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        試論石油工業(yè)中管道的腐蝕與防腐

        2019-01-13 01:04:03費(fèi)慶賀
        魅力中國(guó) 2019年11期
        關(guān)鍵詞:石油工業(yè)碳鋼硫化氫

        費(fèi)慶賀

        (遼河油田建設(shè)有限公司, 遼寧 盤(pán)錦 124010)

        引言

        在石油的使用與保護(hù)過(guò)程中,由于管道發(fā)生腐蝕破壞所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失不容忽視的,且趨勢(shì)越來(lái)越大。當(dāng)前工業(yè)是全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要內(nèi)容,為人們的生活帶來(lái)了巨大的變化,因此當(dāng)前對(duì)于石油等資源的使用程度不斷擴(kuò)大。在這個(gè)基礎(chǔ)上,加大管道的保護(hù)力度,有利于直接的節(jié)約了資源,避免冶金產(chǎn)品由于腐蝕而報(bào)廢的現(xiàn)象出現(xiàn)。管道防腐蝕問(wèn)題也逐漸得到了。為了能采取有效的防腐措施,應(yīng)當(dāng)根據(jù)出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象的原因進(jìn)行分析,從而重點(diǎn)進(jìn)行解決,保護(hù)資源。

        一、石油工業(yè)中管道腐蝕的成因

        石油資源主要是通過(guò)管道運(yùn)輸進(jìn)行利用的能源,目前我國(guó)石油工業(yè)管道大多還是金屬材料制成,在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生腐蝕現(xiàn)象,一直都是石油資源使用過(guò)程中的難題。腐蝕現(xiàn)象是由于金屬材料表面和環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)作用,從而引起材料的變質(zhì)和破壞現(xiàn)象,造成了金屬質(zhì)量的破損,使鋼材等材料失去原有的性質(zhì),形成某種化合物。

        (一)溶解氧

        水中的溶解氧是造成石油管道發(fā)生腐蝕的最大因素之一,溶解氧濃度對(duì)緩慢流動(dòng)的水中低碳鋼的影響非常大。首先,會(huì)產(chǎn)生吸氧腐蝕反應(yīng)。通常來(lái)說(shuō)管道中的碳鋼中雜質(zhì)為陰極,鐵為陽(yáng)極,油田水為電解液,因此便一定程度的上形成了腐蝕電池。當(dāng)電子從陽(yáng)極流向陰極的過(guò)程中,油田水中溶解氧獲得電子,從而使鐵元素進(jìn)行轉(zhuǎn)化,變成了氫氧化鐵物質(zhì),從而使鋼材被腐蝕,且腐蝕的周期性長(zhǎng),腐蝕反應(yīng)會(huì)長(zhǎng)期持續(xù)下去。其次,會(huì)發(fā)生氧濃差電池腐蝕現(xiàn)象。在水與空氣的界面上發(fā)生的腐蝕可歸因于氧濃差腐蝕,水線界面處可從空氣中充分得到氧,而水的下層由于氧擴(kuò)散速度的影響,在石油管道的使用過(guò)程中,對(duì)于浸沒(méi)在水中的鐵,堿性陰極反應(yīng)使鈣和鎂的化合物沉積于金屬表面,使其一部分與充滿氧的溶液隔開(kāi),成為貧氧區(qū),在遮隔部分的下方就會(huì)發(fā)生一定程度的腐蝕反應(yīng),嚴(yán)重威脅了管道的質(zhì)量。

        (二)二氧化碳

        二氧化碳的成分僅次于氧氣,是最常見(jiàn)的溶解于水而又促成腐蝕的氣體,是管道發(fā)生腐蝕的一大重要因素。二氧化碳的腐蝕大多為析氫腐蝕,通常來(lái)說(shuō),石油運(yùn)輸過(guò)程中,還有一定程度的氫離子,同時(shí)溶液中的pH 值顯酸性,從而加速了碳鋼材料的腐蝕速度。當(dāng)油田水中既有溶解的二氧化碳又有溶解氧的情況下,對(duì)碳鋼的腐蝕比只有其中一種氣體時(shí)的腐蝕性更強(qiáng)。二氧化碳成分常常存在于地下氣源和地層水里,因此當(dāng)這種水或氣引到地面時(shí),非常容易發(fā)生一定程度的腐蝕現(xiàn)象。同時(shí),硫化氫物質(zhì)也具有一定程度的腐蝕性,當(dāng)油田水中既有溶解的硫化氫又有溶解氧成分時(shí),管道的腐蝕現(xiàn)象會(huì)非常嚴(yán)重。硫化氫的另一種破壞作用是使鋼材脆化,且腐蝕速度隨硫化氫濃度的增加而迅速增大,亟需解決。

        (三)溶解鹽類物質(zhì)

        在石油管道中,油田鹽水的腐蝕原因是十分復(fù)雜的。油田中會(huì)含有溶解鹽類的物質(zhì),高濃度的鹽會(huì)大量的減弱氧的溶解度,從而使腐蝕減弱。但當(dāng)溶解鹽與溶解氧或溶解二氧化碳達(dá)到某一最佳濃度比時(shí),反而會(huì)發(fā)生相反的效果,即油田鹽水具有腐蝕性。

        (四)PH值

        由于油田水中溶入二氧化碳、硫化氫等元素嗎,因此pH 值下降時(shí),酸溶液比中性溶液、堿性溶液對(duì)碳鋼更具有腐蝕性。在有溶解氧的情況,pH 值對(duì)碳鋼腐蝕速度的影響更大。管道建設(shè)大多為金屬材質(zhì)的制品,因此如果金屬表面上溫度升高不均勻,那么又會(huì)形成氧的濃差電池,導(dǎo)致了PH值的嚴(yán)重不協(xié)調(diào),仍將導(dǎo)致腐蝕現(xiàn)象的出現(xiàn)。

        二、石油工業(yè)中管道的防腐工作

        應(yīng)當(dāng)根據(jù)管道的腐蝕問(wèn)題,有針對(duì)性的進(jìn)行措施進(jìn)行整治,避免資源的過(guò)度消耗的情況的出現(xiàn)。從采油工程的腐蝕機(jī)理可知,石油工業(yè)中管道發(fā)生腐蝕現(xiàn)象的主要原因是金屬材料本身性質(zhì)、環(huán)境(氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)介質(zhì))問(wèn)題以及它們之間的界面反應(yīng),因而應(yīng)當(dāng)采取科學(xué)的防腐措施,,保證防腐手段的高效性和科學(xué)性。

        (一)做好材料的選擇工作

        在進(jìn)行石油管道的建設(shè)過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)提前作出考察,相關(guān)技術(shù)部門(mén)應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的使用環(huán)境,測(cè)算附近的環(huán)境質(zhì)量,如空氣中的水分含量、金屬含量等,根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理地選材。同時(shí)應(yīng)當(dāng)打破舊思想,不能千篇一律的使用統(tǒng)一的金屬材料,相關(guān)科技部門(mén)應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)和研制新的耐蝕材料,投入到管道建設(shè)的過(guò)程中,從根本上解決金屬管道的腐蝕現(xiàn)象。

        (二)加大對(duì)于腐蝕環(huán)境的處理工作

        石油管道所處的環(huán)境質(zhì)量與腐蝕現(xiàn)象息息相關(guān),因此,除了管道自身的質(zhì)量應(yīng)當(dāng)有所提升之外,有關(guān)部門(mén)應(yīng)當(dāng)對(duì)于對(duì)腐蝕環(huán)境和介質(zhì)采取必要的措施。例如可以采取脫氧、脫二氧化碳、脫硫,控制溫度、濕度等措施,一定程度上強(qiáng)化管道建設(shè)的環(huán)境質(zhì)量,減少金屬管道發(fā)生腐蝕的機(jī)率,使其避免與水分接觸等,使石油管道處在一個(gè)相對(duì)好的環(huán)境中,抑制腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

        (三)采用新型防腐方法

        現(xiàn)代社會(huì)不斷的發(fā)展完善,各項(xiàng)科技技術(shù)不斷的發(fā)達(dá),因此,應(yīng)當(dāng)緊隨時(shí)代的步伐,結(jié)合新的科技手段,相關(guān)部門(mén)應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)探究新型的防腐方法。當(dāng)前,我國(guó)石油工業(yè)主要采用涂層和電化學(xué)保護(hù)方法,以改善界面的性質(zhì),從而達(dá)到緩蝕和防蝕的作用。應(yīng)不斷的根據(jù)新方法中的不足進(jìn)行改進(jìn),學(xué)習(xí)先進(jìn)國(guó)家的技術(shù),取長(zhǎng)補(bǔ)短,進(jìn)行科技完善,加大石油管道的保護(hù)力度。

        石油不僅是我國(guó)重要的能源,也是全世界寶貴的財(cái)富。當(dāng)前,石油管道的腐蝕問(wèn)題逐漸突出,嚴(yán)重的影響了資源的使用效率,甚至一定程度上帶來(lái)了資源惡意消耗的現(xiàn)象。因此,我國(guó)相關(guān)部門(mén)應(yīng)當(dāng)根據(jù)管道腐蝕的原因進(jìn)行重點(diǎn)探究,提出科學(xué)的防腐措施,保證管道的質(zhì)量,結(jié)合新材料與新技術(shù),為管道防腐技術(shù)帶來(lái)新的發(fā)展。

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