腐蚀与保护

腐蚀与保护（共7篇）

腐蚀与保护 篇1

压力容器是化工生产中广泛使用的一种重要的特征设备。而在实际操作过程中, 由于操作条件的不同, 压力容器将会产生诸如全面腐蚀、局部腐蚀等各种各样的金属腐蚀, 严重影响其在实际工作中的安全状态。金属腐蚀会导致压力容器的失效和破坏, 甚至会引发爆炸事故, 造成人员伤亡和财产损失。因此研究压力容器在石油化工生产中的腐蚀和防护显得尤为重要。

1 金属腐蚀的种类及特点

由于金属腐蚀的现象与腐蚀机理是比较复杂的, 因此金属腐蚀的分类方法也是多种多样的, 一般可按金属腐蚀过程的历程、温度和破坏形式分为三大分类体系。但是它们往往是互相联系的。

1.1 根据腐蚀的历程分类

根据腐蚀过程的历程特点, 可将金属腐蚀分为化学腐蚀与电化学腐蚀两类。具体的金属材料是按哪一种机理进行腐蚀, 主要取决于金属所接触的介质种类。

1.1.1 化学腐蚀

化学腐蚀是指金属表面与非电解质介质直接发生纯化学反应而引起的破坏, 其腐蚀的特点是在反应过程中没有电流产生。化学腐蚀又分为:a.气体腐蚀:金属在干燥空气中 (表面没有湿气冷凝) 或高温气体作用下的腐蚀。b.金属在非电解质溶液中的腐蚀金属在不导电的液体中发生的腐蚀。

1.1.2 电化学腐蚀

电化学腐蚀是指金属表面与电解质溶液发生电化学反应而引起的破坏, 其腐蚀的特点是在反应过程中有电流产生。电化学腐蚀服从电化学动力学的基本规律。

电化学腐蚀是最普通、最常见的腐蚀形式。例如金属在各种电解质溶液中的腐蚀, 以及化工、冶金生产中金属结构在绝大多数介质中的腐蚀均属于电化学腐蚀。

1.2 根据腐蚀的温度分类

金属在相同的环境介质条件下, 由于环境温度不同, 其腐蚀反应类型和腐蚀速度也大不相同, 通常高温环境能加速腐蚀的过程。根据腐蚀环境温度, 可把金属腐蚀分为两大类, 常温腐蚀与高温腐蚀。

1.2.1 常温腐蚀

常温腐蚀是指在常温条件下, 金属与环境介质发生化学或电化学反应引起的破坏。常温腐蚀到处可见, 金属在干燥的大气中腐蚀是一种化学反应, 金属在潮湿大气或常温下的酸、碱、盐等化工产品中的腐蚀, 则是一种电化学反应的破坏 (也可称为湿腐蚀) 。

1.2.2 高温腐蚀

高温腐蚀是指在高温条件下, 金属与环境介质发生化学或电化学反应引起的破坏。通常, 在腐蚀过程中把温度超过100℃的腐蚀规定为高温腐蚀范畴。如金属在高温下混合气体中的腐蚀 (也可称为干腐蚀) , 液态金属腐蚀, 熔盐腐蚀等都属于高温腐蚀。

1.3 根据腐蚀的破坏形式分类

金属腐蚀通常是从金属表面开始的, 然后逐渐往金属内部发展使金属的外形或内部结构遭到破坏。因此, 根据金属腐蚀破坏形态的基本特征, 可将金属腐蚀分为全面腐蚀、局部腐蚀和应力与环境介质共同作用下的腐蚀。

全面腐蚀是指腐蚀作用遍布整个金属表面上和连成一片的腐蚀破坏。根据金属表面各部分金属腐蚀速度是否相同, 全面腐蚀又可分为均匀腐蚀和不均匀腐蚀。局部腐蚀是指腐蚀作用仅局限在金属表面的某一区域, 而表面的其他部分几乎未被破坏。

从腐蚀形态的性质上看, 局部腐蚀比全面腐蚀有更大的危害性, 而且更难以预测。这是由于无法或难以估计其腐蚀速度, 常常引起设备、机器、工具等意外或过早的损坏, 甚至造成灾难性的事故。

2 预防腐蚀的一般方法及特点

根据压力容器不同的用途和所处的介质、温度和压力情况, 在压力容器的制作过程中, 选择不同的材料组成耐蚀合金, 或在金属中添加合金元素, 提高其耐蚀性, 可以防止或减缓金属的腐蚀。

2.1 涂层保护

从腐蚀角度保护金属材料最简单易行的方法是将材料与腐蚀环境隔离。例如有机涂料、无机物的搪瓷等涂覆金属表面以使材料与腐蚀环境隔绝。大致有三种主要的阻挡层或复合阻挡层:惰性的或基本上是惰性的, 缓蚀的, 以及牺牲性的。目前常用的涂层有氧化物涂层、铬酸盐涂层、无机涂层、有机涂层、金属镀层、复合涂层等。涂层防腐的优点是工艺简单, 适应性广, 费用低, 资源丰富, 操作方便, 金属消耗少, 适用于各种结构, 缺点是维护周期短, 维护劳动量大。

2.2 电化学保护

电化学保护防腐的优点是保护期适中, 设备少而保护面积大, 且效果很好, 缺点是水线部位效果差, 耗用一定电能 (金属) , 适于水下保护。

2.2.1 金属镀层

用电镀法在金属的表面涂一层别的金属或合金作为保护层。电镀时借助于电解作用, 在金属制件表面上沉积一薄层其他金属的方法。包括镀前处理 (除油、去锈) 、镀上金属层和镀后处理 (钝化、去氢) 等过程。电解时, 将金属制件作为阴极, 所镀金属作为阳极, 浸入含有镀层成分的电解液中, 并通入直流电, 经过一段时间即得沉积镀层。

电镀防腐的优点是保护周期长, 维护工作量小, 适用于面积不大及环境恶劣、维护困难的结构, 缺点是工艺复杂, 投资较大, 要有专用设备。

2.2.2 阳极保护

它是指用阳极极化的方法使金属钝化, 并用微弱电流维持钝化状态, 从而保护金属。具体实施时, 可把准备保护的金属器件作阳极, 以石墨为阴极, 通入大小一定的电流密度, 并使阳极电位维持在钝化区间, 这样金属器件就得到了保护。化学工业主要利用金属或各种合金制作反应器和油罐, 因此, 阳极保护法在化工生产中的应用十分广泛。

2.2.3 阴极保护

它是使金属体阴极极化以保护其在电解质中免遭腐蚀的方法。若阴极电势足够负, 金属就可以不氧化 (溶解) , 即达到完全的保护。阴极极化可用两种办法实现:a.外加电流法:在电解质中加入辅助电极, 连接外电源正极, 而将需要保护的金属基体连接外电源负极, 然后调节所施加的电流, 使金属达到保护所需的阴极电势。更多的是用大功率恒电势仪控制被保护金属的电势。b.牺牲阳极法:在金属基体上附加更活泼的金属, 在电解质中构成短路的原电池, 金属基体成为阴极, 而活泼金属则成为阳极, 并不断被氧化或溶解掉。

2.2.4 缓蚀剂保护

加入到一定介质中能明显抑制金属腐蚀的少量物质称为缓蚀剂。缓蚀剂的防蚀机理可分为促进钝化、形成沉淀膜、形成吸附膜等。钝化促进型的缓蚀剂有铬酸盐、亚硝酸盐, 由于它们有强的氧化能力, 促进钢铁材料钝化。形成沉淀膜的典型缓蚀剂有聚磷酸盐、聚硅酸盐、有机磷酸盐等, 它们与腐蚀生成物或环境中存在的Ca2+、Mg2+等离子形成沉淀膜, 从而抑制腐蚀。形成吸附膜的缓蚀剂多数是有机物, 物理吸附或化学吸附在金属表面形成单分子层或多分子层吸附膜, 将金属表面与腐蚀环境隔开。

缓蚀剂防腐的优点是可以有效的降低甚至消除腐蚀, 防止脆裂脆断事故的发生, 避免产品污染, 防止传热损失, 缺点是技术要求高且不成熟, 缺乏规范性和可比性。

2.3 管理维护

除了采用相关措施预防压力容器的腐蚀之外, 最根本的还应该注重压力容器的维护。化工企业要严格执行有关压力容器使用法规, 根据压力容器检修的有关规定, 做好定期检查、取样, 掌握压力容器在运行中缺陷的发展和腐蚀情况, 对发现的问题及时采取补救措施, 防止设备继续腐蚀, 延长使用寿命, 确保压力容器的安全运行与维护。

结束语

化工压力容器腐蚀破坏对化工安全生产威胁极大, 不容忽视。只要我们弄清压力容器腐蚀破坏的规律和影响因素, 对腐蚀形态进行分析和研究, 采取有效的防范措施, 就可以减缓或抑制腐蚀破坏, 确保化工安全生产。

天然气输送管道的腐蚀与保护研究 篇2

1 天然气运输管道的腐蚀机理

腐蚀主要指的是金属材料与周围一些其他介质接触后发生了化学反应, 使得此金属材料变质或者被破坏。金属材料的腐蚀主要有三种:第一种为化学腐蚀, 通常指的是金属材料在与空气、土壤、水源等接触后发生化学反应。腐蚀过程中没有电能出现, 金属的表面开始不断减少流失, 但是通常比较均匀, 金属的管壁开始变得越来越薄。第二种为电化学腐蚀, 这一种腐蚀与电流流动存在密切关系。电化学腐蚀主要由三个部分组成:一是阴极, 二是阳极, 三是电解质溶液。在金属腐蚀的过程中, 在电解质溶液中, 金属失去电子变成离子, 然后全部溶解, 最后形成了阳极;而电极电位比较高的一些成分得到电子, 变成阴极。电化学腐蚀是一项危害性极大的腐蚀类型, 出现的频率也很高, 通常会比化学腐蚀发生的情况更多。第三种为生物化学腐蚀, 这种腐蚀主要是由一些细菌造成的, 细菌的排泄物对金属表面造成破坏。

2 影响天然气运输管道腐蚀的因素

(1) 外界因素天然气运输管道受到腐蚀与外界环境有着密切关系。比如空气、土壤、水源等等。首先来看空气, 天然气运输管道与外界空气发生化学反应后会被氧化, 管道受到腐蚀后开始逐渐变薄, 使得管道使用年限缩短。其次是土壤, 管道与一些酸碱性较强的土壤接触后也会发生化学反应从而受到腐蚀, 对管道结构产生不利影响。最后是水源, 天然气管道经常会穿山越岭, 经过河流、小溪等, 管道与酸性较强的水源接触后, 也容易导致腐蚀。

(2) 内在因素天然气运输管道在设计方面或者施工方面如果做得不到位, 也容易导致腐蚀。例如某些管道工程由于资金不足, 在设计、安装时就有可能“偷工减料”, 造成腐蚀现象的出现。

(3) 生产运行产生的因素天然气管道的生产运行中存在的问题也容易导致管道被腐蚀。因此, 要严密监测管道的日常运输工作, 加强防腐工作的力度, 通过各种监测数据对管道腐蚀状况有清晰的了解, 这样才能“对症下药”。

(4) 外界产生的因素我国经济建设如火如荼, 许多铁路、建筑等工程大力发展起来, 但是这些工程的建设极容易对天然气管道产生不利影响, 例如破坏管道、散落的电流影响管道强制电流等, 导致管道腐蚀。

3 天然气运输管道的防腐对策

天然气管道经常受到各种腐蚀因素的影响, 具有相当大的危险性, 为了进一步减小管道腐蚀危害, 我们必须加强对管道的防腐工作, 主要防腐措施可以从以下三方面入手。

(1) 隔绝阻断防护天然气管道容易被腐蚀的原因之一就是与容易产生化学反应的成分接触。因此, 我们可以将管道与容易产生化学反应的固体、气体、液体等进行隔绝, 这样可以有效减少腐蚀作用的发生。通常, 采用隔绝层是比较普遍的做法。从管道内部来说, 通常会在管道内壁涂抹一层隔绝材质, 最开始采用的是橡胶, 目前使用较多的是四氟或者高分子树脂, 这些材料可以使管道与其他成分隔离开, 避免发生化学反应。从管道外部来说, 可以涂抹油漆或者其他一些防腐材质, 使管道与外界环境中的空气、水源、土壤等隔离开。

(2) 电化学防护天然气管道自身材质具有一定的特殊性, 电化学防护就是针对它的特性而开展的保护措施。金属材质管道中, 被腐蚀的成分通常为阴极, 而阳极并不会受到影响。所以, 我们可以通过管道外部加大电流的方法使其减少腐蚀性。

(3) 金属材质防护加强天然气运输管道的防腐蚀性从根本上来说首先要提升管道本身的材质。一般来说, 天然气的管道铺设环境都非常复杂, 一般材料的强度、硬度都是难以达到标准的, 因此, 大部分的管道采用都是强硬的钢材质。随着科技水平的提升, 防腐技术也在不断提升, 我们可以在钢材质中添加另外一些成分, 例如镍合金等, 可以提升管道的防腐性, 并且延长管道使用寿命。

(4) 加强管道日常管理巡护管道单位要加强管道日常管理、巡护工作和监管力度, 及时对管道运输中出现的异常情况进行排查。并且与相关建设部门加强交流和沟通, 防止在交叉作业中对管道造成破坏。

4 结语

总而言之, 天然气是我国一项非常重要的能源, 天然气管道运输的安全性对人们的生活和生命安全有着重要影响, 应该受到高度重视。因此, 我们要不断加强管道的防腐保护措施, 保证管道运输的安全性。

参考文献

浅谈天然气输送管道的腐蚀与保护 篇3

关键词：天然气,输送管道,腐蚀与保护

天然气在我国是一项比较丰富的能源, 但是与其他能源相比其发展的工业基础较为薄弱, 与世界其他国家相比差距很大, 这和其丰富的资源储备量是极其不协调的。由此可以看出, 天然气具有很乐观的利用前景。在新的世纪里天然气的产量和消费量将会迅速的提高, 占所有能源的比例也将提升。天然气作为一种新的能源, 在促进我国环境保护和经济发展方面具有重要的作用。天然气输送主要采取管道形式, 其输配的管线材质通常是钢管, 一般将其埋于地面, 对输送管道采取一定的防腐措施可以大大的提高其使用寿命。

1 腐蚀的机理及类型

金属在自然界中与氧气结合发生化学变化, 进而会导致其损坏。天然气的输送管道按照腐蚀的部位, 可以划为内壁腐蚀与外壁腐蚀。其中内壁腐蚀与电化学腐蚀的原理类似, 因为天然气中自带的水分在管道上面形成的亲水层, 为其形成电化学腐蚀提供了条件, 此外, 天然气中的一些化学物质, 与金属管道自身发生化学反应, 形成腐蚀。而外壁腐蚀不仅在埋地管道上, 架空的钢管也会出现外壁腐蚀, 架空的管道上面常常涂以保护类的东西进行防护, 而埋地的管道腐蚀是全面性的, 管道厚度的腐蚀比较均匀。电化学腐蚀在埋地管道外壁的腐蚀较为普遍, 此外还有一些其他原因导致的腐蚀。

2 管道的防腐方法

防腐层和阴极保护是天然气输送管道采取防腐的两种常用的方法, 管道的防腐层是防腐的第一道屏障, 他对管道的使用寿命和防腐的性能具有关键的作用。防腐层的作用原理是在管道的内外抹上一层东西, 将能够与管道结合发生化学反应的介质隔离开来, 与阴极保护相比, 防腐层保护使用的较为广泛。在进行对管道涂防腐层之前要对管道进行脱脂和除锈, 除锈后才能在其上涂上防腐的物质。

2.1 阴极保护

金属表面, 无论是裸露在外面还是埋于地面, 单单的采取阴极保护或者是涂层保护都是不能达到目的的, 必须将两者结合起来才能实现防腐的理想状态, 因此, 当今世界上公认的防腐措施就是涂层与阴极保护相结合。阴极保护的原理为向管道通以够量直流电流, 让管道表面阴极极化, 减小形成原电池的两级之间的电位差, 这样就会减小腐蚀的电流, 以达到防治管道腐蚀的目的。阴极保护是在电化学腐蚀的基础上, 做与之相反的原理来抵消电化学形成的条件。

2.2 阴极保护方式

阴极保护有两种方式:即外加电流阴极法与牺牲阳极法。外加电流法是将电流的负极与被保护的管道相连, 将电流的正极与管道的辅助阳极相连。这样就可以将电流引入地下, 被保护的钢管表面只产生还原反应, 而不会发生离子氧化的化学反应从而达到保护的作用。

该方法的优点是直流电流是可以持续的补充, 对管道的保护较为长久, 电流和电压在外界也比较控制, 在不同类型的钢管上都可以使用。缺点是需要具有外部电源, 并且要对外部电源进行经常性的维护, 且对管道附近的金属具有一定的干扰性。对于长距离的管道, 目前强制电流法是比较普遍使用的。

牺牲阳极法是在被保护的管道上链接一种能够使其形成新的原电池的金属或者合金。将连接的金属或者合金作为牺牲品, 进而使被保护的钢管成为阴极被保护。具体的原理是将被保护的金属与提供直流电流的金属相连, 将被保护的金属极化进而降低腐蚀的速度。当然并不是所有的通直流电的金属即牺牲阳极都是符合要求的, 牺牲阳极还必须具备一定的条件:电位将其要具有足够的负电位, 以保证其在长期放电过程中不被极化;腐蚀产物形成的腐蚀产物要不能够粘在其表面, 要容易脱落且不会形成高电阻类的物质;电容量方面, 一定单位内的电容量要足够大, 输出的电流要是均匀的;电流效率上, 金属的自腐性要小, 电流效率高, 其实际的电流要和理论上的电流相差较小;机械性能方面, 该金属的机械性能要好, 且价格便宜, 来源广泛。

以上阴极保护的两种方式都是通过提供一种能够形成阴极保护的电流, 向被保护的金属体输送与腐蚀电流相反的电流, 使他们相互抵消来达到保护的目的。两种保护方式的差别在于产生保护电流的方式不同。

2.3 改善腐蚀环境

对于腐蚀较为严重的地段, 对管道周围的环境要进行改进。如将管道周围的土壤进行脱水, 净化或进行换土, 将土壤的腐蚀性能降低, 以达到对管道的保护。与其他方法相比, 该方法的使用范围就较小, 只能在特定的区域进行, 对于分布较为面积很大的城市天然气管道无法采用此方法。

2.4 缓蚀剂防护

使用该方法的优点是投资较少且使用方便, 其在天然气管道防腐上具有广泛的前景。缓蚀机理是通过缓蚀物质里的缓蚀分子在被保护的金属表面上形成一层吸附性的物质, 这样就会改变被保护的金属的物理状态, 其发生电化学反应的条件就会被取消, 金属表面的能量趋于平衡, 减慢腐蚀的速度。此外, 吸附在被保护金属表面的物质也形成了一种疏水性的保护膜, 此膜对金属表面的电子的运动具有阻碍作用, 没有电子的移动就无法形成电流, 故而避免了电化学反应的形成。

通过防腐的几种分析可以看出, 阴极保护对绝缘的要求不是那么严格, 在权衡经济因素的情况下对绝缘进行相应的改造是一个不错的选择, 在没有绝缘且已经出现腐蚀的管道上, 使用阴极保护的难度就会较大, 但是在实施的过程中进行简单的实验, 寻找最有效的解决方案也是值得借鉴的。阴极保护在目前虽然使用的技术已经成熟, 但是在复杂多变的环境中, 应该通过不断的实践或测试, 避免出现盲目的实施造成不必要的浪费。

3 小结

天然气在我国的发展将会对天然气输送管道提出更高的要求, 在今后的时间里, 对天然气管道的建设将成为一项重大的工程。如何对管道进行防腐蚀性的保护, 延长其使用的寿命将一直是我们要密切关注的问题。为了适应我国天然气管道的建设, 防腐层和内涂层是必须纳入研究的范围之内的, 而高性能, 复合化的防腐材料防腐的效果稳定, 且防腐的效果较好, 这也是我们一直努力寻找的方向。

参考文献

[1]奚占东.浅谈天然气管道防腐技术[J].化工装备技术, 2008 (06) [1]奚占东.浅谈天然气管道防腐技术[J].化工装备技术, 2008 (06)

[2]杨赫, 刘彦礼.近年我国油气管道防腐技术的应用[J].化学工程师, 2008 (02) [2]杨赫, 刘彦礼.近年我国油气管道防腐技术的应用[J].化学工程师, 2008 (02)

钢结构腐蚀及防腐保护策略探究 篇4

1 钢结构出现腐蚀的原因

1.1 化学腐蚀

钢结构通常在处于具有较大的湿度和侵蚀性介质的环境当中,很容易与空气中所包含的水分子和氧发生一定的化学反应,而出现锈蚀的现象。钢结构在出现水化氧化亚铁锈时,由于其铁锈本身包含有大量的水分,会对钢结构产生腐蚀的作用。导致钢结构表面即使没有再和空气接触,也会继续发展锈蚀现象。

1.2 电化学腐蚀

在不同的潮湿空气中,钢结构本身所含有的不同成分以及这些成分的电极电位会对水份进行吸附,或者是在钢结构本身表面所吸附水份,使得钢结构在不同性质的分子之间形成无数个微型电池。而氧化了钢结构阳极区时,进入钢结构水膜,使得钢结构受到进一步氧化作用,使钢结构出现红棕色的铁锈。

1.3 钢结构出现腐蚀的类型

钢结构通常出现均匀腐蚀和局部腐蚀的现象。钢结构在出现均匀腐蚀现象时,主要使得钢结构整个金属表面上均匀的发生了腐蚀现象,同时也逐渐对钢结构表面进行腐蚀,使得钢结构各项性能不断的降低。局部腐蚀主要是在钢结构某个或者是多个部分出现腐蚀的现象。局部腐蚀主要包括:应力腐蚀、腐蚀疲劳、电偶腐蚀、缝隙腐蚀等现象。

2 钢结构防腐保护措施

2.1 尽量选择简单合理的钢结构形状和形式

采用圆柱形的钢结构形式便于对防腐的处理和检修,圆柱形钢结构形式具备着简单的结构、较小的表面积,易于钢结构防腐处理。在钢结构防腐处理时,要对钢结构主体部分的完整性进行简单的处理。钢结构分段结构的连接部位没有较高的耐蚀性,处于防腐性最薄弱的部位。因此,应该尽量选择整体性的钢结构。当钢结构无法进行简化时,应该将腐蚀部位与其他部位进行有效的分离,同时也要保证钢结构便于拆除,利于对钢结构进行维修和防腐。

2.2 钢结构在最大程度上避免出现缝隙和死角的现象

钢结构的缝隙和死角会经常出现腐蚀的现象,尤其是在钢结构的连接和支撑的地方,很容易使钢结构出现缝隙和死角的现象。因此,在设计钢结构中,制定钢结构时,要将其焊死。或者是使用堵缝剂将钢结构的缝隙和死角进行填堵,以此降低钢结构缝隙出现腐蚀的现象,

2.3 减少钢结构出现磨损腐蚀的现象

钢结构在处于流动系统的过程,要尽量避免由于湍流、涡旋和流体等对钢结构进行冲击,以此减少钢结构出现磨损腐蚀的现象。首先要设计合理适当的流速,确保流体的方向和截面积不会出现突然变动的现象。当钢结构管道在受到液体中夹杂气泡冲击时,会增加钢结构磨损腐蚀的强度。因此,要将钢结构的分离和排除进行考虑。若是钢结构无法避免湍流和冲击时,可以相应的增加钢结构承受湍流的部位厚度。

2.4 选择合理的防腐材料

在选择防腐材料时,首先要对钢结构受到腐蚀的浓度、性质以及作用条件进行详细的分析,同时也要将材料的防腐蚀性能和物理力学性能、重要性能以及材料供应次数进行有效的结合,然后确定防腐蚀材料。其次,防腐蚀材料在受到多种介质混合作用时,对防腐材料性能产生一定的影响。因此,必须要对防腐材料进行有效的试验以此来确定防腐材料。在对钢结构进行防腐材料涂抹时,主要是在钢结构的表面、底部和中间进行防腐材料涂抹,要将涂层配置进行良好的结合。

2.5 镀层保护

为了提高钢结构的抗腐性能,可以采用金属镀层如电镀或热镀锌等方法,以此施加在钢结构表面。在处理钢结构表面时,可以使用热镀锌、加喷铝对钢结构表面进行复合涂层。在钢结构表面使用热镀锌或加喷铝进行处理时,即使钢结构处于露天情况下,也可以延长钢结构的防腐时间。在钢结构表面喷涂油漆或者防腐涂料时,为了保证钢结构不会受到有害物质的侵蚀,通常都是在室内对钢结构进行防腐工作。

2.6 在钢结构防腐保护措施中,可以有效的利用有机涂料配套体系

在钢结构防腐保护措施时,对于处在特殊环境的钢结构材料时,比如处在沿海地区的钢结构,通常在受到海洋空气影响下,钢结构的金属部位通常都会出现腐蚀的现象。钢结构金属部位在受到腐蚀时通常会受到温度、湿度、含盐度等因素的影响,使得钢结构受到非常严重的腐蚀现象。因此可以采用有机涂料配套体系的方案,可以对钢结构腐蚀进行有效的防止和控制,以此提高钢结构防腐性能。

3 结语

在钢结构腐蚀和防腐处理时,首先要对钢结构出现腐蚀的原因进行有效的分析,钢结构在出现化学、电化学以及局部和均匀腐蚀时,要根据它们的特点进行分析,从而选择有效的处理方式。在钢结构防腐保护处理措施中,要尽量选择简单合理的钢结构形状和形式、在最大程度上避免钢结构出现缝隙和死角的现象;同时要减少钢结构出现磨损腐蚀的现象以及选择合理的防腐材料;最后就是要对钢结构进行镀层保护和利用有机涂料配套体系,以此加强钢结构防腐保护。

参考文献

[1]陈飞祥.钢结构腐蚀及防腐蚀保护初探[J].科技向导,2011,38(29):56-58.

[2]鲁开英.钢结构腐蚀及其防腐保护[J].河南建材,2008,35(6):13-15.

腐蚀与保护 篇5

接地技术已有二百多年的历史, 它最早是1 8世纪富兰克林为避雷针防雷而提出来的。目前, 接地已成为保障电力系统, 电子设备和建筑设施等安全可靠运行和人身安全的重要技术措施之一。在雷电防护措施中, 接地更是相当重要的一环, 接闪器, 引下线, 避雷器只有通过良好的接地装置才能将强大的雷电流迅速泄放入地, 在防静电、抑制雷电电磁脉冲干扰方面, 也必须进行良好的接地处理。

在我国现阶段, 用于接地的材质还主要为碳钢材料。接地装置埋设在地下, 既看不见又无监视装置, 当接地装置投入运行后, 腐蚀问题就会暴露出来。发生腐蚀后, 接地碳钢材料变脆、起层、松散甚至断裂, 接地体截面减小, 表层的腐蚀产物造成接地性能不良, 雷电冲击电流流经地网时, 可能因电动力作用使地网或引下线断裂;腐蚀之后接地电阻明显增大, 雷电流经引下线由接地装置入地时, 入地点的地电位, 跨步电压都会显著增大, 危及人身安全;由于防雷的接地装置大多与设备、电源接地共用, 接地装置上过大的压降, 以过电压的形式侵入电源系统, 对设备造成反击, 引起事故。

2 接地装置的电化学腐蚀机理

土壤由含有多种无机物和有机物的土粒、水、空气所组成的不均匀多相体系。在土粒间存在大量细微孔隙, 孔隙中充满空气和水, 盐类溶解在水中成为电解质。埋在土壤中的接地体, 其表面的不同部位因接触介质的理化性质不同 (如温度、盐浓度、氧浓度、水含量等) 而形成了不同的电极电位。接地金属构件上不同部位的电位差是引起接地装置腐蚀的根本原因。它通过土壤介质构成回路, 形成腐蚀电池。电位较负的部位成为阳极, 进行金属溶解反应, 放出电子;电位较正的部位成为阴极区, 进行阴极反应。

阳极Fe→Fe2++2e

阴极2H++2e→H2↑ (强酸性土壤中)

O2+2H2O+4e→4OH- (中性或碱性土壤中)

铁离子进一步与OH-结合生成Fe (OH) 2

在阳极区有氧气存在时, 还将进行反应:

4Fe (OH) 2+O2+2H2O→4Fe (OH) 3

Fe (OH) 3不稳定, 它将转变为更为稳定的产物:

Fe (OH) 3→FeOOH+H2O

Fe (OH) 3→Fe2O3 3H2O→Fe2O3+3H2O

在含有硫酸盐还原细菌的土壤中, 阴极过程还包括硫酸根的还原:

SO42-+6H20+8 e→H2S+10OH-

当土壤中存在H C O3-、C O32-、S 2-阴离子时, 与阳极附近金属离子反应生成不溶性腐蚀产物, 如Fe CO3、Fe S等。

因此, 普通碳钢接地装置在土壤中的腐蚀产物主要为铁的氧化物、氢氧化物及铁离子与土壤中阴离子作用生成的不溶性物质。

3 腐蚀的防护

常用防腐方法包含以下几种:

(1) 合理设计。

在接地装置设计中, 应该测量土壤对铜、钢和渡锌钢的腐蚀速度, 并按预期的接地体使用年限, 考虑一定的富裕量按腐蚀要求应选择的导体材料。然后与按热、动稳定要求所选择的导体截面积相比较, 取大值作为设计。布置地网时, 尽量避免将电极电位差较大的金属导体相连接或靠近, 减小腐蚀速度。

(2) 采用铜及其它耐腐蚀的有色金属做接地材料。

但是铜价格昂贵, 刚性不够, 施工困难, 并与地网连接或相邻的设备外壳构架基础、电缆皮、水油气管道等之间形成原电池, 加速腐蚀。

(3) 用覆盖层保护。

覆盖层的作用在于使导体与外界隔离开来, 以阻碍金属表面的微电池作用。覆盖层可以分为两类:一是金属覆盖层, 用耐腐蚀性强的金属或合金将容易腐蚀的金属表面完全覆盖起来, 如铜包钢材料、镀锌钢等。二是非金属覆盖层, 其主要作用是将导体与电解质溶液隔离开来, 用油漆, 沥青和塑料等。这种方法主要用于接地引下线的防腐。

(4) 牺牲阳极的阴极保护法。

阴极保护法是电化学保护法的一种, 电化学保护法还包括阳极保护法。阴极保护法主要有两种, 一种是消耗阳极法, 即牺牲阳极以保护阴极, 也称为无源法;另一种是馈电法或称有源法。

图1是无源法的原理图。将一个比被保护物有更大负电性的辅助电极 (镁) 埋在土壤中, 并与铜锌导体连接, 就会产生所需电流。这样辅助电极被腐蚀, 保护了锌和铜。

图2是有源法原理图。将电源负极接在被保护的锌和铜导体上, 正极接在一辅助电极上 (可用钢或石墨做成) , 这样电流从正极流向铜锌导体, 辅助电极被腐蚀。

4 牺牲阳极的阴极保护法在接地装置防腐蚀中的应用

牺牲阳极的阴极保护法在海洋石油钻井平台、油气管线的腐蚀防护中广泛应用, 实践证明它能有效地防止金属腐蚀它具有保护效果好、保护周期长、施工方便等突出优点。接地体的腐蚀是由于钢材本身的电化学不均匀性和外界环境的不均匀性, 在其表面形成了腐蚀原电池。因此可以采用改变金属的表面电极电位而改变金属的腐蚀状况。牺牲阳极的阴极保护法靠电位较负的金属 (例如锌和镁合金) 的溶解提供保护电流, 使被保护金属表面阴极极化, 防止表面发生腐蚀。

目前用于牺牲阳极保护的阳极材料主要有锌、铝、镁以及以它们为基体的合金。由于锌合金阳极只适用于土壤电阻率低于15~20Ω·m的地区, 铝合金阳极性能又不够稳定, 在地下钢质物体的防腐保护方面大多用镁合金阳极。

如表1所示。

(1) 防蚀电流的计算

当已知接地网的防蚀表面积S (m2) , 根据下式计算得防蚀电流:

I=S·δ (m A) δ=5~50 (m A/m2)

按下式计算所需的牺牲阳极发生的电流I

式中:Ea保护阳极的开路电位V

Ep设计保护电位V

E0被保护物的自然电位V

S被保护物的表面积m 2

ρ1被保护物体L间距内的外敷绝缘层的电阻率Ω·m 2

R阳极组的接地电阻Ω

如表2所示。

(2) 镁阳极输出电流的计算

a.被保护的接地网绝缘差时, I=1500K1K2/ρ

b.被保护的接地网绝缘完好时, I=1200K1K2/ρ

式中:I—单只镁合金阳极输出电流, m A

K1—保护地网地电位调整系数, 见表

K2—镁合金阳极重量系数, 见表

ρ—土壤电阻率, Ω·m

如表3, 4所示。

由此得出并联阳极组输出电流I A, 即

IA=I K3N

式中:N—阳极组内阳极的根数

K3—多根阳极的敷设系数, 见表

如表5所示。

(3) 阳极寿命T的计算

T=1000GAηK4/ (8760I)

式中:G—阳极重量, k g

A—理论电流产量, A·h/k g

η—阳极电流效率, %

K—利用系数, 一般采用0.8

I—阳极输出电流, A

对于镁合金阳极, A=2 2 0 5 A·h/k g, η=6 0%, K4=0.8, 则上式可简化为

T=121G/I

按以上计算公式分析, 设计牺牲阳极法阴极保护时, 应考虑以下几点:

(a) 牺牲阳极应设在土壤潮湿, 地势低洼, 且透气性差的地区, 土壤电阻率以50~60Ω·m为宜, 不超过80Ω·m。

(b) 为了减少屏蔽作用, 阳极间距离以3 m为宜, 阳极与被保护地网的间距也以3m为宜。阳极组适于小集中、大分散布置。每组根数以6根为宜, 可水平或垂直敷设.阳极组的间距一般为1~2m。

5 结语

接地装置腐蚀的本质是电化学腐蚀, 采用保护层、加入缓蚀剂都不能做到长期保护, 采用铜合金又因资源缺乏成本过高难以推广。利用镁合金采取牺牲阳极的阴极保护法不仅适合新建接地装置的防护, 而且技术经济性好, 可望实现接地装置长久有效的目标。

摘要：防雷接地装置的腐蚀是普遍存在的现象。由于土壤的复合多相体系的特点, 无论是人工接地装置还是基础接地体, 若不采取完善的防腐蚀措施, 腐蚀将会导致接地性能的下降, 造成雷击灾害事故。本文剖析了接地装置的腐蚀机理, 指出, 接地装置的腐蚀的本质是电化学腐蚀并重点介绍了牺牲阳极的阴极保护法的应用。

关键词：接地装置,腐蚀,防护,阴极保护法

参考文献

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[4]胡学文, 许崇武.接地网腐蚀与防护的研究.武汉:武汉大学, 2002.2.

腐蚀与保护 篇6

埋地长输油气输送管线通常采用涂层 + 阴极保护的联合防腐蚀措施,其在使用过程中涂层因老化、机械损伤和地质运动等不可避免地存在剥离现象,有可能形成局部电化学环境,使管道在运行压力下产生外应力腐蚀开裂( SCC)[1,2]。管线钢的SCC机制主要包括阳极溶解( AD) 和氢脆( HE)[3~5],不同电位下将以各自的主导机制为特征,导致裂纹萌生扩展。

外加电位是造成钢材表面腐蚀环境p H值差异的重要原因[6~8]。局部的电化学腐蚀在管道表面形成腐蚀坑,在服役载荷下产生应力集中[9,10]。随着外加电位向负方向移动,管线钢在模拟土壤中的开裂机制会由单纯的AD机制逐步转化为AD和HE机制共同控制,在较高的电位下沿晶应力腐蚀开裂( IGSCC) 较为敏感,而在较低的电位下裂纹以穿晶应力腐蚀开裂 ( TGSCC) 的形式扩展[11~13]。目前,对于管线钢在不同阴极保护电位下的SCC行为的研究还不够全面,在近中性模拟土壤溶液中不同外加电位对X80管线钢SCC过程的影响尚不明确; 且大部分的试验都是使用饱和甘汞电极( SCE) 作参比电极,虽然不同参比电极的电位可以通过氢标电极电位相互转化,但由于电化学反应过程中溶液瞬时浓度和p H值的不稳定,这些因素都可能会使误差在电位换算转化过程中放大,进而影响试验结果的准确性,况且这与实际阴极保护现场中常用的饱和硫酸铜电极并不一致。因此,本工作以X80管线钢为研究对象,直接使用饱和硫酸铜电极作参比电极; 分析了不同电位下X80管线钢在近中性溶液环境中的SCC行为和机制; 对其性能进行了定量的分析和对比,以期对X80管线钢阴极保护现场应用提供一定的参考。

1试验

1.1试材前处理

试材为X80钢级螺旋焊管,化学成分 ( 质量分数,% ) : 0. 050C,1. 780Mn,0. 220Si,0. 007P,0. 003S, 0. 260Mo,0. 256Ni,0. 027Cr,0. 055Nb,0. 015Ti,0. 044 Al,0. 007N,余量为Fe; 屈服强度 σs= 560 MPa,抗拉强度 σb= 650 MPa。

沿焊管的轴向取样,加工成 5 mm、标距长度为50 mm的拉伸试样; 同时加工成电化学测试工作电极,尺寸为10 mm × 10 mm × 3 mm,暴露面积为1 cm2,背部电焊引出铜线,其余非工作面用环氧树脂密封与腐蚀介质绝缘。试验前所有试样表面使用100 ~ 1 000号水砂纸逐级打磨,用无水乙醇除油,蒸馏水清洗吹干后放入干燥皿待用。

1.2腐蚀条件

腐蚀溶液均为NS4近中性土壤模拟溶液,采用蒸馏水和分析纯试剂配制而成,组成为122 mg /L KCl, 483 mg / L Na HCO3,181 mg /L Ca Cl2·2H2O,131 mg / L Mg SO4·7H2O,p H值为6. 9 ~ 7. 1。试验前通入纯度为99. 5% 的N2除氧2 h,将X80钢浸入其中,试验中持续通入95% N2+ 5% CO2混合气体,以模拟埋地管道在土壤中的局部化学环境。

1.3测试分析

( 1) 电化学行为采用PS -268电化学测试系统测试开路电位和动电位极化,工作电极为X80管线钢片, 辅助电极为大面积Pt片,参比电极为饱和硫酸铜电极。 开路电位测试4 h以确定自腐蚀电位。动电位极化从阴极开始,极化电位约为 - 1 400 m V,扫到阳极对应的极化电位为 - 400 m V; 快速扫描速率为1. 0 m V/s,慢速扫描速率为0. 2 m V/s。

( 2) 慢应变速率拉伸( SSRT)采用PLD -100KN型应力腐蚀试验机进行SSRT,采用的三电极体系同 ( 1) ,为保证电位稳定,试验前对拉伸试样施加500 N预载荷,浸泡2 h,保护电位使用阴极保护常用的3个电位 - 850,- 1 000,- 1 200 m V,拉伸速率为10- 6s- 1, 测量延伸率和断面收缩率。不加保护电位、在空气中进行慢拉伸试验,其余条件不变以对比。( 1) 、( 2) 中所有试验均在室温25 ℃下进行,所有电位均相对于饱和硫酸铜电极电位。

( 3) 断口形貌使用JSM -6390A型扫描电子显微镜( SEM) 观察断口形貌。

2结果与讨论

2.1开路电位

图1为X80管线钢在NS4溶液中的开路电位Eop随测试时间的变化。由图1可以看出: 在腐蚀初期 ( 0 ~ 2 000 s) ,Eop快速下降; 2 000 s后电位下降趋势逐渐减缓,在8 000 s后逐渐趋于稳定,12 000 s后电位变化更为平 坦。因此,以 - 818 m V为开路电 位,以 - 850,- 1 000,- 1 200 m V作为阴极保护电位较为合理。

2. 2 SSRT

图2是X80管线钢在空气中及通入95% N2+ 5% CO2、施加 - 850,- 1 000,- 1 200 m V电位的NS4溶液中的应力应变曲线。由图2可以看出: X80管线钢在不同条件下的应力应变曲线趋势基本相同,可分为弹性变形阶段和塑性变形阶段,且弹性变形阶段的曲线基本重合,从塑性变形阶段开始,应力应变曲线出现了差异; 相对于空拉条件下的曲线,溶液中的曲线都发生了强度降低的现象,说明X80管线钢在NS4溶液中有一定的SCC敏感性。

以断后延伸率损失Iδ和断面收缩率损失Iψ表征X80管线钢的SCC敏感性差异:

式中 δE,ψE———溶液中的断后延伸率和断面收缩率

δ0,ψ0———空气中的断后延伸率和断面收缩率

Iδ和Iψ的计算结果见表1。从表1可知: 两个指标的规律大体相近,都是随着保护电位的负移,敏感性系数呈上升趋势。具体从断后延伸率损失Iδ来看,X80管线钢的SCC敏感性顺序为Iδ( - 1 000 m V) < Iδ( Eop) < Iδ( - 850 m V) < Iδ( - 1 200 m V) ; 从断面收缩率损失Iψ来看,其顺序为Iψ( Eop) < Iψ( - 850 m V) < Iψ( - 1 000 m V) < Iψ( - 1 200 m V) 。在施加 - 1 200 m V的保护电位时,X80管线钢的SCC敏感性系数Iδ和Iψ均为最大,即SCC敏感性最强; 而在施加电位从 - 850 m V到- 1 000 m V时,敏感性系数大小变化的规律并不明确, Iδ降低,相差11% 左右,而Iψ略微升高,相差2% 左右。

考虑到断后延伸率和断口收缩率的测量和计算存在误差,可能会对其后的SCC敏感性系数计算有所影响,因此引入一种第三方的量来进一步说明其在不同电位下的性能变化。在金属塑性变形阶段,应力应变之间符合Hollomon公式[14]:

式中S———真实应力,MPa

e———真实应变

n———应变硬化指数

K———硬化系数,亦称强度系数,是真实应变等于1. 0时的真实应力,MPa

对式( 3) 两侧取对数,得

真实应力S和真实应变e可以按照下式从工程应力应变曲线上换算出来:

根据lg S-lge直线关系,只要在塑性区确定 σ 和e的值, 就可以做出lg S -lge曲线。本试验的双对数曲线见图3。由图3可知,X80管线钢的双对数曲线趋势较为平缓,可以拟合为一条直线,说明材料在整个塑性变形区域内符合Hollomon公式,具有一个确定的n值,X80管线钢属于一种典型的单n值材料。

使用计算软件的线性回归拟合功能即可计算出应变硬化指数n,见表2。由表2可以看出: 形变硬化指数n的大小顺序为n ( - 1 200 m V) < n ( Eop) < n( - 850 m V) < n( - 1 000 m V) ,区分度良好,施加 - 1 000 m V保护电位时,X80管线钢在NS4溶液中抵抗塑性变形的能力最大。

综合形变硬化指数n和Iδ及Iψ可以确定: X80管线钢在NS4溶液中施加比 - 1 000 m V更负的保护电位时,敏感性会显著上升; 当阴极保护电位从 - 850 m V到 - 1 000 m V时,Iδ和Iψ的变化规律相反,Iψ值明显高于Iδ,所以采用不同塑性指标得到的SCC敏感性系数有一定的差别。Iδ与n具有相似的变化规律,说明使用n值作为一个敏感性系数是可行的。

2.3拉伸断口形貌

空气中及不同阴极保护电位下的溶液中的拉伸断口SEM形貌见图4。由图4可看出: 在空气、自腐蚀状态和 - 850 m V下的断口形貌以韧窝为主,韧窝依次逐渐变小; 在 - 1 000 m V下,断口以解理形貌为主,有数条撕裂棱,但依然有少量小韧窝,说明 - 1 000 m V下X80管线钢韧性开始向脆性转变; 在 - 1 200 m V下,断口基本以解理断裂为主,为脆性断裂,SCC敏感性指标最高。

对于断口宏观形貌,除空气中是正断、具有明显颈缩特征外,溶液中均为切断。使用电火花切割机沿切断方向纵向打开,对其侧面进行镶嵌后观察发现,自腐蚀状态下未找到明显的二次裂纹,- 850,- 1 000, - 1 200 m V下均存在侧面二次裂纹。使用水磨砂纸打磨至2 000号后进行抛光,使用4% 硝酸酒精溶液侵蚀,断口侧面的SEM形貌见图5。由图5可以看出: 在自腐蚀条件下,断口的侧面未出现明显的二次裂纹,近表面附近出现一些条带状的微孔,其方向大多与应力方向垂直; 施加 - 850 m V时,表面明显发生了腐蚀,部分区域在应力的作用下被拉开,被拉开的缺口处依旧可以观察到较为严重的腐蚀痕迹; 施加 - 1 000 m V时出现明显的二次裂纹,裂纹扩展方向与主应力的方向垂直,裂纹尖端穿过了被拉长的晶粒,属于穿晶开裂( TGSCC) ; 施加 - 1 200 m V时裂纹明显更大更长,且在主裂纹附近可以观察到更小的微裂纹,其方向与主应力方向垂直。

2.4极化曲线

对X80管线钢在NS4溶液中分别进行快速和慢速扫描电化学极化曲线,重复3次,见图6。由图6可以看出,不论快扫还是慢扫,所使用的电位均在阴极区, 故其反应机理应该是以阴极过程为主。在除氧、持续通95% N2+ 5% CO2的NS4溶液中,溶液中还原性离子为H+,也可能是溶解CO2形成的H2CO3,阴极反应通常是单步反应机理:

在电解质中,钢材料的阳极反应通常采用单步反应机理:

在自腐蚀状态下,阴极和阳极反应相对平衡,此时腐蚀可以在表面均匀发生。在 - 850 m V保护下,反应的平衡状态开始向阴极移动,同时由于电位的略微负移,导致氢开始在近表面处的空穴、夹杂物等材料缺陷处聚集,这使得材 料在应力 作用下更 容易被拉 开。在 - 1 000 m V下,阴极反应占主导地位,此时快扫极化曲线代表的裂纹尖端和慢扫极化曲线代表的非裂纹区域的电流差距较大,在拉应力的作用下裂纹形核后会发生明显扩展,非尖端区会快速腐蚀; 同时由于析氢反应增强,材料的脆性也会逐渐上升,这可能导致硬度的上升,而拉应力与其的交互作用加强了应变硬化效应,这应该是造成在 - 850 m V和 - 1 000 m V 2个电位下X80管线钢形变硬化指数升高的原因。当施加 - 1 200 m V的保护电位时,电化学反应完全受阴极反应控制,析氢反应快速进行,氢脆作用十分显著,溶液和材料中的氢在其作用下大量进入空穴等缺陷中,形成大量的微孔, 使材料的脆性大幅增加,而拉应力使得微孔处形成应力集中,形成二次裂纹。在拉应力的作用下已经完全呈脆性的材料被迅速拉断,因此形变硬化指数大幅下降。

3结论

( 1) X80管线钢在NS4溶液中具有SCC敏感性, 且随着阴极保护电位的负移,敏感性增强。

腐蚀与保护 篇7

关键词：油井腐蚀,监测技术,腐蚀原因,防腐措施

我国石油开采领域中油井的腐蚀问题目前究竟是一个什么样的状况呢?笔者将首先介绍一下我国油井腐蚀的问题现状;然后, 笔者将对我国目前采用的油井腐蚀监测技术进行简单的介绍;接着, 笔者将根据自己多年以来的工作经验总结造成油井腐蚀的因素;最后, 笔者针对造成油井腐蚀的重要因素提出针对性的防腐措施。

1 油井腐蚀的问题现状

目前我国石油开采产业的油井腐蚀情况十分严重。石油作业的环境是“高压, 高温, 高含水, 高矿化度”。在这样的环境下作业, 油井, 石油管道, 泵, 机器都十分容易腐蚀。每年石油产业因腐蚀问题造成的经济损失达到十几亿元人民币!这损失里面包括直接的经济损失, 还包括因腐蚀严重导致的停产, 停业损失。而且后者比前者还要大得多!目前我国石油企业对于油井腐蚀的问题十分重视, 采用了一系列科学的油井腐蚀监测技术对油井进行时时的监测, 同时还采用了有效的防腐手段, 减缓油井的腐蚀速度。可以说, 石油企业采用油井腐蚀监测技术以及一系列的防腐措施以来, 油井腐蚀所造成的严重经济损失已经大大减少了。不过, 目前我国所采用的油井腐蚀监测技术以及防腐手段还有很多地方落后于欧美, 日本等发达国家, 所以仍需要百尺竿头更进一步, 不断地努力, 缩小与国际领先水平的距离!

2 油井腐蚀监测技术之浅谈

2.1 井下挂环器

井下挂环器是目前较为先进的技术, 实施起来也比较简单易行, 是将挂环器与油井管道连接安装在一起, 下到油井之中。与油井处于同样的腐蚀环境之下, 且与油井的材质相同, 通过对挂环器的腐蚀程度的监测, 可以得知油井的腐蚀情况。

2.2 井下挂环器之使用

挂环器使用前需要清洗, 干燥, 称重。油井中不同部位的腐蚀情况是不同的, 所以在腐蚀情况不同的地方都需要进行安装挂环器。隔一段时间后取出油井上的挂环器, 对挂环器的腐蚀情况进行监测以此来推断油井的腐蚀状况。监测工作开始前需要对挂环器进行清洗, 干燥, 称重处理。接着通过使用螺旋测微器, 游标卡尺对挂环器的物理参数进行精确地测量。需要精确测量的挂环器物理参数包括挂环器的质量, 厚度, 表面积的腐蚀面积等。然后将这些物理参数与挂环器的原先参数进行比较计算, 从而得知挂环器的腐蚀程度, 腐蚀面积等。根据测得的结果对挂环器所在油井的部位腐蚀情况进行精确地估算。将最终的腐蚀监测结论填表处理, 存档。如果腐蚀情况严重, 还需要根据最终的监测结果及时处理, 包括涂抹防腐蚀剂, 更换阳极金属, 亦或者更换油井的管道, 防止腐蚀问题造成油井的停产, 停业。

3 造成油井腐蚀严重的因素

3.1 出产原油含水量原因

油井出产原油中的含水量将会大大影响到油井的腐蚀。现代理论认为当出产原油中的含水量高达百分之七十的时候, 出产的原油类型就会改变, 从油包水型转变为水包油型, 后者对油井的腐蚀情况十分严重, 腐蚀的速度极快。

3.2 出产原油中可溶性气体的原因

目前在出产原油的过程中, 由于油井气密性的原因, 较多的混有二氧化碳, 二氧化硫这些空气中含量较高的酸性气体, (在原油开采地, 由于工业生产的进行, 产生较多的二氧化碳气体和二氧化硫气体, 故而油井附近的空气中二氧化碳以及二氧化硫等酸性气体的浓度要比一般的空气大得多。) 这些酸性气体溶于出产原油中形成中强酸, 对铁制, 或者钢制的油井管道腐蚀严重。

3.3 出产原油中矿化度的原因

在出产的原油中, 溶有的矿物盐的多少即矿物度的高低直接关系到了油井管道的腐蚀情况。一般而言, 出产原油中含有的可溶性盐越多, 对油井管道造成的腐蚀也就越严重。在开采原油的产地, 产地的地质环境不同, 地质发展的历史不同, 油层矿物度的高低也不同。然而我国在开采原油方面, 使用的油井管道, 基本上属于统一的材质, 所以对于矿物度较高的原油产地, 没有相应地加强油井管道的材质, 就特别容易腐蚀易报废。

3.4 采油作业的工作环境问题

目前我国采油作业的工作环境一般是高温的环境。很多腐蚀反应在高温的环境下, 反应速率快, 对油井管道的腐蚀情况严重。

4 油井防腐措施若干浅谈

4.1 采油管道的材质

油井管道的材质决定其被腐蚀的速度。若油井管道中的杂质含量较高, 那么腐蚀速度就会大大提高;若油井管道的管壁较薄, 不符合标准, 存在偷工减料, 那么油井的管道很容易被腐蚀坏, 对生产作业造成严重的影响。所以在油井管道的材质方面应该严格把关, 保证管道的材质可靠, 管壁厚度符合标准。

4.2 防腐蚀剂的科学使用

防腐蚀剂的科学使用可以减缓油井管道的腐蚀速度。比如在油井的一些极易腐蚀的管道处涂抹防腐蚀剂。防腐蚀剂的使用需要注意配比, 用量, 更新等问题。科学合理的配比用量, 可以将防腐蚀剂的防腐蚀作用发挥到最大;形成规范的保养机制, 对油井的管道定期进行防腐蚀剂涂抹。

4.3 电化学保护技术

我们可以采用电化学的技术来减缓油井管道的腐蚀速度。电化学保护技术分为阴极保护法和牺牲阳极与缓冲剂结合使用的保护法两种。第一种阴极保护法是指使用一种比油井管道金属材质更活泼的金属, 将其埋藏在油井管道的附近并使用导线将二者连接起来, 形成闭合回路。当发生腐蚀反应时, 因附加金属的活泼性更强 (即还原性更强) , 在氧化还原反应中作为阳极, 反应得到电子, 被氧化腐蚀, 从而使油井的金属管道在电化学反应中作为阴极, 由附着在阴极附近的水或者溶于水后的离子失电子被还原, 而油井的金属管道则被保护起来。第二种牺牲阳极与缓冲剂结合的保护法的电化学技术部分与阴极保护法相同, 操作程序相当, 只是在油井管道上再多加一层保障, 即涂抹防腐蚀剂, 这样油井管道就会与空气, 水蒸汽隔绝, 更好地保障在电化学反应的过程中, 油井管道不会作为实际参与反应的一部分。

4.4 改良生产技术

随着科技的不断发展, 相信采油的技术在未来也会有所革新。通过不断地进行技术改良, 改善石油开采的开采环境, 注重环保开采, 减少酸性气体的排放;改良生产环节程序, 简化原油开采的流程, 减少油井管道的使用数量, 都将大大降低油井管道的腐蚀, 减少油井腐蚀对生产造成的巨大经济损失。改良生产技术是从根本上解决油井腐蚀问题的途径。然而, 目前开采石油的领域各方面的技术, 理论已经趋于成熟, 对于新的理论研究, 新的技术使用还没有有效地进展。所以, 短期以来改良技术的手段还只是建议层面上的油井防腐措施, 不过同样应该引起人们的注意和重视!

5 结语

最后综上文之介绍, 虽然我们无法完全避免油井的腐蚀, 但是我们可以采用科学的监测技术, 有效的防腐手段, 减缓油井腐蚀的同时, 对油井的腐蚀问题做到时时的监控, 掌握油井的腐蚀状况。采用先进的监测技术, 有效的防腐手段, 对于提高石油的出产率, 提升石油开采产业的经济效益都有着重要的意义。同时, 也将大大降低油井腐蚀对环境污染的危险系数。让人们真正感受到科技让生活更加美好。笔者在文中的观点, 认识难免有盲人摸象之处, 仅希望能与读者相互交流, 共同进步。同时希望对于推动我国油井腐蚀问题的研究发展能贡献出一己微薄之力!

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