：快速，靈敏，方便，可以監(jiān)控腐蝕速度較大的生產(chǎn)設(shè)備的腐蝕；可以在設(shè)備運(yùn)行過程中對設(shè)備的腐蝕狀況進(jìn)行連續(xù)地監(jiān)測，能準(zhǔn)確地反映出設(shè)備運(yùn)行各階段的腐蝕率及其變化，且能

7、適用于各種不同的介質(zhì)，不受介質(zhì)導(dǎo)電率的影響，其使用溫度僅受制作材料的限制；不需要從腐蝕介質(zhì)中取出試樣，也不必除去腐蝕產(chǎn)物。其不足之處在于：試件加工非常嚴(yán)格,若腐蝕產(chǎn)物具有導(dǎo)體或者半導(dǎo)體特性時，其腐蝕監(jiān)測結(jié)果誤差較大，甚至出現(xiàn)負(fù)的腐蝕速率；若由于晶間腐蝕或者非金屬夾雜而導(dǎo)致測量元件電性能不連續(xù)時，其測量的腐蝕速率將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際腐蝕環(huán)境中測量元件的真實(shí)腐蝕速率。由于儀器測量靈敏度的限制, 其所測得的數(shù)據(jù)受工藝介質(zhì)腐蝕速度變化的影響較大, 測量結(jié)果有時會發(fā)生偏差；只能測定一段時間內(nèi)的累計腐蝕量，不能測定瞬時腐蝕速率和局部腐蝕。3.3 電感法電感法是一種新型的在線金屬腐蝕監(jiān)測方法，該技術(shù)適用于大部分氣

8、相、電解質(zhì)或非電解質(zhì)的液相、固相或者混合相中碳鋼、鐵素體鋼等磁質(zhì)材料均勻腐蝕速率的在線腐蝕監(jiān)測，不適合鋁、銅、鎳基合金和奧氏體不銹鋼等非磁性材料的腐蝕監(jiān)測。其原理是通過探針腐蝕減薄所引起的磁通量的變化直接測得腐蝕深度, 從而計算出金屬腐蝕速率。 電感法的優(yōu)點(diǎn)是：應(yīng)用廣泛，測量靈敏度高, 響應(yīng)較快，可以測量腐蝕速率的短期變化；電感探針有片狀結(jié)構(gòu)和管狀結(jié)構(gòu), 適用于不同管徑, 小于100 mm的小管徑管線采用片狀探針，電感探針的溫度補(bǔ)償效果好；由于激勵信號是高頻信號, 抗干擾性好；能夠在不含電解質(zhì)或含有少量電解質(zhì)的情況下，快速測量腐蝕損耗和腐蝕速度，快速獲得緩蝕劑作用結(jié)果，這對于常減壓蒸餾塔頂?shù)母?/p>

9、蝕監(jiān)測和緩蝕劑效果評定是一種非常好的測量手段。其不足之處在于：壽命較短；對低速率腐蝕系統(tǒng)響應(yīng)較慢；由于腐蝕產(chǎn)物的堆積，有時得到的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。3.4 線性極化法 線性極化法是一種電化學(xué)快速測定金屬腐蝕速率的方法。該方法適用于電解質(zhì)溶液，且電阻率小于·，且沒有二次氧化還原反應(yīng)的電化學(xué)體系；不適于在導(dǎo)電性差的介質(zhì)中應(yīng)用，這是由于當(dāng)設(shè)備表面有一層致密的氧化膜或鈍化膜，甚至堆積有腐蝕產(chǎn)物時，將產(chǎn)生假電容而引起很大的誤差，甚至無法測量。其原理是基于穩(wěn)態(tài)的電化學(xué)反應(yīng)體系中：金屬自腐蝕電位附近的弱極化區(qū)內(nèi)極化電位與極化電流之間存在的線性關(guān)系，利用其斜率（極化阻力）與腐蝕電流成反比的關(guān)系可求出金屬的腐

10、蝕速率，其中比例常數(shù)值由塔菲爾常數(shù)計算所得或者由專業(yè)文獻(xiàn)查取。 線性極化法的優(yōu)點(diǎn)是：對腐蝕情況變化響應(yīng)快，能獲得瞬間腐蝕速率，比較靈敏，可以及時地反映設(shè)備操作條件的變化，是一種非常適用于監(jiān)測的方法。其不足之處在于：如果金屬電極表面除了一次電化學(xué)反應(yīng)外，還伴有其他電化學(xué)反應(yīng)時，可導(dǎo)致錯誤的腐蝕監(jiān)測結(jié)果。此外，比例常數(shù)值的確定是影響該方法測量結(jié)果的一個重要因素，必要時需要用掛片法進(jìn)行校正。如果引用值與實(shí)際值差異較大，則腐蝕監(jiān)測的結(jié)果與真實(shí)結(jié)果偏差很大，甚至得出錯誤的腐蝕監(jiān)測信息。 3.5 超聲波測厚法 超聲波測厚法廣泛地用于檢測化工設(shè)備內(nèi)部的缺陷、腐蝕損傷以及測量設(shè)備和管道的壁厚。其原理是利用壓電

11、換能器產(chǎn)生的高頻聲波穿過材料，測量回聲返回探頭的時間或記錄產(chǎn)生共鳴時聲波的振幅作為訊號，來檢測缺陷或測量壁厚。一般采用示波器或曲線記錄儀顯示接受到的訊號，比較先進(jìn)的儀器則可以直接顯示缺陷，或給出厚度的數(shù)值。 超聲波測厚方法的優(yōu)點(diǎn)是：靈活、直觀；可以對運(yùn)轉(zhuǎn)中的設(shè)備反復(fù)進(jìn)行測量；不損壞設(shè)備管線，,隨時監(jiān)測以了解其腐蝕速率的變化情況, 并能進(jìn)行逐點(diǎn)測量。其不足之處在于：難以獲得足夠的靈敏度來跟蹤記錄腐蝕速度的變化；受儀器的靈敏度的限制, 兩次檢測時間間隔短、金屬壁厚變化不大時分辯率差, 高溫部位監(jiān)測時存在較大的困難以及其準(zhǔn)確性差；對于一些形狀復(fù)雜的結(jié)構(gòu)限制了該法的使用,局部腐蝕不能用該法監(jiān)測。 4

12、發(fā)展方向： （1）使監(jiān)測成為便攜式、智能化，由單一監(jiān)測手段轉(zhuǎn)變成多功能多手段系統(tǒng)監(jiān)測。 (2）進(jìn)一步完善腐蝕在線監(jiān)測技術(shù)，提高各種腐蝕監(jiān)測儀器的精度和靈敏度，提高探針的使用壽命。 （3）開發(fā)全面腐蝕監(jiān)測系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)更多監(jiān)測參數(shù)包括腐蝕影響因素監(jiān)測、腐蝕發(fā)生發(fā)展過程監(jiān)測、腐蝕結(jié)果監(jiān)測和腐蝕事故監(jiān)測。 （4）在建立統(tǒng)一完備的腐蝕數(shù)據(jù)庫的同時, 重點(diǎn)進(jìn)行腐蝕數(shù)據(jù)的智能分析, 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的深度挖掘, 提供決策依據(jù)。 （5）將介質(zhì)參數(shù)的間接監(jiān)測與腐蝕速率的直接監(jiān)測相結(jié)合，大力開展在線化學(xué)分析技術(shù)，開展以腐蝕數(shù)據(jù)為參考點(diǎn)的自動腐蝕控制技術(shù)的研究.5 結(jié)束語： 油田系統(tǒng)腐蝕監(jiān)測可及時地了解油田各個系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)

13、腐蝕狀況;能有效地監(jiān)督、評價防腐工程質(zhì)量和化學(xué)藥劑的最終效果。油氣田應(yīng)同時采用多種監(jiān)測方法, 互為補(bǔ)充, 使數(shù)據(jù)解釋更為準(zhǔn)確。油田投人開發(fā)前,應(yīng)做好前期腐蝕評估和監(jiān)測工作,為生產(chǎn)建設(shè)提供防腐依據(jù);在做好腐蝕監(jiān)測的同時,應(yīng)開展設(shè)備腐蝕及剩余壽命預(yù)測等技術(shù)研究,防止設(shè)備超齡超負(fù)運(yùn)轉(zhuǎn),降低腐蝕事故發(fā)生率。 無論是在生產(chǎn)油氣田還是正在勘探開發(fā)中的油氣田,都應(yīng)建立腐蝕數(shù)據(jù)庫,并形成腐蝕防護(hù)與監(jiān)測技術(shù)的資源共享。這樣有利于各油氣田腐蝕防護(hù)與監(jiān)測技術(shù)水平的共同提高, 把損失和危險盡可能降低。與此同時,提高腐蝕防護(hù)與監(jiān)測相關(guān)人員的技術(shù)水平和工作積極性, 也是一個很重要的方面。參考文獻(xiàn) 1 楊曉惠，饒霽陽，王燕

14、楠.在線腐蝕監(jiān)測技術(shù)在石化行業(yè)中的應(yīng)用A. 1007 015X( 2011) 03 0040 03.2 易軼虎.在線腐蝕監(jiān)測技術(shù)在煉油裝置中的應(yīng)用A. 1002-6495(2013)01-0074-03. 3 梁有生,夏延泵,崔金喜.在線腐蝕監(jiān)測技術(shù)在煉油裝置上的應(yīng)用研究B. 1007-015X（2003）04-0051-05.4 馬進(jìn)文，石明杰，黃學(xué)賓等.油井腐蝕監(jiān)測技術(shù)與防腐蝕A. 1007-015X（2010）01-0037-03.5 龐喆龍，馬新飛.煉油裝置在線腐蝕監(jiān)測技術(shù)狀況B. 1007-015X（2008）01-0062-03.6 孔祥軍，馬玲，李磊等.煉油行業(yè)設(shè)備腐蝕監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)狀B. 1671-4962（2010）02-0032-03.7 陳勝利，蘭志剛，宋積文.海洋石油平臺的腐蝕監(jiān)測技術(shù)A. 1008-7818(2010)06-0022-04.8 曾彥華.腐蝕監(jiān)測技術(shù)在煉油裝置上的應(yīng)用B. 1007-015X（2005）01-0056-04.9 周玉波，