油气管道腐蚀的特点及防护措施探析

油气管道腐蚀的特点及防护措施探析

韩宾 ,姚闪闪

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摘要：石油管线锈蚀产生的安全事故,直接危及职工的人身安全,自然环境也将遭到环境污染的损害,所以要制订好合理防腐蚀措施。本文对石油管线锈蚀的类型、锈蚀原因及其特征加以研究,并给出了各种防腐蚀措施。

关键词:油气管道;腐蚀;防护措施;

引言

中国企业的高速增长离不开丰富的资源作保障,由于石油管线敷设里程的变长,导致管线的腐蚀问题显得越来越严峻,会给石油运输公司造成很大的损失,出现巨大的石油泄露问题会导致生态污染,直接危害员工以及周边市民的人身安全。所以,必须根据石油管线锈蚀的具体特征,制订出合理的防腐蚀方案,确保石油管线的安全运输。

一、油气管道腐蚀的分类

石油资源的输送都离不开安全、可靠的石油管线,而腐蚀现象往往伴随着石油开发的整个阶段。而石油管线中产生腐蚀的物质种类也相当多,通常可按照腐蚀环境、具体的产生经过和形成机制区分为以下两大类。环境条件所引起的侵蚀类型大致有化学介质侵蚀、大气腐蚀、海洋侵蚀等,按照侵蚀产生过程和形成机制又可分为电化学侵蚀、物理化学腐蚀等。电化学侵蚀主要是指由于石油管线物质与输送介质相互作用而形成电流所引起的侵蚀,而物理化学腐蚀由于产生物理溶解而产生的侵蚀,以及物理化学腐蚀的产生由于石油管线物质与非电解质彼此之间产生化学反应所造成的侵蚀。油气管线中发生电化学腐蚀的可能性较大,但纯化学侵蚀也不多见。

二、油气管道腐蚀的机理

石油管线多运行于气候严酷的自然环境中,埋设土壤中的管线会遭受土壤中的酸、碱物的侵蚀,而采用机械架设方法的管线则会遭受雨雪和空气中化学物质的侵蚀。而运输的介质中,腐蚀性成分也会对管线内部产生损伤。而电化学腐蚀现象在石油管线中较为多见,存在着阴、太阳极生化反映。也就是金属电解质溶液产生水解的现象,并与石油管线内部进行了碰撞,由于接触面不平衡以及接触部位电解质水溶液的流动速率、种类和含量等各种因素的影响,会在接触面上产生了阴、太阳级的区域。阴、阳极等区域是由于石油管线本身而产生了腐蚀微、观电池,例如,运输的介质溶液内产生的铁碳产物是电池负极,而铁产物则构成了阳极,而如果介质溶液内的氧气含量分配不均时,含量不高的区域则构成了阳极。当管道表面气温不平衡时,内部应力最大的地方即是燃料电池的阳极。假如管道表面膜上具有微孔,则表面膜即成为电池负极,孔内的金属产物即为太阳极等。而由于许多原因的存在也会使石油管线表面产生了腐蚀电池,有的则产生了宏观动力电池,存在量较多的地方即是微观动力电池。

三、油气管道内腐蚀的特点及防护措施

3.1油气管道内腐蚀的特点

石油管道的腐蚀一般包括内腐蚀和外部腐蚀二类,内腐蚀一般指管道内的介质所引起的腐蚀。而石油管道的外腐蚀则根据介质条件分析,有以下三个特征:如高温和(或)次高温条件;水、气体、烃类和固体等共存的多相流动侵蚀介质;而二氧化碳、空气、氢硫基、氯离子和空气等是主要的侵蚀介质。

3.2石油管线内腐蚀的防护

目前,对石油管线内锈蚀的预防技术主要有:采用耐锈蚀的金属及非金属材料、采用内涂膜及衬料、加入缓蚀剂和改善环境介质成份等。选择耐腐蚀的金属及非金属材料:人们对于腐蚀防护领域,最先想到的答案便是管道材质,但由于金属材质具有易于制造和较高的机械稳定性,再加上近年来世界各国已陆续研制出了各种针对不同腐蚀性介质的耐腐蚀金属材质,其使用效率都不错,所以人们在选用油气管路材质时,还是应优先选择较耐腐蚀的金属材质。

近年来,在耐腐蚀的非金属管材料的使用领域也得到了长足的发展。如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、氯化聚氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯丙烯共聚体等,应用在含水体系中的挤压热塑管使用广泛;玻璃纤维强化聚酯树脂和玻璃纤维强化聚砜树脂的玻璃纤维强化热固塑胶管也达到了较好的使用效果;由石棉纤维、石英和普通混凝土构成的水泥石棉管也具有比较脆弱等缺陷,使用较小。以上三类非金属材料管虽具备质轻、抗水侵蚀、易于使用和施工,不要求外力保护等优势,但也具有温度和运行电压的限制小、管子在使用和施工时易于碰坏、对振动和电压变化的抗性不好等缺陷。

近年来,管道采用内涂及衬料处理油气管路的锈蚀问题获得了不错的成效。一般采用的有塑料涂层、塑料衬板、混凝土衬料和耐腐蚀合金衬料等。塑料涂层一般采用热塑性塑料和热固性塑料,涂膜包括覆层涂料和厚层工艺涂料二类,塑料内涂管的连接是十分关键的。塑料衬板管一般有混凝土注浆成型衬料、膨胀衬板、黏接衬料等。混凝土衬料管道内应用的衬里材料为沙子和混凝土,使用离心浇注法,混凝土衬料的好处是价格低、新旧管道均能使用,缺点是混凝土衬料会提高管道的质量,并降低管道的内径,管道无法用焊接方式进行联接,抗压波动不好等。耐腐蚀合金衬板技术一般使用于在普通碳钢和低合金钢上衬耐腐蚀合金衬板,形成双金属复合管,但目前对耐腐蚀合金衬板技术的使用已相当成熟。

四、石油管线外腐蚀存在的特征和采用的保护方法

4.1油气管道外腐蚀特点

采用埋设方式的天然气管线,环境中化学物质或地下水会对天然气管线的壁造成侵蚀,再加上杂散的电流、宏观电池等都会增加管线的外腐蚀性。架设方式的天然气管线会引起气体中的氢气、二氧化碳和水的物质共同影响,容易产生管线的锈蚀情况,管线外表存在锈类物质,如不及时加以解决,锈蚀程度将继续增加,一定要采取相应的防腐措施。

4.2油气管道外腐蚀防护措施

当前,针对石油管线的锈蚀现象,可采用较高抗腐蚀性的物质构成管线外涂层,通过阴极保护和排流防护的方法。应该根据在空气和环境中产生的腐蚀性气体,以及石油管道外表面的潮湿,泥土等造成的腐蚀性气体主要引起阴极供氧等方面的问题,以及需要更深入分析的情况了解环境和土壤腐蚀问题的原理,从而判断出主要的危害原因,以便于寻找出更合适的石油管路材料,这样才能更有效的解决石油管路的腐蚀性问题。

石油管线外墙面的防腐蚀涂料,能够很有效的隔绝外部腐蚀性气体,并发挥着很强的电化学防护和缓蚀功能,可以根据具体的环保情况、工艺要求等方面因素,来决定涂层的材料成分。例如,普通碳钢材料的石油管线在大气环境下面临着很大的侵蚀能力,因此必须在这种材质的管线外墙面上应用金属涂层或油漆加以防腐蚀保护,才能有效的防止侵蚀问题。而低合金钢则具有良好的抗腐蚀性,因此可以直接裸露于大气环境中。而低合金钢、碳钢等铸轧材料,在土壤条件下发生的外腐蚀性并不能产生很大的区别,铅、锌类物质也要比其他的碳钢类物质耐腐蚀性更优越,所以,在土壤腐蚀较严重的情况下,也可通过镀铅、锌类材料来实现对油气管线的外腐蚀性防护。

阴极保护法主要指通过对被腐蚀金属表面施以电流,让被保护材料的电池阴及,使离子转移过程得到有效控制,从而避免或减少了腐蚀事件的产生。主要采用了牺牲阴极或阳极二种方法。由于具有外腐蚀涂层的管线中可能会出现不可维护的部位,所以如果将阴极保护和外防腐涂料等方法组合起来,就能够有效的减少养护成本。

结束语

由于现代科技的迅速发展,加之石油管线的使用条件和锈蚀原因也比较复杂,石油管线对防腐蚀工艺的需求也日益严峻,所以只有认识并熟悉石油管线锈蚀的情况与原理,有针对性的做好保护措施,才能降低石油管线锈蚀的损失,这也是破解石油管线锈蚀难题的关键所在。

参考文献

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